CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT SODA

Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



xuất này cho phép giảm nhiều giá thành sản xuất, vì chi phí nhân công chỉ bằng 1/3 so

với phương pháp đào lấy quặng trực tiếp từ mặt đất. Có thể hiểu theo sơ đồ sau:

Nước nóng



Quặng



CO2 và một phần NaHCO3



Bơm



Dung dịch



Tách

H2O

Bùn có Na2CO3 Tách



khan có nhiều ưu

Mặc dù sản xuất sôđa từ các khoáng thiên nhiên như trona,Soda

nahcolit

điểm và giá thành hạ hơn, nhưng đối với những quốc gia không có những nguồn tài

nguyên đó mà lại có nguồn đá vôi, than đá và muối ăn dồi dào thì phương pháp Solvay

để sản xuất sôđa là công nghệ thích hợp nhất.



c) Phương pháp Sovay hay phương pháp amoniac

Phương pháp này dựa trên cơ sở phản ứng hóa học:

NH4HCO3 + NaCl  NaHCO3 + NH4Cl

Đây là phản ứng thuận nghịch, cả 4 chất đều tan trong nước nhưng NaHCO3 ít tan

hơn. Ở 20oC, độ tan ( trong 100g nước) của NaHCO 3 là 10g, của NH4HCO3 là 21,6g,

của NaCl và NH4Cl còn lớn hơn.

Nhưng thực tế trong sản xuất công nghiệp người ta sản xuất như sau:

 Nguyên liệu đầu: đá vôi, dung dịch muối ăn gần bão hòa (NaCl), amoniac.

 Cơ sở quá trình sản xuất:

NaCl +NH3 + CO2 + H2O  NaHCO3 + NH4Cl (1)

Phản ứng (1) gồm nhiều phản ứng nối tiếp nhau như:

− Phản ứng monocacbonat hóa: 2NH3 + CO2  (NH4)2CO3(2)

− Phản ứng bicacbonat hóa: (NH4)2CO3 + CO2+ H2O  NH4HCO3(3)

− Phản ứng phân hủy trao đổi: NH4HCO3 + NaCl  NaHCO3 + NH4Cl (4)

Sau đó ta đi lọc tách NaHCO3 rồi đem đi nhiệt phân thu Na2CO3 khan

2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O



Sản Xuất Soda



7

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



Quá trình sản xuất giải phóng một nửa lượng CO 2 đã sử dụng. Khí CO2 được đưa

lại vào quá trình sản xuất, chế hóa sản phẩm phụ NH4Cl với vôi tôi để tái sinh khí NH3

và đưa lại vào quá trình sản xuất.

 Các bước của quá trình sản xuất:

− Điều chế CO2 và sữa vôi Ca(OH)2 từ nguyên liệu đá vôi:

CaCO3  CaO + CO2



-177,9 Kj



Yếu tố quyết định cân bằng và tốc độ phân ly là nhiệt độ và áp suất.

Muốn tăng nhanh quá trình phân ly cần phải tăng nhiệt độ, giảm kích thước các

cục đá vôi.

Các chế độ hợp lý là nhiệt độ vùng nung là 1100- 1200oC , kích thước cuc đá vôi là

từ 40- 120mm và than là từ 40- 80mm. Hàm lượng CO2 trong khí lò không quá 40%.

Sau đó ta dùng CaO để điều chế Ca(OH)2 bằng cách vôi tôi với nước:

CaO + H2O Ca(OH)2

+ Lượng Ca(OH)2ở dạng nhũ 270- 308 g/l.

+ Ca(OH)2 dùng để tái sinh NH3 từ NH4Cl tạo thành trong phản ứng (1) theo

phản ứng:

2NH4 Cl + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

− Giai đoạn chuẩn bị nước muối ( NaCl)

Hòa tan muối rắn đến nồng độ gần bão hòa hoặc nước muối tự nhiên được bão hòa

nhờ hòa tan thêm muối đến khi dung dịch đạt 300-310g/l. Trước khi dùng sản xuất soda

dung dịch nước muối phải được làm sạch các ion Ca2+ và Mg2+

Mg2+ + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + Ca2+

Ca2+ + Na2CO3  2Na+ + CaCO3

Các kết tủa được lọc trong bể lắng.

− Giai đoạn điều chế nước muối amon hóa

Amoniac tái sinh từ thiết bị chưng cất, các khí thải của các thiết bị khác nhau trong

xưởng (tháp hấp thụ, cacbonat hóa và lọc có chứa amoniac…). Để bù vào lượng

amoniac bị tổn thất người ta đưa nước amoniac vào tháp hấp thu ( cứ sản xuất 1 tấn soda

cần 2,5kg NH3 bổ sung).

Công đoạn này là cho nước hấp thụ NH3 để tạo thành nước muối amôn hóa.

Thực chất giai đoạn này là tạo dung dịch amoniac hydrat:

Sản Xuất Soda



8

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



NH3 + H2O  NH3.nH2O + Q

Công đoạn này là cho nước hấp thụ NH3 để tạo thành nước muối amôn hóa . Khí

NH3 và CO2 tan trong nước sẽ xảy ra các phản ứng :

2NH3 + CO2 + H2O  (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 + CO2 + H2O  2NH4HCO3

và cả phản ứng tạo thành cacbonat :

2NH3 + CO2  NH2COONH4



− Giai đoạn cacbonat hóa nước muối amon hóa

Đây là giai đoạn trung tâm của quá trình, quá trình này được thực hiện trong thiết

bị hấp thu. Trong giai đoạn này nước muối amon hóa tác dụng với CO2 tạo huyền phù

natri hidrocacbonat- quá trình này được gọi là cacbonat hóa. Giai đoạn này xảy ra các

phản ứng (2), (3), (4):

Phản ứng monocacbonat hóa: 2NH3 + CO2  (NH4)2CO3(2)

Phản ứng bicacbonat hóa: (NH4)2CO3 + CO2+ H2O  NH4HCO3(3)

Khi lượng HCO3- đủ lớn, bắt đầu xảy ra phản ứng trao đổi ion tạo thành NaHCO3

kết tủa theo :

Phản ứng phân hủy trao đổi: NH4HCO3 + NaCl  NaHCO3 + NH4Cl (4)

Hiệu suất NaHCO3 ( tính theo NaCl) khoảng 65-75%. Giá trị hiệu suất này phụ

thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng NaCl trong nước muối, mức độ bão hòa NH3, CO2 và

những yếu tố khác.

Muốn tăng mức độ chuyển hóa ( tính theo NaCl) cần tăng hàm lượng NaCl và

NH3 trong dung dịch nước muối đã amon hóa, tăng nồng độ CO2 trong khí vào giai đoạn

cacbonat hóa, giảm nhiệt độ cuối quá trình cacbonat hóa...

Chế độ nhiệt độ trong tháp cacbonat hóa rất quan trọng, ở phần giữa của tháp có sự

hình thành các tinh thể NaHCO3 nên cần duy trì nhiệt độ khoảng 40-50oC ( nhiệt độ này

có được từ nhiệt độ tạo thành của phản ứng) nhằm tạo điều kiện thu được những tinh thể

có kích thước lớn, dễ lọc.

ở phần dưới của tháp, xảy ra giai đoạn cuối của quá trình kết tinh nên phải giảm

nhiệt độ để giảm độ tan của NaHCO3 do đó sẽ làm tăng hiệu suất tạo NaHCO3.

Cuối cùng ta lọc thu NaHCO3 rồi đem nung nóng đến 160-230oC để bay hơi nước

và phân hủy nhiệt, thu Na2CO3.



Sản Xuất Soda



9

Nguyễn Liên Thành 2004130166



Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM



Khoa Công Nghệ Hóa Học



− Tái sinh amoniac

Dung dịch lọc chứa các chất NH4Cl, NH4HCO3, (NH4)2CO3 đem đi tách để thu hồi

NH3.

(NH4)2CO32NH3 + CO2 + H2O

2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

NH3 tạo thành được tách khỏi dung dịch bằng cách chưng cất.

Dựa theo phương pháp sovay trình bày trên, ta có sơ đồ phương pháp như sau:



Sơ Đồ Quá Trình Sản Xuất Soda Bằng Phương Pháp Solvay

 Vận dụng các chất thải của quá trình sản xuất soda



Sản Xuất Soda



10

Nguyễn Liên Thành 2004130166