کاربرد کربنات سدیم در تولید دی اکسید کربن

کربنات سدیم، یک نمک معدنی جامد به رنگ سفید است. این ماده که از مشتقات اسید کربنیک به شمار می رود در صنایع مختلف برای تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار می گیرد. کربنات سدیم و بی کربنات سدیم، هر دو در از مواد صنعتی بسیار مهم تلقی می شوند. اگر چه ساختار مولکولی این دو ماده بسیار ساده است اما دارای خاصیت قلیایی بسیار بالایی بوده و در آب محلول هستند. از این نمک معدنی در صنایعی نظیر شیشه سازی، رنگرزی، کاغذسازی، تصفیه آب و فاضلاب، شوینده ها و نرم کننده آب های سخت، تولید مواد شیمیایی و ... استفاده می شود.

یکی از موارد کاربردی کربنات سدیم که البته می توان گفت یک روش تولید این نمک نیز محسوب می شود، تولید و بازیابی ترکیب شیمیایی دی اکسید کربن است. به فرآیندی که هر سه ماده دی اکسید کربن، کربنات سدیم و کربنات هیدروژن سدیم در آن حضور دارند، اصطلاحاً فرآیند سولوی گفته می شود. فرآیند سولوی نه تنها روش صنعتی برای تولید کربنات سدیم است بلکه به منظور بازیابی و تولید دی اکسید کربن نیز مناسب می باشد.

آشنایی با فرآیند سولوی؛ تولید کربنات سدیم و دی اکسید کربن

یکی از مهم ترین فرآیندهای صنعتی، فرآیند سولوی نام دارد. در این فرآیند ترکیبات سدیم کربنات و سدیم بی کربنات از طریق واکنش میان دی اکسید کربن، آب و آمونیاک تولید می شوند. فرآیند سولوی به این دلیل اهمیت زیادی دارد که یک روش اصولی برای تولید انبوه ترکیبات فوق می باشد. مراحل متوالی که در این فرآیند صنعتی انجام می شوند در حقیقت به تولید دی اکسید کربن و کربنات هیدروژن سدیم نیز کمک زیادی می کنند.

در فرآیند سولوی، آب، آمونیاک، دی اکسید کربن و یون های سدیم محلول در دمای 0 تا 15 درجه سانتی گراد وارد واکنش شده و محصولاتی به نام یون آمونیوم و کربنات هیدروژن سدیم تولید می شوند. این ماده به صورت جامد به دست می آید که در مرحله دوم فرآیند سولوی به مصرف می رسد. کربنات هیدروژن سدیم جامد سپس در دمای 300 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود تا دی اکسید کربن، کربنات سدیم و آب به دست آیند.

در فرآیند تولید کربنات سدیم، بازیابی دی اکسید کربن و آمونیاک از اهمیت زیادی برخوردار است چرا که این دو ماده به عنوان مواد اولیه این نوع واکنش محسوب می شوند و می توانند مجدداً در ابتدای خط تولید کربنات و بی کربنات به مصرف برسند.

آشنایی با روش های دیگر تولید دی اکسید کربن در صنعت

علاوه بر کربنات سدیم، روش های دیگری نیز برای تولید دی اکسید کربن در صنایع وجود دارد. یکی از این روش ها شامل تولید دی اکسید کربن توسط سوختن سوخت های مختلف مانند زغال، گاز طبیعی یا هیدروکربن ها و سپس جمع آوری گاز تولید شده است. روش دیگری که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است و اهمیت زیست محیطی دارد، به دام اندازی گاز دی اکسید کربن ناشی از فرآیندهای گلخانه ای است. این عملیات با استفاده از ترکیبات کربنات سدیم و بی کربنات سدیم امکان پذیر است.

در اثر سوختن گازهای طبیعی، اتم های کربن و هیدروژن فرآورده های سوختی در صنعت جداسازی می شوند؛ اتم های کربن با اکسیژن ترکیب شده و دی اکسید کربن را تولید می کنند؛ این ماده به مصرف صنایع مختلف می رسد. اتم های هیدروژن نیز در فرآیندهای دیگری با نیتروژن ترکیب شده و آمونیاک را تولید می کند. تولید و مصرف آمونیاک، دی اکسید کربن و کربنات سدیم به نوعی با یکدیگر در ارتباط هستند.

بررسی مواد اولیه و فرآورده های واکنش های تولید کربنات سدیم و دی اکسید کربن در صنعت

مواد اولیه فرآیند سولوی برای تولید کربنات سدیم و بازیابی دی اکسید کربن شامل سنگ آهک است. آهک در دمای بالا به دو ترکیب اکسید کلسیم و دی اکسید کربن تبدیل می شود. کربن دی اکسید به همراه آمونیاک و آب، کربنات آمونیوم را تولید می کند. این فرآورده با مقادیر مناسبی آب و دی اکسید کربن ترکیب شده و محصولی را تولید می کند که کربنات هیدروژن آمونیوم نام دارد. این ماده به سدیم کلرید محلول اضافه می شود تا نمک های کلرید آمونیوم و کربنات هیدروژن سدیم به دست آید. محصول این مرحله در نهایت در اثر حرارت های زیاد به کربنات سدیم و دی اکسید کربن تبدیل می گردد. گاز کربن دی اکسید در این مرحله قابل بازیابی می باشد.