Đại cương về công nghệ sản xuất Soda

1.    Khái niệm chung

Natri cacbonat, hay còn gọi là sôđa, là một sản phẩm khoáng chất tồn tại tự nhiên ở quặng trona, nacolit và trong nước khoáng giàu natri cacbonat hoặc nước biển. Sôđa được sử dụng cho nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất.

Ngoài sản xuất từ các loại quặng tự nhiên, sôđa còn được sản xuất tổng hợp từ nguyên liệu đá vôi, muối và amoniac.

Quặng sôđa được tìm thấy với số lượng lớn ở Botswana, Trung Quốc (TQ), Ai Cập, Ấn Độ, Kenia, Mêxicô, Pêru, Nam Phi, Thổ Nhĩ Kỳ và Mỹ. Hơn 60 loại quặng sôđa đã được phát hiện trên toàn thế giới, và những loại quặng này đã chiếm 1/3 sản lượng toàn cầu (35 triệu tấn/năm). Còn 2/3 sản lượng là được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp.

Sôđa có dạng nặng và dạng nhẹ. Sôđa nặng, với khối lượng riêng là 1 kg/dm3, được sử dụng cho sản xuất thủy tinh. Còn sôđa nhẹ, với khối lượng riêng là 0,5kg/dm3, được sử dụng để sản xuất các loại hóa chất, xà phòng, chất tẩy rửa. Sôđa cũng được sử dụng trong các ứng dụng: loại bỏ lưu huỳnh từ khí thải của các ống khói, xử lý nước, tinh chế dầu, sản xuất chất nổ và cao su tổng hợp.

Trong sản xuất công nghiệp hiện nay, soda có một vị trí rất quan trọng. Nó len lỏi vào hầu hết quá trình công nghiệp từ các ngành công nghiệp hoá chất đến công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ…đều cần sự có mặt của soda. Nhu cầu soda đứng thứ 11 tính về sản lượng khi so với các hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể cả hoá dầu.

Bởi tầm quan trọng của mình, soda được đề cập sản xuất từ những năm 1775. Năm 1775, Viện Hàn lâm khoa học Pháp nêu giải thưởng cho phát minh tìm kiếm phương pháp sản xuất soda trong công nghiệp.

Natri bicacbonat NaHCO3 ; Xô Ða tinh thể (Na2CO3.10H2O và Na2CO3.H2O) Natricacbonat rất quan trọng thường dùng trong công nghiệp xà bông giấy xenlulozo, dệt,thủy tinh , luyện kim và nhiều nghành khác.

2.    Lịch sử hình thành và phát triển

Trong sản xuất công nghiệp hiện nay, soda có một vị trí rất quan trọng. Nó len lỏi vào hầu hết quá trình công nghiệp từ các ngành công nghiệp hoá chất đến công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ…đều cần sự có mặt của soda. Nhu cầu soda đứng thứ 11 tính về sản lượng khi so với các hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể cả hoá dầu.Bởi tầm quan trọng của mình, soda được đề cập sản xuất từ những năm 1775. Năm 1775, ViệnHàn lâm khoa học Pháp nêu giải thưởng cho phát minh tìm kiếm phương pháp sản xuất soda trong công nghiệp. Năm 1773 Va-lơ đã đề ra phương pháp sản xuất xút bằng cách cho acid chì vào dung dịch muối ăn đặc, theo phản ứng:

2NaCl + H2O + xPbO = 2NaO[(x-1)PbO].PbCl2

Phương pháp này không được ứng dụng trong công nghiệp vì nồng độ xút tạo thành trong dung dịch rất nhỏ, mức độ chuyển hoá của phản ứng rất chậm, acid chì lại rất độc, hại cho sức khoẻ.

Vì vậy phương pháp này chỉ mang tính chất lịch sử chứ không có tác dụng thực tế sản xuất

Sau đó, Lê-bơ-lan đưa ra phương pháp chế tạo soda từ muối ăn, acidsulphuric và đá vôi. Năm 1791 Lê-bơ-lan đã xây dựng nhà máy sản xuất soda theo phương pháp của mình ở gần Paris.Từ đó phương pháp Lê-bơlan ngày càng hoàn chỉnh và chiếm độc quyền trong công nghiệp chế tạo các hợp chất kiềm. Phương pháp Lê-bơ-lan tuy đã giải quyết được nhu cầu công nghiệp ở thế kỷ XVIII tuy vậy vẫn tồn tại nhiều nhược điểm: sản phẩm chưa tinh khiết, quá trình sản xuất phức tạp, nặng nhọc…

Năm 1861, Solvay, kỹ sư người Bỉ đã phát minh ra phương pháp amoniac để chế tạo soda. Năm 1865, công suất xưởng chế tạo soda theo phương pháp Solvay đạt 10 tấn/ngày. Phương pháp Solvay lúc đầu bị sự cạnh tranh mạnh bởi phương phápLê-bơ-lan. Sau đó, do tính ưu việt về sự tinh khiết của sản phẩm, giá thành thấp, điều kiện làmviệc nhẹ nhàng so với phương pháp Lê-bơ-lan, không bao lâu phương pháp Solvay đã chiếm ưu thế và được phát triển mạnh. Cho đến năm 1900, sản xuất soda theo phương pháp này đã chiếm tới 90% tổng sản lượng soda, và cho đến sau chiến tranh thế giới lần I phương pháp Lêbơ-lan thực tế không còn tồn tại trong công nghiệp. Hiện nay trong công nghiệp tồn tại chủ yếu phương pháp amoniac, còn phương pháp Lê-bơ-lan chỉ tồn tại ở một vài khâu trong quá trình cải tiến phương pháp soda từ nguyên liệu natrisunphat.

Các nguồn soda trong tự nhiên:

Soda hay các hợp chất kiềm nói chung hình thành trong tự nhiên một cách hoàn toàn khách quan. Có thể nói trong thiên nhiên có hai dạng hợp chất kiềm có thể khai thác một cách dễ dàng:

– Từ dạng rêu biển ở một số vùng đại dương miền Tây Nam Tây Ban Nha có tới 25–30% Na2CO3 trong tro.

– Từ các hồ hoặc các mỏ ở những miền thung lũng có mưa nhiều, không khí khô và gần núi đá vôi. Các hợp chất kiềm khi đó nằm ở dạng các muối ngậm nước: Na2CO3.nH2O; Na2CO3.NaHCO3.2H2O.

Nói chung các dạng hợp chất kiềm này ở dạng không tinh khiết, chứa nhiều hợp chất tan của các muối clorua, Sunphat và các chất không tan. Một số nơi trên thế giới có các hồ và mỏ lớn natricacbonat: Magafdi ở Châu Phi, Bora, Tơ-ron ở châu Mỹ,vùng Cát Biên, Segadin ở Châu Âu, Lu-na ở Ấn Độ. Hiện nay nguồn cacbonat trong thiên nhiên vẫn được sử dụng, khai thác và chế biến để dùng vào các ngành công nghiệp hoá chất và luyện kim. Năm 1926 ở Mỹ xây dựng nhà máy chế biến natricacbonat thiên nhiên theo phương pháp bốc hơi tự nhiên và nhân tạo dung dịch nước hồ chứa natricacbonat tới nồng độ 12-14% rồi đem kết tinh.

Những nơi có natricacbonat nằm sâu dưới đất người ta khai thác bằng cách cho nước nóng xuống giếng khoan hoà tan tới nồng độ Na2CO3 đạt 32 độ Bo-mê thì đưa lên mặt đất và đem kết tinh. Muốn được sản phẩm tinh khiết phải hoà tan ra và kết tinh phân đoạn. Nhờ đó soda khai thác ở tự nhiên vẫn có độ tinh khiết cao so với các phương pháp tổng hợp hiện nay.

                Nguồn: Hội hóa học Việt Nam

Phú Bình Group chuyên cung cấp các loại soda nặng, nhẹ sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất thủy tinh lỏng, dệt nhuộm, xử lý nước thải.. với đầy đủ giấy tờ chứng nhận tiêu chuẩn quốc tế.