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PROCESO DE SOLVAY

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on 23 August 2013

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PROCESO DE SOLVAY
FIN

Análisis de generación – consumo :
el proceso Solvay

Solución: En estas 8 reacciones participan 14 compuestos diferentes. El análisis de la tabla 1.2a se utilizará para evaluar este conjunto de reacciones químicas:

Análisis de generación – consumo :
el proceso Solvay

Todos los compuestos con contenido de amoníaco son ahora estrictamente intermediarios, sin generación o consumo netos. Además no hay consumo neto de NaHCO3. Sorprendentemente, el efecto neto de esta ruta de 8 reacciones químicas, y que además implica 14 compuestos, es simplemente (de la última columna de la tabla 1.2b)
Pero para producir la última reacción es necesario pasar por la ruta completa..
Lo que hace que el proceso no sea factible termodinámicamente..

MÉTODO SOLVAY

ERNESTO SOLVAY
El proceso Solvay establece un incentivo para buscar una manera sistemática de generar conjuntos de reacciones.
Existen tres condiciones para que un conjunto de reacciones tenga el potencial de comercialización similar al del proceso Solvay:

1.- Las reacciones deben ser estequiométricamente consistentes. Todos los productos intermedios deben ser producidos y consumidos dentro de la misma red de reacciones.
La materia prima barata y muy disponible puede considerarse como precursora de algún producto valioso.
Pero al analizar la viabilidad de esa reacción no siempre se encuentra que se pueda llevar a cabo, en condiciones de operación posibles.

Este diagrama establece las características de la energía libre de Gibbs en función de la temperatura para la reacción global.

La distancia entre las dos líneas en cualquier punto excede el valor de
puesto que la reacción es termodinámicamente imposible.

Si se multiplican por 2 los coeficientes estequiométricos para las reacciones (R4) y (R7) (tabla 1.2b) resulta:

Análisis de generación – consumo :
el proceso Solvay

Una solución que satisface todas estas restricciones es:

NH4Cl:
NH3:
NH4OH:
(NH4)2CO3:
NH4HCO3:
NaHCO3:

Análisis de generación – consumo :
el proceso Solvay

Cuando se aplica la ecuación a estos seis compuestos se obtiene:

Análisis de generación – consumo :
el proceso Solvay

En otras palabras, ¿es posible encontrar factores multiplicativos Xk de tal manera que el registro en la columna de Neto sea igual a cero para NH4Cl, NH3, NH4OH, (NH4)2CO3, NH4HCO3?

¿Es posible sintetizar una ruta de reacción sin el consumo neto de cualquier material prima diferente al CaCO3 y NaCl, sin la generación o consumo neto de compuestos con contenido de amoníaco?

Se utilizó 1 mol de CaCO3 y 1 mol de NaCl para crear 1 mol de Na2CO3 (el producto deseado), pero también se están consumiendo o generando muchos otros compuestos químicos.

(R8)

Son 8 reacciones y 14 elementos diferentes.
¿Es posible utilizar estas reacciones a fin de llegar a un proceso para la obtención de carbonato de sodio que utilice como materias primas exclusivamente piedra caliza y sal?


Por último, el bicarbonato de sodio (NaHCO3, polvo para hornear) se descompone en el producto deseado, carbonato de sodio, liberando dióxido de carbono y agua como subproductos:

Considérese una reacción imposible:




Para la cual se cumple:



Donde es el limite termodinámico de factibilidad para una reacción química




EL CONCEPTO DE LA DIFERENCIA COMÚN:

(R7)

(R4)
(R5)
R6

(R4, T=60 R5, T=60C, R6, T= 60, R7, T= 200C, R8, T=200C
El bicarbonato de amonio reacciona con cloruro de sodio para producir bicarbonato de sodio y genera más cloruro de amonio:

(R3)

(R1)
(R2)

La lechada de cal reacciona con cloruro de amonio para formar amoníaco y cloruro de calcio. (R3, T = 120C )

La piedra caliza (CaCO3) se descompone en cal (CaO), y la cal reacciona con agua para formar “lechada de cal”, por Ca (OH)2. (R1, T = 1000C , R2, T= 100C)

Análisis de generación – consumo :
el proceso Solvay

Proceso Solvay
2.-Cada reacción debe ser termodinámicamente factible.
Se considera que este criterio se cumple si en cambio de la energía libre de Gibbs para la reacción es menor que 10,000 cal/g mol.


3.- Las reacciones deben tener una cinética apropiada

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