Simulação do processo Solvay no laboratório didático

Abstract

Instituto de Química -USP -Av. Prof. Lineu Prestes, 748 -CP 26.077 -05599-970 -São Paulo -SP Recebido em 2/12/96; aceito em 7/3/97 SIMULATION OF SOLVAY PROCESS IN THE LABORATORY. The Solvay Process is an important route for the industrial preparation of sodium carbonate from brine and CO 2 . However, experiments illustrating such process are performed only in a few chemistry courses, mainly because of the difficulties to precipitate out the intermediate product NaHCO 3 within the 3 or 4 hours generally available for laboratory classes. In this article we describe a method that properly simulates the Solvay process using glass apparatus that can be found in any chemistry laboratory. The good yields and purity attainable, associated with the short time (~3 hours) required to get the sodium bicarbonate, account for the suitability of our method for chemistry or chemical engineering undergraduate students laboratory classes.Keywords: Solvay process; simulation; sodium carbonate. EDUCAÇÃO INTRODUÇÃOO carbonato de sódio, também conhecido como barrilha, é um dos produtos químicos mais produzidos no mundo 1 . Nos EUA ocupava o 11º lugar 2 em 1995, sendo superado por ácido sulfúri-co, nitrogênio, oxigênio, amônia e etileno, entre outros. Em 1992, a capacidade instalada no Brasil 3 era de 200.000 t/ano de Na 2 CO 3 . Sua importância pode ser verificada pelos inúmeros processos que utilizam o Na 2 CO 3 como matéria-prima, como por exemplo, a fabricação de vidros, detergentes e sabões, papel, materiais cerâmicos, remédios, têxteis, etc. Atualmente, uma percentagem crescente da produção mundial de barrilha provém do processamento da trona 4 , Na 2 CO 3 .NaHCO 3 .2H 2 O, encontrada principalmente nos Estados Unidos. Entretanto, o processo Solvay ainda continua sendo utilizado em outros países.O processo Solvay foi desenvolvido integralmente pela engenhosidade e persistência de Ernest Solvay. Utilizando recursos próprios, fundou uma companhia de produção de Na 2 CO 3 baseada no processo por ele desenvolvido. Inicialmente os resultados foram bem inferiores àqueles esperados, mas por meio do acompanhamento criterioso de todas as etapas envolvidas, os problemas foram sendo sanados um a um até resultar num processo eficiente e rentável. O processo utiliza como matérias-primas calcário e salmoura para produzir a barrilha e cloreto de cálcio como subproduto (Figura 1). O âmago do processo se encontra nas propriedades de NH 3 e CO 2 gasosos, que são utilizados para saturar a salmoura, e na diferença de solubilidade entre bicarbonato de amônio e bicarbonato de sódio produzidos na reação.Apesar da importância e simplicidade das reações envolvidas, são escassos os exemplos de experimentos didáticos que exploram a síntese do carbonato de sódio pelo processo Solvay 5,6 . Os exemplos encontrados invariavelmente utilizam processos em batelada, que pouca analogia têm com as operações unitárias verificadas no processo industrial contínuo 1 . Assim, nesse artigo descrevemos um novo arranjo, desenvolvido como projeto num curso de Química Inorgâ...

Decomposição térmica do bicarbonato de sódio: do processo Solvay ao diagrama tipo Ellingham

“…O sólido que se forma é separado por filtração e contém NaHCO 3 (cerca de 76%), Na 2 CO 3 , NH 4 HCO 3 , NaCl, NH 4 Cl e H 2 O. A decomposição térmica deste material libera gás carbônico, amônia e vapor d'água, produzindo carbonato de sódio, cuja principal impureza é o cloreto de sódio, com resultados analíticos da ordem de 99,6% de Na 2 CO 3 e 0,15% de NaCl.…”

“…O presente artigo explora estas possibilidades, ao mesmo tempo em que propõe a substituição do bicarbonato de potássio pelo de sódio 2 . A decomposição térmica do bicarbonato de sódio apresenta importância industrial, por ser a última etapa do processo Solvay de fabricação de soda [3][4][5] . Além disso, bicarbonato de sódio pode ser adquirido em farmácias e supermercados, a um custo bem inferior ao de reagentes especiais para uso em laboratórios.…”