Метод Сольве

Уже с начала XIX в. химики пытались найти способ получения соды путем превращения хлорида натрия в карбонат натрия без использования серной кислоты. В 1810 г. А. Фреснель получил соду действием аммиака и углекислого газа на раствор поваренной соли, однако его метод не стал промышленным. По этому же пути пошли в 30-е годы Д. Хэмминг и Г. Дьар. Они тоже пропускали аммиак и углекислый газ в водный раствор поваренной соли. При этом выпадал плохо растворимый гидрокарбонат натрия. NaНСО₃, переходивший при нагревании в соду. Для промышленности этот метод оказался нерентабельным, так как не был найден способ регенерации аммиака.

Наконец, Эрнесту Сольве удалось найти способ регенерации аммиака и некоторого количества углекислого газа и сделать весь процесс непрерывным. Сольве сконструировал новое оборудование и машины. В результате многолетних экспериментов он установил оптимальные условия для получения высоких выходов гидрокарбоната натрия.

Отец Эрнеста Сольве был владельцем каменоломни и солеварни в г. Ребеке (около Брюсселя). Эрнест родился в 1838 г. В юности он много болел и свою мечту — занятия химией — вынужден был осуществить только путем самообразования. Позднее Сольве работал на заводе по производству газа, принадлежавшему его дяде, и пытался найти способы утилизации вредных побочных продуктов, образующихся при получении газа (в частности, аммиачной воды). Кроме того, Сольве искал способ получения соды из раствора поваренной соли, аммиака и углекислого газа.

Преимущества разработанного Сольве аммиачного способа получения соды были очевидны. Во-первых, этот метод требовал значительно более низких температур и тем самым обеспечивал экономию угля. Во-вторых, вместо очищенной поваренной соли в этом методе можно было использовать рассолы, стоимость которых была значительно ниже. В-третьих, метод Сольве включал меньше стадий и, что очень важно, при этом не нужна была серная кислота. И наконец, метод Сольве не вызывал загрязнения окружающей среды и давал соду очень высокой чистоты. Сравним основные стадии обоих методов.

Производственные стадии по методу Леблана:

1. 2NаС1 + Н₂SO₄ = Nа₂SO₄+ 2НС1 (при температуре темно-красного каления).
2. Nа₂SO₄ + 3С + СаО = Nа₂СОз + СаS + 2СО (температура до 960 °С).
3. Выщелачивание.
4. Выпаривание и кристаллизация Na₂СО₃∙10Н₂О.
5. Кальцинирование с образованием Nа₂СО₃.
6. Частичная регенерация серы из сульфида кальция.

Производственные стадии по методу Сольве:

1. NaС1 + NН₃ + СO₂ + Н₂O = NаНСО₃ + NН₄С1 (образование NаНСО₃ происходит в водном растворе при 30-40°С).
2. Кальцинирование с образованием соды: 2NаНСО₃ = Nа₂СО₃ + СО₂ + Н₂О (СО₂частично остается в замкнутом процессе).
3. Регенерация аммиака: 2NН₄С1 + СаО = СаС1₂ + Н₂0 + 2NН₃.

Несмотря на преимущества метода Сольве, его автор вначале испытывал большие трудности. Основанная им в 1863 г. вблизи г. Шарлеруа (Бельгия) фабрика истощила все семейные капиталы. Только после создания в 1865 г. акционерного общества «Сольве и К°» продукция, получаемая этим методом, могла успешно конкурировать с предприятиями, работавшими по методу Леблана, а затем и победить их на международном рынке. Вскоре почти во всех странах возникли заводы по производству соды методом Сольве: в Англии (1871), Франции (1874), Германии, вблизи Вилена в Бадене (1880) и окрестностях Бернбурга (1883), США (1881), России (1883). Подобно Альфреду Нобелю, Сольве стал одним из самых богатых и влиятельных людей в мире. Он основал прекрасно оборудованный исследовательский институт, на своих заводах ввел в 1908 г. трехсменный график работы с восьмичасовым рабочим днем. Монопольное положение владельцев этих предприятий обеспечивало им колоссальные прибыли. Концерн Сольве стал одной из самых могущественных химических компаний.