Genel Sodyum Tuzları ve Soda Üretimi SODYUM TUZLARI VE SODA Ü RET İ M İ Sodyum tuzlarinin pek ç ogu belirli bir end ü striyel gereksinmeye sahiptir. Bunlarin b ü y ü k bir kismi, sodyum miktarina g ö re dogrudan veya dolayli bir sekilde, normal tuzdan elde edilirler. Sodyum, bilesigin end ü striyel y ö nden ö nemli olmasi halinde, daha aktif anyon i ç in sadece bir tasiyici olarak d ü s ü n ü lebilir. Ö rnegin, sodyum s ü lf ü rde, daha aktif olan s ü 1f ü r kismidir. Ayni durum sodyum tiyosu fat ve sodyum silikat i ç in de dogrudur. Pek ç ok durumda, karsiti olan potasyum tuzu da kullanilabilir; fakat sodyum tuzlari daha ucuz ü retilirler ve end ü striyel istekleri karsilayacak derecede safdir SODYUM KLOR Ü R ( YEMEK TUZU ) Tuz hayat i ç in gerekli temel bir madde olma yan nda , g ü n ü m ü z karmasik end ü striyel uygarliginin ö nemli hammaddelerinden biridir ve pek ç ok kimyasal madde i ç in kaynak olusturur. Kullanildigi Alanlar. Sodyum klor ü r , sodyum hidroksid, sodyum karbonat, sodyum sulfat, ? hidroklorik asid, sodyum fosfatlar , sodyum klorit ve sodyum klorat, diger pek ç ok sodyum t ü revIeri i ç in temel ham maddeyi olusturur . D ü nyada ü retilen klor ü n hemen t ü m ü , sodyum klor ü n ü n elektrolizindenelde ? edilir. Tuz sodyum zeolit tipi su yumu şat c lar n n rejeneras yonunda kullan l r. ? Ü retIm . Tuz, tuzlu g ö l sularindan veya den iz suyundan, g ü nes evaporasyonu ile ? kay a tuzu ve tuzlu kuyu sularindan . ? tuzlu g ö l sularindan veya den iz suyundan, g ü nes evaporasyonu ile tuzun ? safligi, ç ogunlukla % 98 -99 civarindadir. Kaya tuzu , bulundugu yere bagli olarak, bilesim bakimindan ç ok degisiklik ? g ö sterir. Fakat birkisim kaya tuzlari % 99,5'a kadar saflikta bulunabilirler. Kaya tuzu ocaklarinin çö zeltileri ç ogunlukla % 98 civarinda bir safliga s ahi p ? bulunmakta ve bu saflik, tuzu çö zmek i ç in kull anilan su i ç erisindeki, çö z ü nm ü s diger maddelere bagimli bulunmaktadir. Tuzlu suyun dogrudan evaporasyonu ile tuz ocaklarindan elde edilen tuz, ? pek ç ok ama ç i ç in, hemen kullanilacak kadar saftir. Fakat b ü y ü k bir b ö l ü m ü , kalsiyum ve magnezyum klor ü rleri gi bi; ? safs zl klardan kurtarilmak i ç in saflastirilmalidir. 1Evaporasyon debisinin hava rutubetine, r ü z gar hizina ve absorplanan g ü nes ? enerjisi miktarina bagimli oldugu kuru iklimierde, g ü nes isimasi ile buharIastirma, yayg n bir sekilde uygulanmaktadir. Kaya tuz unun ç ikarilisi aynen, k ö m ü r ç ikarilisina benzer. ? Tuz ocaktan bosaltilinca, tuz s ü t ü nlari tarafindan tasinan, b ü y ü k magaralar ? olusur. Tuzlu su, kaya tuzu ocaklarina suyun pompalanmasi ile elde edilir ve tuz, ? daha fazla saflastirilmak i ç in, y ü zeye ç kart l r Derin olmayan kaya tuzu ocaklarinda, ç ift borulu pompalama siste~i ? kullanilir. Bu- sistemde borulardan biri suyu ocaga g ö t ü r ü r ve digeri, tuzlu suyu ocaktan alir. 2SODYUM SULFAT (Tuz Keki ve Glauber Tuzu) Pek ç ok alanda kullan labilmekle berabe r ka ğ t hamuru haz rlamada yayg n olarak kullan l r. Tuz keki Ü retim i Do ğ al tuzlu sudan ve s ü lfirik asit ten ü retilir (Mannheim Prosesi) HCl ü retim prosesinde ayr nt lar ile anlat ld . Firinda temperat ü r uygun bir seviyeye erisince, ince ö ğ ü t ü lm ü ş tuz ve diger ? ham maddeler firina doldurulur. Firin bir- birini izleyen partil er halinde, peryodik temizleme ve bakim i ç in ? durduru luncaya kadar, s ü rekli olarak ç alistirilir. Mannheim firinindan ç ikan ü r ü nlerin pek ç ogu, firinin ç alistirildigi fabrika i ç erisinde, diger maddelerin ü retiminde kullanilir. Y ü ksek kaliteli sodyum sulfat ü retiminde kull anilan diger bir y ö ntem, Avrupa ? kaynakli olan Hargreaves prosesidir. Bu prosesin reaksiyon denklemi : 3Glauber Tuzunun Ü retimi. Glauber tuzu, tuz kekini (h am sodyum s ü lfati) ana çö zeltide çö zmek, yabanci ? maddeleri uzaklastirmak, berraklastirmak ve kristallendirmekle elde edilir. Çö zelti kire ç kaymagi pastasi ile isleme sokulur ve bunu, çö zeltiyi ? n ö t ü rlestirmek i ç in, yeterli miktarda kire ç s ü t ü katilmasi izl er. Demir, magnezyum ve kalsiyum safsizliklarinin çö kelmesinden sonra, çö zelti ? durulmaya birakilir ve berrak çö zelti, yan ç ikislar yoluyla, kristalizat ö rlere alinir. Çö ken ç amur su ile yikanir ve su , prosesin tamam ama suyu olarak kullanilir. ? Çö zelti oda temperat ü r ü ne soguyunca, tavadan akitilarak alinir, ? kristaller toplanip santrif ü jlenir. ? Saf anhidr sodyum sulfat istemi, kraft kagidi end ü strisinde giderek ? artmaktadir. Tugla astarli d ö ner firinda Glauber tuzunun dehidratasyonu, sicak ve derisik ? çö zeltiden kristallendirmek vey a sogutma ve dehidrate etme ile elde edilir. 4SODA (SODYUM KARBONAT) Soda, sud kostik ve klor ü retimi, agir kimya end ü strilerinin en ö nemlilerini ? oluslurur . Bu kimyasal maddeler,. kullanilan paranin miktari y ö n ü nden, s ü lf ü rik as id ve amonyaga yakinlik g ö sterirler. Bu üç ü r ü n, hemen t ü m ü yle end ü striye satilir. ? Sabun ve detarjanlar, sun'i elyaf ve plastikler, cam. petrokimya sal maddeJer, ? kagit hamuru ve kagit, sun'i g ü bre, patlayici maddeler, çö z ü c ü ler ve di ğ er kimyasal maddeler ü retiminde kullanilirlar. Kullanildigi Alanlar Susuz sodyum karbonat (soda k ü l ü ) hafif bir kati maddedir, sudaki ? çö z ü n ü rl ü g ü orta derecede olup, ç o ğ unlukla % 99,3 N a2CO 3 bulundurur. Sodyum oksid miktari esas olmak ü zere satilir ve genelolarak % 58 Na2O 'ya sahiptir. Dogal trona (bir t ü r dogal t uz) yataklarin dan susuz sodyum karbonat ü retimi ? giderek, a monyak-soda metoduyla ü retileni asmaktadir. Sentetik proses, y ü ksek fiyat ve ç evre kirlenme si sebebiyle, ö nemini ? yitirmektedir. S oda ü retimi Solvay prosesi g ö r ü lecektir . ? Saf sud kostik kirilgan , beyaz bir kat dir; havanin nem ve karbon dioksidini ? kolayca absorplar. I ç inde bulunan Na2 O miktarina g ö re satis fiyat belirlenir. Genellikle % 76 Na2 O veya % 98 NaOH bulundurur. ? Deriye karsi korozif etkisi sebebiyle, sud kostik terimi sik ç a kullanilir. ? C l2 , Daha ç ok, sentetik organik kimyasal maddelerin ü retiminde uygulama ? alani bulmus olan klor, sadece sonu ç ü r ü nlerin degil, ara ü r ü nlerin bilesi mine de girmistir. 5SODA Ü RETIMI DO Ğ AL SODA Ü RET İ M İ SOLVEY PROSES İ D ü nya Savasindan bu yana "dogal soda" n in miktari, soda pazarinda hizli bir ? sekilde artmakla beraber soda, S olvey veya amonyak-soda prosesi ile de ü retilmektedir. Solvey prosesi ile ç alisan fabrikalarda, kalsiyum klor ü r ve tuzlu sularin ? ortadan kaldirilmalari, bir problem olmaktadir. Bu sebepl e, bu tip fabrikalarin pek ç ogu, kapatma yoluna gitmektedir. Zengin dogal soda rezervlerine sahip olmayan ü lkeler, amonyak-soda prosesi ile ç alisan fabrikalar kurmaya devam etmektedirler. DO Ğ AL SODA YATAKLARINDA SODA Ü RET İ M İ Sodan n ba ş l ca cevher t ü rleri: Bilinen en ö nemli soda cevheri TRONA (Na2CO3.NaHCO3.2H2O, 70%) d r. Bunu Nahkolit (NaHCO3, 63.1%), Termonatrik (Na2CO3.H2O) takip eder. Cevher kat halde bulunmakatad r. Ancak Salamura ( Tuzlu su kar ş k) tipi yataklar s v yataklard r. Yery ü z ü nde veya yeralt nda bulunabilirler. D ü nyadaki Soda yataklar Afrika: M s r (Natron vadisi), Ç ad (:ad g ö l ü ), Libya (Fizan g ö l ü ), Kenya, Bostwana Asya: Sibirya, Mo ğ olistan, Ç in Amerika: Kuzey Amerika (D ü nyan n en b ü y ü k soda yataklar n i ç erir). T Ü RK İ YE Van g ö l ü ve b ö lgesi, Arin g ö l ü , Er ç ek g ö l ü , Beypazar Tron yataklar Do ğ al salamuradan SODA ü retimi D o ğ al salamuralarda Sodyum karbonat genellikle sodyum s ü lfat ve sodyum ? klor ü r ile beraber bulunur. Sodyum karbonat tuzlu su g ö llerinde tabii buharla şma ve so ğ uma ? şartlar nda çö kelir. ? Salamuran n buharla şt rma havuzlar nda kristalizasyonu kontrol alt na ? al nabilir. Çü nk ü kontrols ü z kristalizasyonda soda istenmeyen maddeleri de i ç erir bu da safs zl ğ n art r r. Salamurada sadece klor ve s ü lfat n varl ğ halinde bu tuzlar n buharla şt rma ? ve kristalizasyon ile birbirinden kesin olarak ayr lmas m ü mk ü nd ü r. Çü nk ü bu tuzlar n çö z ü n ü rl ü ğ ü di ğ er tuzlardan olduk ç a farkl d r, bu sebepten adi tuz ve sodyum s ü lfa t n ü retiminde g ü ne şli buharla şt rma i şlemi kolayl kla uygulanabilir. Buharla şt rma ve deri ştirme ile kristalizasyon salamuran n bile şimine ve ? s cakl ğ a g ö re ç ok dikkatli kontrol edilmelidir. A lkali sulardan g ü ne şli buharla şt rma veya tabii buharla şt rma ile kullan labilir ? nitelikte soda ü retilememi ştir. 6Ö rnek proses Derin kuyulardan ç ekilen ve %6.5 Na 2 CO 3 i ç eren salamura ? absorbsiyon kolonlar nda, 2 CO ile reaksiyona sokularak suda daha az ? çö z ü nen NaHCO 3 ’a d ö n üş t ü r ü l ü r. CO2 ’ in ç o ğ unlu ğ u kurutucularda NaHCO3 ’ in bozunmas ndan olu şan CO2 ’ in ? geri kazan m ile sa ğ lan r. Geri kalan CO 2 yanma gazlar ndan monoethanolamine (MEA) absorpsiyonu ile elde edilir Karbonatlanm ş salamura bikarbonat kristalizat ö r ü ne g ö nderilir ve ? bikarb onat kristalleri d ö ner vakumlu fi ltrede ayr l r. Filtre den al nan filtre keki kurutucularda kurutulur H2O ve CO2 uzakla ş r. ? Kurutuculardan elde edilen CO 2 -H 2 O kar ş m ndan H2O yo ğ unla şt r larak ? ayr l r. CO2 tekrar kullan l r. Saf olmayan sodyum karbonat (hafif soda) koval konvey ö rlerle elekli silolara ? ta ş n r. Bu depo beslemeleri gaz veya ya ğ yakmal d ö ner beyazlat c larda 850oC da renk veren maddeler yak larak beyazlat l r. B eyazlatma maddesi olarak Na2 NO 3 kullan l r. Beyazlat lan materyal suland r larak tekrar mono-hidrat kristalleri halinde ? kristallendirilir. Bu kristaller iridir ve a ğ rd r. Beyazlatmadan kalan safs zl klar kristallerin ? elekte ana çö zeltiden ayr lmas s ras nda uzakla şt r l r. Sonra iki kademe santrif ü j ile kristallerin serbest nemi %5'e kadar al n r. ? Geriye kalan ne m ve hidrat suyu buhar borulu d ö ner kurutucularda kurutulur. ? Elenir. SOLVEY Prosesi İ LE SODA Ü RET İ M İ 7Ham Maddeler . Solvey prosesi i ç i n ham maddeler tuz ; kire ç tasi, kok , gaz ? yakit , amonyak . Amonyak bu proseste, geriye d ö n ü ml ü bir reaktiftir; reaksiy ona girer ve ? reaksiyon sonunda geri kazanilir, ç ok az bir miktari kayip olur. Sert ve dayanikli olan, yabanci maddeleri (silis miktari) d ü s ü k ve muntazain ? iri taneler (10 -20 cm) halinde bulunan kire ç tasi, bu is i ç in en uygun olandir. K ok, ki re ç tasini ya kar ve ayrica CO2 saglar. Normal yemek tuzu, dogal veya yapay tuzlu su halinde, reaksiyona girer. Reaksiyonlar ve Enerji Degisimleri. Solvey prosesi, ,asagidaki esas reaksiyonlar ü zerin den ilerler: Bu reaksiyon, dogrudan meydana gelmez, (1) den (9) 'a kadar esitliklerin yeraldigi, adim adim ilerleyerek ger ç eklesir. Solvay Soda Prosesi Tuzlu suyun hazirlanmasi ve safla şt r lmas Tuzun ç ikarilmasi, tuz s ö zeltisinin haziilanmasi ve tuzlu suyun ? pompalanmasi (Op.). Tuzlu suyun saflastiriImasi (Pr. ve Q p.). ? Tuzlu suyun amonyaklanmas Safla şt r lm ş tuzlu suda, NH3 ü n çö z ü lmesi (Qp. ve Pr.) ? Saf lastirilmis tuzlu suda, zayif CO2 'nin ç ö z ü lmesi (Qp. ve Pr.) ? 8Amonyakl anmis tuzlu suyun karbonatlanmas Amonyum bikarbonatin olusumu (Pr.). ? Sodyum bikarbonatin olusumu ve kontrollu çö keltilmesi (Pr.). ? Sodyum bikarbonatin s ü z ü lmesi ve yikanmasi (Op.). ? Kire ç tasiinIl, (CaO ve CO2 olusumu i ç in) kok ile yakilmasi (Pr.). ? Zayif (fakir) CO2 'nin sogutulmasi, bastirilmasi ve karbonat ö re pompalanmasi ? (Op.). Sodyum bikarbo natiri kalsinasyonu Rutubetli sodyum bikarbonatin tasinmasi ve kalsinat ö re doldurulmasi (Op.) ? Sodyum bikarbonatin kalsinasyonu (Pr. ve Op.) ? Sodan n sogutulmasi, eleninesi ve paketlenmesi (Op.). ? Zengin CO2 gazimn sogutulmasi, bastirilmasi ve karbonat ö re pom palanmasi ? (Op.). Amonyagin geri kazanilmasi Kirecin s ö nd ü r ü lmesi (pr.). ? NH3' ü geri kazanmak i ç in, kuvvetli NH'3 çö zeltisi kolonunda, sodyum ? bikarbonat ana çö zeltisinin subuhari ve Ca(OH)2 ile isleme sokulmasi ( Pr. ve Op.). 91011