Das Solvay-Verfahren oder auch Ammoniak-Soda-Verfahren ist ein chemischer Prozess zur Herstellung von Soda (Natriumcarbonat; Na₂CO₃). Es wurde 1865 von Ernest Solvay entwickelt und löste das bis dahin verwendete Leblanc-Verfahren ab.

Der Prozess geht von den billigen und in großen Mengen vorhandenen Rohstoffen Kalk ("Calciumkarbonat") und Kochsalz ("Natriumchlorid") aus, jedoch läuft die Reaktion zu Soda und Calciumchlorid nicht freiwillig ab, denn die Umkehreaktion (mit Calciumcarbonat und Natriumchlorid als Produkte) ist thermodynamisch bevorzugt:

$CaCl\_2\; +\; Na\_2CO\_3\; \backslash rightarrow\; CaCO\_3\; +\; 2NaCl$

Das Verfahren

Im Solvay-Verfahren wird sie aber über folgenden Umweg realisiert:

1.) Der Kalk wird gebrannt:

$CaCO\_3\; \backslash rightarrow\; CaO\; +\; CO\_2\backslash uparrow$ Kalziumkarbonat zersetzt sich in der Hitze zu Kalziumoxid ("Gebrannter Kalk") und Kohlendioxid.

2.) Kohlendioxid wird zusammen mit Ammoniak in eine konzentrierte Kochsalzlösung eingeleitet. Hierbei fällt Natron aus, das von der entstehenden Salmiaklösung getrennt wird.

$NaCl\; +\; CO\_2\; +\; NH\_3\; +\; H\_2O\; \backslash rightarrow\; NaHCO\_3\; +\; NH\_4Cl$ Kochsalz reagiert mit Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser zu Ammoniumchlorid ("Salmiak") und Natriumhydrogencarbonat ("Natron").

3.) Das Natron wird auf ca. 200 °C erhitzt, wobei Wasser und Kohlendioxid entweichen. Übrig bleibt dann das Produkt Soda. Dieser Vorgang wird als "Calcinieren" bezeichnet.

$2NaHCO\_3\; \backslash rightarrow\; Na\_2CO\_3\; +\; H\_2O\; +\; CO\_2$ Natriumhydrogenkarbonat spaltet in der Hitze Wasser und Kohlendioxid ab, wodurch Soda entsteht.

4.) Im vierten Schritt wird das Ammoniak wiedergewonnen und Schritt 2 zugeführt:

$2NH\_4Cl\; +\; CaO\; \backslash rightarrow\; 2NH\_3\; +\; CaCl\_2\; +\; H\_2O$ Das Ammoniumchlorid aus Reaktion 2 wird mit dem gebrannten Kalk aus Reaktion 1 zu Ammoniak, Calciumchlorid und Wasser umgesetzt.

Bilanz

Werden alle Reaktionsgleichungen addiert (die 2. Gleichung muss doppelt gezählt werden), so ergibt sich nach Kürzung daraus folgende Gleichung, die die Umkehrung des natürlichen Reaktionsweges darstellt: $CaCO\_3\; +\; 2NaCl\; \backslash rightarrow\; Na\_2CO\_3\; +\; CaCl\_2$

Das Solvay-Verfahren arbeitet somit ohne die große Umweltbelastung des Leblanc-Verfahrens, da das Ammoniak in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.

Chemisch-technisches Verfahren

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