Durante il processo Solvay, il bicarbonato di ammonio e il cloruro di sodio vengono convertiti in bicarbonato di sodio e cloruro di ammonio. Riscaldando il primo composto si ottiene carbonato di sodio (carbonato di sodio), un'importante materia prima utilizzata per realizzare diversi prodotti di uso comune. L'ammoniaca viene recuperata quasi completamente attraverso la conversione del cloruro di ammonio con latte di calce (Ca(OH)₂).

Questa Application Note del processo descrive un metodo per monitorare continuamente il contenuto di ammoniaca online nella soluzione satura di cloruro di sodio dopo la torre di assorbimento, garantendo così una resa ottimale del prodotto nella torre di carbonatazione. Il 2035 Process Analyzer - Potentiometric di Metrohm Process Analytics è la soluzione ideale per monitorare l'ammoniaca e altro nel processo Solvay (ad es. alcalinità, carbonato, cloruro, ossido di calcio e anidride carbonica).

Il carbonato di sodio (Na₂CO₃), è una sostanza chimica fondamentale nella produzione di molti beni, come vetro, sapone e carta, nonché per il trattamento dell'acqua e l'eliminazione dei composti di zolfo dalle emissioni delle ciminiere. Esistono due modi per produrre il carbonato di sodio: il processo industriale Solvay o l'estrazione dai minerali (trona e nahcolite). Il processo Solvay è più comunemente utilizzato in Europa, dove l'estrazione di minerali non è economicamente fattibile [1].

I principali componenti necessari per il processo Solvay oltre all'acqua sono calcare (CaCO₃), salamoia (saturo NaCl_(aq)), ammoniaca (NH₃, 10–35%) e carbone (coke) per il forno da calce (oven) (Figura 1). Innanzitutto, il gas di ammoniaca viene assorbito in una soluzione salina concentrata. Il calcare viene riscaldato, producendo CaO_(S) (usato in una fase finale) e CO_2(g) che viene miscelato con la salamoia ammoniacale in una torre di carbonatazione per formare bicarbonato di ammonio ((NH₄) HCO₃). Questo intermedio può facilmente degradarsi da solo, ma in presenza della soluzione salina reagisce ulteriormente creando NH₄Cl (cloruro di ammonio) e NaHCO₃ (bicarbonato di sodio). Il bicarbonato di sodio viene quindi rimosso per filtrazione e riscaldato per produrre il prodotto finale: carbonato di sodio (Na₂CO₃). Il CaO_(S) (avanzato dal riscaldamento del calcare) viene miscelato con acqua (spentante) per formare Ca(OH)₂, che viene utilizzato per recuperare NH₃ reagendo con la soluzione NH₄Cl. L'ammoniaca viene quindi riciclata all'interno del processo (Figura 1).

Il monitoraggio tempestivo ed efficace della chimica della salamoia è fondamentale per mantenere l'efficienza e la sicurezza del processo di saturazione dell'ammoniaca. L'analisi manuale del flusso di salamoia è indesiderabile poiché i dati ottenuti non rappresentano le effettive condizioni di processo. Gli analizzatori di processo Metrohm Process Analytics sono in grado di monitorare la quantità di ammoniaca nella salamoia satura dopo la torre di assorbimento e aiutano a regolare le concentrazioni per garantire una buona resa del prodotto nella torre di carbonatazione. Inoltre, un'indicazione di allarme può essere inviata immediatamente alla sala di controllo se le concentrazioni di ammoniaca sono fuori specifica.

Altre applicazioni online sono disponibili per i produttori di carbonato di sodio come alcalinità, carbonato, cloruro, ossido di calcio, anidride carbonica e durezza.