نحوه تولید پتاسیم کربنات در صنعت شیمی پتاسیم کربنات (K₂CO₃) یکی از ترکیبات معدنی پرکاربرد در صنایع شیمیایی است که به عنوان یک نمک قلیایی قوی شناخته می‌شود. تولید صنعتی این ترکیب با توجه به تقاضای گسترده در حوزه‌هایی مانند تولید شیشه، شوینده‌ها، کودهای پتاسیمی و مواد غذایی از اهمیت زیادی برخوردار است. درک فرآیندهای تولید این ماده، برای مهندسان شیمی و کارشناسان صنایع مرتبط، کلید بهینه‌سازی راندمان و کاهش هزینه‌هاست. مروری بر اصول شیمیایی تولید پتاسیم کربنات از نظر شیمیایی، پتاسیم کربنات حاصل واکنش یک منبع پتاسیم (مانند هیدروکسید پتاسیم یا کلرید پتاسیم) با دی‌اکسید کربن (CO₂) است.
https://www.kttchemical.com/product/پتاسیم-کربنات/
 در گذشته، این ترکیب به‌صورت طبیعی از خاکستر گیاهان حاوی پتاس (Potash) استخراج می‌شد، اما امروزه تولید آن از طریق مسیرهای صنعتی دقیق و کنترل‌شده انجام می‌شود. هدف اصلی در تولید صنعتی، دستیابی به پتاسیم کربنات با خلوص بالا، رطوبت پایین و اندازه ذرات کنترل‌شده است تا برای مصارف مختلف از جمله صنایع غذایی و دارویی مناسب باشد. روش‌های صنعتی تولید پتاسیم کربنات روش اول: فرآیند جذب دی‌اکسید کربن در محلول پتاس یکی از رایج‌ترین روش‌های تولید پتاسیم کربنات در صنعت، واکنش دی‌اکسید کربن (CO₂) با محلول هیدروکسید پتاسیم (KOH) است. این فرآیند در راکتورهای مقاوم به خوردگی و تحت شرایط کنترل‌شده‌ی دما و فشار انجام می‌شود: 2KOH+CO2→K2CO3+H2O2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O2KOH+CO2​→K2​CO3​+H2​O در این واکنش، CO₂ به درون محلول پتاس تزریق می‌شود و پس از واکنش کامل، محلول حاصل حاوی پتاسیم کربنات است. سپس این محلول تغلیظ و کریستالیزه شده تا بلورهای خالص K₂CO₃ به‌دست آید. مراحل اجرایی این فرآیند عبارت‌اند از:

• مرحله ۱: آماده‌سازی محلول پتاسیم هیدروکسید در غلظت مشخص (معمولاً 40 تا 50 درصد).
• مرحله ۲: تزریق کنترل‌شده‌ی گاز دی‌اکسید کربن تا رسیدن به pH موردنظر (حدود 11).
• مرحله ۳: تغلیظ محلول به‌وسیله تبخیر در فشار پایین برای حذف آب اضافی.
• مرحله ۴: کریستالیزه‌سازی و خشک‌کردن بلورهای پتاسیم کربنات.

این روش به دلیل بازده بالا، خلوص مناسب و کنترل آسان فرآیند، به‌عنوان روش اصلی صنعتی شناخته می‌شود. روش دوم: تولید از کلرید پتاسیم و آمونیاک (فرآیند اصلاح‌شده‌ی Solvay) در برخی واحدهای صنعتی، از فرآیند اصلاح‌شده‌ی Solvay برای تولید پتاسیم کربنات استفاده می‌شود. در این روش، کلرید پتاسیم (KCl) به‌جای کلرید سدیم به‌کار می‌رود و مراحل به شکل زیر انجام می‌شود:

1. واکنش اولیه: عبور گاز آمونیاک از محلول KCl.
2. تزریق دی‌اکسید کربن: تشکیل بی‌کربنات پتاسیم (KHCO₃) در محلول. KCl+NH3+CO2+H2O→KHCO3+NH4ClKCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → KHCO₃ + NH₄ClKCl+NH3​+CO2​+H2​O→KHCO3​+NH4​Cl
3. تفکیک و فیلتراسیون: جداکردن کریستال‌های KHCO₃ از محلول.
4. تجزیه حرارتی: حرارت‌دهی KHCO₃ برای تولید K₂CO₃ و آزادسازی CO₂. 2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O2KHCO3​→K2​CO3​+CO2​+H2​O

در این فرآیند، آمونیاک و دی‌اکسید کربن بازیافت می‌شوند و امکان استفاده مجدد از آن‌ها وجود دارد. به همین دلیل، از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی مقرون‌به‌صرفه‌تر است. روش سوم: فرآیند الکترولیتی پتاس در این روش کمتر متداول، ابتدا از الکترولیز محلول کلرید پتاسیم (KCl) برای تولید هیدروکسید پتاسیم (KOH) استفاده می‌شود، سپس KOH تولیدشده با CO₂ واکنش داده و پتاسیم کربنات حاصل می‌گردد. مراحل این فرآیند شامل:

• الکترولیز محلول KCl برای تولید KOH و کلر.
• تزریق CO₂ به محلول KOH.
• تبخیر، تغلیظ و تبلور نهایی K₂CO₃.

این فرآیند به دلیل نیاز به انرژی بالا، معمولاً در مقیاس محدود یا در واحدهایی که KOH به‌عنوان محصول جانبی تولید می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. پارامترهای عملیاتی مؤثر در تولید پتاسیم کربنات در تولید صنعتی پتاسیم کربنات، کنترل دقیق پارامترهای عملیاتی تأثیر مستقیم بر کیفیت محصول نهایی دارد. برخی از مهم‌ترین پارامترها عبارتند از:

• دما: معمولاً بین 60 تا 90 درجه سانتی‌گراد برای بهینه‌سازی سرعت واکنش و کریستال‌سازی.
• فشار جزئی CO₂: برای کنترل کامل واکنش و جلوگیری از تولید بیش از حد بی‌کربنات.
• pH محلول: حفظ مقدار قلیایی در محدوده‌ی 10.5 تا 11 برای جلوگیری از تجزیه جانبی.
• سرعت تبخیر: برای به‌دست‌آوردن کریستال‌هایی با اندازه یکنواخت و رطوبت پایین.
• خلوص مواد اولیه: وجود ناخالصی‌هایی مانند کلرید یا سولفات می‌تواند باعث افت کیفیت و ایجاد رسوب ناخواسته شود.

کنترل کیفیت و خلوص محصول نهایی در مرحله نهایی، پتاسیم کربنات تولیدی باید از نظر ویژگی‌های زیر کنترل شود تا مطابق با استانداردهای صنعتی و آزمایشگاهی باشد:

• درصد خلوص (حداقل 99٪)
• میزان رطوبت (کمتر از 0.5٪)
• محتوای کلرید، سولفات و فلزات سنگین
• pH محلول آبی (در محدوده 11 تا 11.6)
• اندازه ذرات و قابلیت حل‌شدن سریع در آب

تجزیه شیمیایی و آنالیز تیتراسیون برای تعیین درصد خلوص پتاسیم کربنات انجام می‌شود. در صنایع حساس مانند داروسازی یا صنایع غذایی، از گریدهای Food Grade یا Pharmaceutical Grade با استانداردهای دقیق‌تر استفاده می‌شود. ملاحظات زیست‌محیطی و ایمنی در تولید پتاسیم کربنات در فرآیندهای صنعتی، کنترل انتشار گاز دی‌اکسید کربن و استفاده مجدد از آن یکی از مهم‌ترین عوامل در جهت حفظ محیط زیست است. در بیشتر واحدهای مدرن، سیستم‌های بازیافت CO₂ و آمونیاک به کار گرفته می‌شود تا تولید گازهای گلخانه‌ای کاهش یابد. از نظر ایمنی شیمیایی، هرچند پتاسیم کربنات ماده‌ای غیرسمی است، اما خاصیت قلیایی آن می‌تواند برای پوست و چشم مضر باشد. رعایت دستورالعمل‌های ایمنی از جمله استفاده از تجهیزات حفاظت فردی (PPE) ضروری است.
https://www.spreaker.com/episode/sakhtar-shymyayy-w-mkanysm-mlkrd-ply-alktrwlyt-katywny--68295224/