INDUSTRIA DEL CLORO E HIDROXIDO

DE SODIO

Orosco, AilénValinotti, Juliana

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I – ING. OSVALDO DÍAZ

José, FlorenciaLeiva, Melina

INTRODUCCION

El cloruro de sodio, es una de las materias primas fundamentales para la fabricación de compuestos como el hipoclorito de sodio, carbonato de sodio, e hidróxido de sodio. No solo son de uso cotidiano en nuestros hogares, y de gran utilización industrial, sino que están entre los

diez productos de mayor producción en la industria química.

Métodos de obtención de NaCl

Método de la Amalgama:

Su fundamento es la propiedad del sodio de formar una amalgama líquida con el mercurio, que se descompone con el agua en NaOH o en H y Hg. Se da en una celda electrolítica inclinada, constituida por el ánodo que consta de electrodos de grafito y un cátodo formado por una pileta por la cual fluye Hg. El electrolito es una solución saturada y purificada de cloruro de sodio.Se trabaja con corriente continua. Los iones de Na+ se descargan en el cátodo de Hg, formando con él, una amalgama de Na y Hg. Que fluye fuera de la célula y, mediante una bomba se pasa la amalgama a un depósito relleno con grafito y en el se produce la descomposición de la amalgama con H20 produciendo Hg, solución saturada de NaOH e H2. El Hg puro es enviado a través de una bomba a la celda de electrólisis para ser reutilizado. El inconveniente que genera este proceso, es la contaminación de los restos de amalgama, ya que poseen mercurio, por lo que se ha restringido el uso de este método.

 

NaCl (sln)

NaCl + 2 Hg Cl2 + 2 Hg + 2 Na 2 Hg + 2 Na + 2 H2O 2 Hg + 2 NaOH + H2

Método del Diafragma:

Se utiliza una celda horizontal (Célula Billiter), separada por un diafragma que está constituido por varias capas de asbestos, en un espacio anódico y otro espacio catódico. El electrolito es NaCl en solución saturada y purificada que entra continuamente por la parte superior. Con la aplicación de corriente continua los iones Cl¯ se dirigen al ánodo (de grafito), se descargan, se unen para dar moléculas y abandonan el espacio anódico en forma de gas. Los iones Na+ e H + que se encuentran en el cátodo, se descargan solamente los protones. El H2 es recogido por debajo del diafragma y extraído. En el espacio catódico, conformado por las parrillas de Fe, queda una solución de NaOH saturada que contiene algo de NaCl, y esta solucion se extrae.Por este procedimiento obtenemos también Cl2, NaOH, H2, el proceso es más costoso ya que debemos evaporar el agua y precipitar la sal residual y la soda cáustica obtenida no alcanza el grado de pureza necesario.

2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2

Método de celdas de membrana:

Estas celdas tienen una membrana semipermeable que separa los compartimentos del ánodo y cátodo, esta separación se realiza con hojas porosas de plástico químicamente activas, permitiendo el paso de Na+ pero rechazando el de OH¯. El propósito de la membrana es excluir los iones OH¯ y Cl¯ de la cámara del ánodo, generando un producto más bajo en sal que el que se obtiene en una celda de diafragma. Las celdas de membrana operan con una salmuera muy concentrada dando así, un producto más puro y concentrado. El procedimiento es muy efectivo porque obtenemos un producto de alta pureza y concentración, y la contaminación al medio ambiente es reducida, pero el costo del mismo es muy elevado, por eso se combina este método con el de diafragma

Diagrama de flujo con la unificación de los métodos de celda de membrana y diafragma

Tratamiento de los productos de electrólisis:

Purificación de salmuera:Se hace en el método de diafragma, precipitando con carbonato de sodio y soda caustica al Ca, Fe y Mg.

Electrolisis de la salmuera:Se requieren entre 3 - 4,5 Volt. por celda.

Evaporación y separación de la sal:Las celdas de diafragma descargan salmuera con de hidróxido de sodio y de cloruro de sodio. Luego es concentrada fuertemente en evaporadores, obteniendosé cloruro de sodio precipitado, que es separado por centrifugación. La solución de hidróxido de sodio se purifica de esta forma, y si se requiere mayor pureza se debe cristalizar.   Evaporación Final:El hidróxido de sodio se vende como tal (al 50%) o más concentrado.

Acabado del Cáustico en los Recipientes:El cáustico al 50% se concentra a fuego directo obteniendosé cáustico de entre 70% y 75%. La temperatura final es de 500 a 600 C y al hervir se elimina toda el agua. Algo de cáustico se elabora en forma de lentejas. Secado del cloro: El cloro gaseoso recién salido del ánodo, arrastra vapor de agua por lo que es necesario secarlo, se hace haciéndolo pasar por una torre de acido sulfúrico.

Compresión y licuefacción del cloro:Se comprime y almacena en cilindros pequeños o en tanques para su distribución.  Recolección y compresión del hidrogeno:En los métodos de diafragma y amalgama el rendimiento es de un 95%. Normalmente es secado con acido sulfúrico concentrado, y se usa directamente en la misma fabrica para alguna otra aplicación.  Sodio metálico: Procedente de la electrolisis, en fase fundida.No es necesario que se purifique, por lo que es extraído, envasado y distribuido para su comercialización.

Diagrama de la industria del cloro y sus productos finales e intermedios

• Hidróxido de sodio (soda caustica):Es una sustancia incolora, higroscópica, que se consigue en el mercado como escamas, granos, granallas o trozos. Al disolverla, en agua genera un reacción exotérmica liberando calor.Obtención: Por electrólisis cloro-álcalis obteniendo en mayor proporción soda cáustica. • Cloro:Junto con el sodio forman un compuesto esencial para la vida: la sal. En condiciones normales de presión y temperatura es un gas, de color verde-amarillento. Es altamente reactivo, por lo que no lo encontramos en la naturaleza en estado puro sino combinado.Obtención: Además de obtenerse por el método de la amalgama y el de diafragma, existe también otro método denominado, electrólisis en fase fundida por método Down.

• Obtención de carbonato de sodio NaCO3:Es utilizado en la fabricación de vidrios, ablandamiento de aguas de consumo, agente neutralizante de ácidos, fabricación de jabones, en la industria textil y del papel; y también se emplea como materia prima en la preparación de diversas sales sódicas, hidróxidos y otros carbonatos.Obtención: 1- procesos Leblanc:

2 NaCl + H2SO4 2 HCl + Na2SO4Na2SO4 + 4 C 4 CO + Na2S

Na2S + CaCO3 CaS + Na2CO3 _________________________________________________________

 2NaCl + H2SO4 + 4C + CaCO3 4HCl + 4CO + CaS

+Na2CO3   CaS y HCl son subproductos que se utilizan para obtener azufre y cloro.

Diagramade

Leblanc

2- Procesos Solvay:Los tres primeros pasos tienen por objeto la preparación de los reactivos principales y el sexto la recuperación de amoníaco. 

CaCO3 → CaO + CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2

2 NH3 + 2 H2O + 2 CO2 → 2 NH4HCO3 NaCl + NH4HCO3 → NaHCO3 + NH4Cl 2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

2 NH4Cl + Ca(OH)2 → 2 NH3 + 2 H2O + CaCl2 _________________________________________________

CaCO3 + 2 NaCl → Na2CO3 + CaCl2  

 

Diagramade

Solvay

• Bicarbonato de sodio:Es un compuesto sólido cristalino de color blanco soluble en agua, con un ligero sabor alcalino. Se puede encontrar como mineral en la naturaleza o se puede producir artificialmente.Obtención: También se obtiene por el proceso de Solvay, finalizando en la quinta reacción con la precipitación del bicarbonato: CaCO3 → CaO + CO2

CaO + H2O → Ca(OH)2 2 NH3 + 2 H2O + 2 CO2 → 2 NH4HCO3 NaCl + NH4HCO3 → NaHCO3 + NH4Cl 2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

Hipoclorito de sodio (lavandina)

Qué es y para que se usa:o Es el producto de la hidrolisis de cloro en agua.o Producto de los mas usados en desinfección y purificación. o Blanqueador: En la industrial textil.o Se añade a aguas residuales para la eliminación de olores.o Evita el crecimiento de algas en torres de enfriamiento.

Características:o Es un solido de color blanco (soluble en agua).o Disuelto forma una solución amarillenta límpida. La

efectividad de cada solución desinfectante dependerá de la concentración de hipoclorito presente.

o Inestable (por evaporación del cloro)o Inflamable o Oxidante fuerte y económico

TODAS ESTAS CARACTERISTICAS SE DEBEN TENER EN CUENTA A LA HORA DE SU USO, ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE.