PRODUCCIÓN DE HIDRÓXIDO DE SODIO
Angie Riobamba Elizabeth Chaparro
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El producto. producto. Estructura, Estructura, propiedades, propiedades, usos, usos, ficha ficha técnica. Obtención. Descripción Descripción general general de Técnica Técnica y tecnología de obtención. Planta, factores localización, Layout general, producción. Materias primas, obtención y ficha técnica. Descripción detallada detallada del proceso, proceso, transporte y almacenamiento, producción, calidad, residuos. 6. PFD. 7. Conclusiones y recomendaciones al proceso.
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El producto. producto. Estructura, Estructura, propiedades, propiedades, usos, usos, ficha ficha técnica. Obtención. Descripción Descripción general general de Técnica Técnica y tecnología de obtención. Planta, factores localización, Layout general, producción. Materias primas, obtención y ficha técnica. Descripción detallada detallada del proceso, proceso, transporte y almacenamiento, producción, calidad, residuos. 6. PFD. 7. Conclusiones y recomendaciones al proceso.
Como todos los álcalis fuertes posee la propiedad de hinchar muchos polímeros naturales o artificiales. Esta propiedad se puede utilizar también para despegar muchas etiquetas y rótulos de frascos y botellas.
El hidróxido de sodio y otros álcalis tienen la propiedad de desdoblar los lípidos formando jabones y liberando glicerina. Este proceso se llama saponificación.
Dado que el sodio es un metal sus hidróxidos no atacan a los otros metales pero si a los compuestos correspondientes de los no metales con los que forma sales. [1]
Procesos de tratamiento de aguas
OTROS USOS Química
Aceites
Procesos metalúrgicos y petroleros
HIDROXIDO DE SODIO FORMULA QUIMICA NaOH NOMBRE COMERCIAL Soda Cáustica OTROS NOMBRES Hidrato de sodio, Caustico blanco PESO MOLECULAR 40,02 g/mol ESTADO FISICO Líquido APARIENCIA Transparente COLOR Incoloro OLOR Inodoro SOLUBILIDAD Soluble en agua, alcohol y glicerol N CAS 7732-18-5 CONCENTRACION 50% TEMPERATURA DE FUSION 15-5 C TEMPERATURA DE EBULLICION 120-145 C PRESION DE VAPOR (mmHg a 20 C) 45 DOSIS MINIMA LETAL 220 mg/Kg
Tabla 1. Ficha Técnica Hidróxido de Sodio
CAUSTIFICACION
ELECTROLISIS
TECNOLOGIAS DE OBTENCION
Pilas de mercurio
Electrólisis Pilas de diafragma
Pilas de membrana
(67 %)
(27 %)
(6 %)
Las instalaciones de Solvay Química S.L. se ubican en el complejo industrial Solvay Torrelavega.
Factores 1. 2. 3.
Cercanía a las materias primas. Cercanía de los principales centros de consumo. Infraestructura industrial.
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Fig 2. Layout de la planta
CONVENCIONES Parqueadero Casino Laboratorios Consultorio médico Área administrativa Báscula Depósito de expedición Chimenea Calderas y motores Almacén de materiales Talleres de reparación Taller Fábrica de carbonato sódico Hornos de cal Fábrica de hidroxido de sódio Almacén de productos Río Saja Carretera principal
La capacidad de producción anual de la instalación es de 1810 Kt (Kilo toneladas) repartiéndose por productos de la siguiente manera:
Tabla 3. Producción anual cloro-álcalis. Fuente Productora
OBTENCION DEL CLORURO SODIO (NaCl) [2]
Profundidad máxima de 1.500 metros
Tubería de 2.500 metros
Fábrica
CLORURO DE SODIO FORMULA QUIMICA NOMBRE COMERCIAL OTROS NOMBRES PESO MOLECULAR ESTADO FISICO APARIENCIA COLOR OLOR SOLUBILIDAD A 20 °C N CAS CONCENTRACION TEMPERATURA DE FUSION TEMPERATURA DE EBULLICION pH DOSIS MINIMA LETAL
NaCl Cloruro de Sodio Sal común, Cloruro sódico 58,44 g/mol Sólido Cristales blancos Blanco Inodoro 36g/100mL de agua 7647-14-5 29% 801 C 1413 C 6,7 - 7,3 3000 mg/Kg
Tabla 4. Ficha Técnica Cloruro de Sodio
Salmuera De Cloruro Sódico
Absorción Del Amoniaco
Transformación Del Bicarbonato En Carbonato
Carbonatación De La Salmuera Amoniacal
Filtración
1) Preparación De Una Salmuera De Cloruro Sódico 2) Absorción Del Amoniaco NaCl + H20 + NH3 3) Carbonatación De La Salmuera Amoniacal
4) Filtración
5) Transformación Del Bicarbonato En Carbonato
CARBONATO DE SODIO FORMULA QUIMICA Na2CO3 NOMBRE COMERCIAL Carbonato de sodio OTROS NOMBRES Sosa calcinada, carbonato sódico anhidro PESO MOLECULAR 105,99 g/mol ESTADO FISICO Polvo, gránulos APARIENCIA Polvo cristalino COLOR Blanco OLOR Inodoro SOLUBILIDAD A 0 °C 71g/L N CAS 497-19-8 CONCENTRACION 98% TEMPERATURA DE FUSION 851 C TEMPERATURA DE EBULLICION N/A pH 11-11,4 DOSIS MINIMA LETAL 4090 mg/Kg
Tabla 5. Ficha Ténica Carbonato de Sodio
PROCESO INDUSTRIAL
Figura 3: sala de celdas de cloro-álcali con celdas
TRATAMIENTO/ PURIFICACIÓN DE SALMUERA PARA SU USO INDUSTRIAL El pH de la disolución de NaCl (materia prima) tiene que ser menor de 4 para evitar la electrólisis del Cl 2.
La etapa de purificación de la salmuera es necesaria, pues la disolución de cloruro sódico no es pura. Los metales alcalinotérreos que contiene precipitarían en el curso de la electrólisis disminuyendo la eficacia de la corriente. [3]
CELDA ELECTROLITICA CON MERCURIO
Na(Hg) + H2O
→
NaOH + H2 + Hg
El rendimiento del proceso es del 94-97%. Una planta a gran escala produce de 50 a 300x103 ton del Cl2 /año y de 56 a 340x103 ton de NaOH/año. Las pilas de mercurio que se utilizan en la producción de cloro en la UE contienen unas 12.000 toneladas de mercurio. Fig 4. Celda con mercurio.
CARACTERISTICAS DE LA CELDA •
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Contenedor de acero alargado e inclinado. Cada celda está dotada de 50-180 ánodos. Voltaje de celda de 4,4 voltios. Área del cátodo: 10 a 30 m2 Espesor de la capa de Hg: 3 mm [Na]Hg : 0.2 a 0.4% en peso Separación cátodo-ánodo: 3 mm Ánodo: grafito o Ti recubierto por metales del grupo del Pt. Sal procesada: 2 a 20 m3 /h Usualmente, en una planta industrial se conectan en serie hasta 100 celdas . [4]
Fig 5. Esquema del proceso de fabricación de cloro y sosa utilizando celdas de mercurio. Fuente: EUROCHLOR
Fig 6. Diagrama de flujo del proceso de mercurio (Textos Científicos)
PRODUCCION Y DISTRIBUCION El hidróxido de sodio se produce industrialmente como una solución al 50% por las variaciones del proceso electrolítico cloro-álcali. Solvay posee instalaciones para la producción y distribución de soda caústica a nivel mundial, generando 75 kt anuales de NaOH.
ALMACENAMIENTO
Tabla 6. Almacenamiento Fuente: Solvay Company
ALMACENAMIENTO El área destinada para este fin debe poseer buena ventilación y humedad mínima.
Recipientes con capacidad mayor a 1000 L deben estar en fosas.
Zona libre de almacenamient o de ácidos, cloroetilenos o nitroparafinas.
El Al no puede emplearse porque la lejia de sosa la disuelve formando Aluminato.
Se prohibe fumar en zonas de almacenamiento debido al contacto de hidróxido de sodio con la posibilidad de generación de hidrógeno inflamable.
El uso final de los productos tras su purificación es el siguiente: • El Cl2 se usa directamente en una planta química adyacente o se comprime y licua para su almacenamiento y transporte. • La sosa se comercializa en disolución acuosa al 50% en peso, lo que exige una etapa de evaporación en las tecnologías de celdas de diafragma y membrana. Una parte se cristaliza para venderla en estado sólido. • El hidrógeno se comprime para su venta, se utiliza directamente en plantas químicas adyacentes como materia prima o se quema para la obtención de energía en la propia planta de electrólisis. [5]
TRANSPORTE Todas las operaciones de manejo de hidróxido de sodio deben efectuarse bajo ventilación local apropiada. En Colombia, para el transporte por carretera de sustancias químicas se deberá portar los documentos que acrediten la legalidad del producto, hoja de transporte e identificación ONU: 1824 Clase 8.
En condiciones más exigentes, se deben utilizar recipientes construídos en níquel o aleaciones más resistentes a corrosión alcalina.
El transporte se debe realizar en carrotanques de hierro, acero o plástico reforzado con fibra de vidrio
RESIDUOS El contaminante más problemático que produce la industria de los cloroálcalis es el mercurio, debido a las características del proceso, el mercurio puede liberarse a la atmósfera, a las aguas, en forma de residuos o en los propios productos. Por tanto, es necesario un tratamiento específico de aguas residuales debido a la alta toxicidad del Hg.[6]
Tabla 7. Emisiones de mercurio Fuente:Solvay Company
Las pérdidas de mercurio a la atmósfera, a las aguas y con los productos de las mejores instalaciones de este tipo oscilan entre 0,2 y 0,5 g de Hg por tonelada de capacidad de cloro, como promedio anual. Dos emisarios conducen los residuos hasta la Bahía de Suances y vierten directamente al mar. Los niveles de mercurio en aire medidos en los alrededores de la planta superaron en ocasiones el doble del límite recomendado por varios organismos oficiales norteamericanos La legislación exige que su contenido en las aguas de vertido a colectores públicos sea inferior a 0,05 ppm [7].
Fig 7. Diagrama de control de residuos.Fuente Euro Chlor, 2006,b
EMISIONES AL AIRE • Ventilación
del cuarto
de celdas • Escapes del proceso • Circuito de salmuera • Soda caústica • Corriente de hidrógeno • Fugas del depósito
EFLUENTES LIQUIDOS • Purificación
de
salmuera • Aguas de lavado de la celda • Soda caústica filtrada • Aguas de lluvia
RESIDUOS SOLIDOS • Purificación
de
salmueras • Filtración de soda caústica • Grafito del descomponedor • Residuos de mantenimiento en general
CALIDAD Control de calidad a través de pruebas fisicoquímicas .
CONCLUSIONES
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La producción del hidróxido de sodio al 50% es un proceso complejo pero muy rentable ya que su utilización abarca muchos ámbitos. El proceso de producción utilizado en Solvay Química es un proceso que aprovecha al máximo las materias primas y productos pues siempre recircula al proceso parte de los productos finales y otra parte la utiliza para su posterior comercialización.
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Debido a la utilización de grandes cantidades de agua para la fabricación de la salmuera durante el proceso de producción de hidróxido de sodio podríamos decir que es un negocio rentable. Durante la etapa de producción de hidróxido de sodio, la salmuera utilizada es sometida a un subproceso de purificación garantizando un hidróxido de sodio con altos porcentajes de pureza.
RECOMENDACIONES •
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En cuanto a los desechos ocasionados en la producción de hidróxido de sodio, se sabe que el mercurio (contaminante demasiado problemático), debe ser sometido a un tratamiento antes de salir del proceso, pues esto afecta el medio ambiente. Procesos de licuefacción y purificación del cloro exentos de tetracloruro de carbono. A fin de conservar los recursos, el hidrógeno debe utilizarse como producto químico de proceso o como combustible .
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Minimizar los escapes del proceso para obtener mayor eficiencia de éste. Realizar varias revisiones diarias al depósito para evitar las fugas que este tenga y evitar pérdidas en las materias primas y por ende en la economía de la empresa. Se considera que la mejor técnica disponible para las instalaciones de pila de mercurio es su transformación a la tecnología de pila de membrana.
BIBLIOGRAFIA [1] www.solvay.es Consultada el 18 de Abril del 2015. [2] triplenlace.com Consultada el 21 de Abril del 2015. [3] Proceso Solvay y su influencia en el desarrollo de Torrelavega y su comarga. Consultada el 18 de Abril del 2015. [4] www.torrelavega.html Consultada el 23 de Abril del 2015. [5] http: //www.state.nj.us/ Consultada el 21 de 24 de Abril del 2015. [6]es.slidesharenet Consultada el 23 de Abril del 2015. [7] ecologistasenacción.org Consulta el 23 de Abril del 2015.
