Produccion de NaOH

PRODUCCIN DE HIDRXIDO DE SODIO

Angie Riobamba

Elizabeth Chaparro

PRODUCCION DE HIDROXIDO DE

SODIO

P R O C E S O S I N D U S T R I A L E S I I

CONTENIDO

1. El producto. Estructura, propiedades, usos, ficha tcnica.

2. Obtencin. Descripcin general de Tcnica y tecnologa de obtencin.

3. Planta, factores localizacin, Layout general, produccin.

4. Materias primas, obtencin y ficha tcnica.

5. Descripcin detallada del proceso, transporte y almacenamiento, produccin,calidad, residuos.

6. PFD.

7. Conclusiones y recomendaciones al proceso.

ESTRUCTURA

PROPIEDADES Y USOS

Propiedades de hinchamiento: Como todos los lcalis fuertes posee la propiedad dehinchar muchos polmeros naturales o artificiales.

Esta propiedad se puede utilizar tambin para despegar muchas etiquetas y rtulos defrascos y botellas.

Saponificacin: El hidrxido de sodio y otros lcalis tienen la propiedad de desdoblar loslpidos formando jabones y liberando glicerina. Este proceso se llama saponificacin.

Reaccin con los metales: Dado que el sodio es un metal sus hidrxidos no atacan a losotros metales pero si a los compuestos correspondientes de los no metales con los queforma sales. [1]

OTROS USOS

Industria papelera

Procesos de tratamiento de

aguas

Qumica

Procesos metalrgicos y

petroleros

Aceites

FICHA TECNICA DEL PRODUCTO

HIDROXIDO DE SODIO

FORMULA QUIMICA NaOH

NOMBRE COMERCIAL Soda Custica

OTROS NOMBRES Hidrato de sodio, Caustico blanco

PESO MOLECULAR 40,02 g/mol

ESTADO FISICO Lquido

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 Tcnica Hidrxido de Sodio

TECNICAS DE OBTENCION

CAUSTIFICACION

ELECTROLISIS

TECNOLOGIAS DE OBTENCION

Electrlisis

Pilas de mercurio

Pilas de diafragma

Pilas de membrana

Fig 1. Tecnologas para el proceso de electrlisis. Fuente:Solvay Company

(67 %) (27 %) (6 %)

LOCALIZACION DE LA PLANTA

Las instalaciones de SolvayQumica S.L. se ubican en elcomplejo industrial SolvayTorrelavega.

Factores

1. Cercana a las materiasprimas.

2. Cercana de losprincipales centros deconsumo.

3. Infraestructura industrial.

LAYOUT DE LA PLANTA

CONVENCIONES

1 Parqueadero

2 Casino

3 Laboratorios

4 Consultorio mdico

5 rea administrativa

6 Bscula

7 Depsito de expedicin

8 Chimenea

9 Calderas y motores

10 Almacn de materiales

11 Talleres de reparacin

12 Taller

13 Fbrica de carbonato sdico

14 Hornos de cal

15 Fbrica de hidroxido de sdio

16 Almacn de productos

17 Ro Saja

18 Carretera principal

Fig 2. Layout de la planta Tabla 2. Convenciones Layout

PRODUCCION ANUAL

La capacidad de produccin anual de la instalacin es de 1810 Kt (Kilo toneladas)repartindose por productos de la siguiente manera:

Tabla 3. Produccin anual cloro-lcalis. Fuente Productora

Solvay

MATERIAS PRIMAS

OBTENCION DEL CLORURO SODIO (NaCl) [2]

Profundidad mxima de

1.500 metros

Tubera de 2.500

metrosFbrica

FICHA TECNICA DEL CLORURO DE SODIO

CLORURO DE SODIO

FORMULA QUIMICA NaCl

NOMBRE COMERCIAL Cloruro de Sodio

OTROS NOMBRES Sal comn, Cloruro sdico

PESO MOLECULAR 58,44 g/mol

ESTADO FISICO Slido

APARIENCIA Cristales blancos

COLOR Blanco

OLOR Inodoro

SOLUBILIDAD A 20 C 36g/100mL de agua

N CAS 7647-14-5

CONCENTRACION 29%

TEMPERATURA DE FUSION 801 C

TEMPERATURA DE EBULLICION 1413 C

pH 6,7 - 7,3

DOSIS MINIMA LETAL 3000 mg/Kg

Tabla 4. Ficha Tcnica Cloruro de Sodio

OBTENCION DEL CARBONATO DE SODIO

Salmuera De Cloruro Sdico

Absorcin Del Amoniaco

Carbonatacin De La Salmuera

Amoniacal

Filtracin

Transformacin Del Bicarbonato

En Carbonato

1) Preparacin De Una Salmuera De Cloruro Sdico

2) Absorcin Del Amoniaco

NaCl + H20 + NH3

3) Carbonatacin De La Salmuera Amoniacal

4) Filtracin

5) Transformacin Del Bicarbonato En Carbonato

FICHA TECNICA DEL CARBONATO DE SODIO

CARBONATO DE SODIO

FORMULA QUIMICA Na2CO3

NOMBRE COMERCIAL Carbonato de sodio

OTROS NOMBRES Sosa calcinada, carbonato sdico anhidro

PESO MOLECULAR 105,99 g/mol

ESTADO FISICO Polvo, grnulos

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 Tnica Carbonato de Sodio

PROCESO

INDUSTRIAL

Figura 3: sala de celdas de cloro-lcali con celdas

de mercurio (BROCHET, A. (1909).

TRATAMIENTO/ PURIFICACIN DE SALMUERA PARA SU USO INDUSTRIAL

El pH de la disolucin de NaCl (materia prima) tiene queser menor de 4 para evitar la electrlisis del Cl2.

La etapa de purificacin de la salmuera es necesaria, puesla disolucin de cloruro sdico no es pura. Los metalesalcalinotrreos que contiene precipitaran en el curso dela electrlisis 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/ao y de 56 a

340x103 ton de NaOH/ao.

Las pilas de mercurio que se utilizan en la

produccin de cloro en la UE contienen

unas 12.000 toneladas de mercurio.

Fig 4. Celda con mercurio.

Contenedor de acero alargado e inclinado.

Cada celda est dotada de 50-180 nodos.

Voltaje de celda de 4,4 voltios.

rea del ctodo: 10 a 30 m2

Espesor de la capa de Hg: 3 mm

[Na]Hg: 0.2 a 0.4% en peso

Separacin ctodo-nodo: 3 mm nodo: 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]

CARACTERISTICAS DE LA CELDA

Fig 5. Esquema del proceso de fabricacin de cloro y sosa utilizando celdas de mercurio.

Fuente: EUROCHLOR

Fig 6. Diagrama de flujo del proceso de mercurio (Textos Cientficos)

PRODUCCION Y DISTRIBUCION

El hidrxido de sodio se produce industrialmente como una solucin al 50% por lasvariaciones del proceso electroltico cloro-lcali.

Solvay posee instalaciones para la produccin y distribucin de soda castica a nivelmundial, generando 75 kt anuales de NaOH.

ALMACENAMIENTO

Tabla 6. Almacenamiento Fuente: Solvay Company

El readestinada paraeste fin debeposeer buenaventilacin y

humedadmnima.

Recipientes con capacidad

mayor a 1000 L deben estar en

fosas.

Se prohibe fumar en zonas de

almacenamientodebido al contactode hidrxido de

sodio con la posibilidad de generacin de

hidrgeno

inflamable.

El Al no puedeemplearse

porque la lejiade sosa la disuelve

formandoAluminato.

ALMACENAMIENTO

Zona libre de

almacenamient

o de cidos,

cloroetilenos o

nitroparafinas.

El uso final de los productos tras su purificacin es el siguiente:

El Cl2 se usa directamente en una planta qumica adyacente ose comprime y licua para su almacenamiento y transporte.

La sosa se comercializa en disolucin acuosa al 50% en peso,lo que exige una etapa de evaporacin en las tecnologas deceldas de diafragma y membrana. Una parte se cristaliza paravenderla en estado slido.

El hidrgeno se comprime para su venta, se utilizadirectamente en plantas qumicas adyacentes como materiaprima o se quema para la obtencin de energa en la propiaplanta de electrlisis. [5]

Todas las operaciones de manejo de hidrxido de sodio deben efectuarsebajo ventilacin local

apropiada.

En condiciones msexigentes, se deben utilizarrecipientes construdos en nquel o aleaciones msresistentes a corrosin

alcalina.

El transporte se deberealizar en carrotanques de

hierro, acero o plsticoreforzado con fibra de

vidrio

En Colombia, para el transporte por carretera de

sustancias qumicas se deberportar los documentos queacrediten la legalidad del

producto, hoja de transporte e identificacin ONU: 1824

Clase 8.

TRANSPORTE

RESIDUOS

El contaminante ms problemtico queproduce la industria de los clorolcalis es elmercurio, debido a las caractersticas delproceso, el mercurio puede liberarse a laatmsfera, a las aguas, en forma de residuoso en los propios productos. Por tanto, esnecesario un tratamiento especfico de aguasresiduales debido a la alta toxicidad delHg.[6]

Tabla 7. Emisiones de mercurio Fuente:Solvay

Company

Las prdidas de mercurio a la atmsfera, a las aguasy con los productos de las mejores instalaciones deeste tipo oscilan entre 0,2 y 0,5 g de Hg por toneladade capacidad de cloro, como promedio anual.

Dos emisarios conducen los residuos hasta la Bahade Suances y vierten directamente al mar. Losniveles de mercurio en aire medidos en losalrededores de la planta superaron en ocasiones eldoble del lmite recomendado por varios organismosoficiales norteamericanos

La legislacin exige que su contenido en las aguas de vertido a colectores pblicos sea inferior a 0,05 ppm [7].

Fig 7. Diagrama de control de residuos.Fuente Euro Chlor, 2006,b

EMISIONES AL AIRE

Ventilacin del cuartode celdas

Escapes del proceso

Circuito de salmuera

Soda castica

Corriente de hidrgeno

Fugas del depsito

EFLUENTES LIQUIDOS

Purificacin de salmuera

Aguas de lavado de la celda

Soda castica filtrada

Aguas de lluvia

RESIDUOS SOLIDOS

Purificacin de salmueras

Filtracin de soda castica

Grafito del descomponedor

Residuos de mantenimiento en general

CALIDAD

Control de calidad a travs de pruebas fisicoqumicas.

CONCLUSIONES

La produccin del hidrxido de sodio al 50% es un proceso complejo pero muyrentable ya que su utilizacin abarca muchos mbitos.

El proceso de produccin utilizado en Solvay Qumica es un proceso que aprovechaal mximo las materias primas y productos pues siempre recircula al proceso partede los productos finales y otra parte la utiliza para su posterior comercializacin.

Debido a la utilizacin de grandes cantidades de agua para la fabricacin de lasalmuera durante el proceso de produccin de hidrxido de sodio podramos decirque es un negocio rentable.

Durante la etapa de produccin de hidrxido de sodio, la salmuera utilizada essometida a un subproceso de purificacin garantizando un hidrxido de sodio conaltos porcentajes de pureza.

RECOMENDACIONES

En cuanto a los desechos ocasionados en la produccin de hidrxido de sodio, sesabe que el mercurio (contaminante demasiado problemtico), debe ser sometido aun tratamiento antes de salir del proceso, pues esto afecta el medio ambiente.

Procesos de licuefaccin y purificacin del cloro exentos de tetracloruro de carbono.

A fin de conservar los recursos, el hidrgeno debe utilizarse como producto qumicode proceso o como combustible.

Minimizar los escapes del proceso para obtener mayor eficiencia de ste.

Realizar varias revisiones diarias al depsito para evitar las fugas que este tenga yevitar prdidas en las materias primas y por ende en la economa de la empresa.

Se considera que la mejor tcnica disponible para las instalaciones de pila demercurio es su transformacin a la tecnologa 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] ecologistasenaccin.org Consulta el 23 de Abril del 2015.

GRACIAS