Clorosoda

Descripción del Cloro-Soda

El cloro y la sosa ocupan el 8ª y 9ª lugar de consumo mundial.

El Cloro gaseoso y el hidróxido de Sodio (soda caústica) es el producto de la electrólisis del cloruro de sodio (sal común) diluido. Además se obtiene hidrógeno molecular y por la combinación de sus productos el hipoclorito de sodio y acido clorhídrico. La reacción que se produce en este proceso es la siguiente:

2NaCl (ac) + 2 H2O 2 NaOH (ac) + Cl2 + H2

-Cloruro de sodio NaCl

-Agua H2O

-Soda cáustica NaOH (ac)

-Cloro Cl2

-Hidrógeno H2

En una planta de Cloro−Soda se elaboran los siguientes productos:

* Soda cáustica en solución al 50%

* Cloro liquido

* Hidrogeno

* Hipoclorito de sodio

* Ácido clorhídrico

Proceso del cloro-soda.

La materia prima es el cloruro de sodio (NaCl), con la que se prepara una solución acuosa de concentración aproximada a 310 g/l de cloruro de sodio.

La industria de cloro-sosa es una de las tecnologías electroquímicas más grandes del mundo. Es un proceso intensivo en energía y es el segundo consumidor más grande de electricidad (2400 miles de millones de kWH) entre las industrias electrolíticas.

El cloro se produce por electrólisis de la solución de cloruro de sodio (sal común), llamada “salmuera”. Así, cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, se disocia en cationes de sodio y aniones de cloruro. Los iones de cloruro se oxidan en el ánodo para formar gas de cloro y las moléculas de agua se reducen en el cátodo a aniones de oxidrilo y al gas hidrógeno. Los iones de sodio en la solución y los iones del oxidrilo producidos en el cátodo constituyen los componentes del hidróxido del sodio que se forma durante la electrólisis del cloruro de sodio.

Materia prima: Cloruro de Sodio

La sal común, corresponde a la sal denominada cloruro sódico (o cloruro de sodio), cuya fórmula química es NaCl. Existen dos tipos de sal, según su procedencia:

* Sal marina: se obtiene de la evaporación del agua de mar, y la sal gema, que procede de la extracción minera de una roca mineral denominada halita.

* Salmueras: disoluciones naturales o artificiales de cloruro sódico de distinta concentración de pureza. (Recurso natural ilimitado)

La producción mundial de sal puede superar mucho las 35000000 de Tn. La mitad de esa producción se utiliza en la industria alimenticia (condimento y conservación) y en la industria frigorífica (salmueras, refrigerantes, etc.). La mitad restante, se consume en la industria química como materia prima barata para la producción de todas las restantes combinaciones de Na, por ejemplo: sosa, lejía de sosa, Na2SO4, NaNO3 y muchas otras combinaciones mas, así como para la producción de HCl, Cl2 e H2.

Propiedades de cloruro de sodio.

El cloruro de sodio puro, producto de la reacción entre el NaOH y HCl, es un producto blanco, cristalino, que se disuelve fácilmente en agua; pero cuya solubilidad apenas aumenta con la temperatura. La sal cristaliza sin agua de cristalización, pero los cristales pueden contener agua ocluida, lo que se pone de manifiesto porque al calentar los cristales decrepitan. El NaCl sólido, funde a 801ºC y hierve a 1440ºC. La disolución acuosa saturada hierve a 107.7ºC.

Es necesario para la vida de hombres y animales y también para las plantas marinas, no así para las terrestres.

Proceso de Obtención de Cloro-Soda

El proceso de electrolisis consiste en aplicar una corriente eléctrica a una

determinada sustancia iónica, lo que permite separar sus iones. La electrolisis se produce en una celda donde se distinguen dos compartimentos o electrodos: el

polo positivo y el polo negativo, de forma que al aplicar la corriente, los iones positivos se sienten atraídos hacia el polo de signo contrario.

Diagrama de flujo del proceso cloro-soda

El proceso de manufactura de una planta de cloro soda tiene lugar en un equipo llamado “celda electrolítica”, donde bajo el efecto de una corriente eléctrica que pase entre dos electrodos (el ánodo positivo y el cátodo negativo), ocurre la disociación de las moléculas del cloruro de sodio y del agua, lo que produce cloro sobre el ánodo e hidrógeno y soda cáustica líquida sobre el cátodo.

NaCl + H2O → Eletricidad → NaOH + 12Cl2↑ + 12H2↑

Las celdas electrolíticas usadas para la producción de soda cáusticas se clasifican en tres clases:

• Diafragma (grado comercial)

• Mercurio (grado rayón)

• Membrana

Electrolisis CON CELDA DE DIAFRAGMA

Fue la primera técnica que se desarrollo en laboratorio. Este procedimiento se implanto principalmente en los Estados Unidos. Necesita menos energía que el proceso con celda de mercurio.

En este tipo de celda, los compartimientos anódicos y catódicos están separados por una lámina porosa llamada diafragma. El Cl se desprende en el ánodo, mientras que el H2 y la solución alcalina de NaOH (10-12%) se generan en el cátodo.

VENTAJAS:

* Bajo consumo de energía.

DESVENTAJAS:

* Usan asbesto y amianto

* Para obtener una solución de NaOH comercial (50%), es necesario evaporar el agua y precipitar la s al residual, que es un proceso muy costoso

* Baja calidad de cloro

Celdas sensibles a las variaciones de presión

Electrolisis CON CELDA DE MEMBRANA

Este proceso se empezó a desarrollar en los años 70. La celda esta dividida en dos compartimentos por medio de una membrana que permite el paso de iones a través de ella. El consumo de energía es parecido al de las celdas con diafragma y la sosa caustica que se produce es de gran pureza. Sin embargo, los costes de fabricación son muy elevados.

Estas celdas son fabricadas a base de polímeros perfluorosulfónicos y permeable sólo a los cationes Na+ y H+, impidiendo el paso de aniones Cl- y HO-. Se obtienen soluciones de NaOH de concentración superior al 30%, de alta pureza.

VENTAJAS:

* Bajo consumo de energía

* Bajo capital invertido

* No usa ningún material contaminante en la separación de los productos electrolíticos

* Celdas

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