Procesos. Sistemas de tratamiento

AIRE

Separación física: Destilación, ciclo Linde-Claude, emprego de rexeneradores Fränkl. Etapa isentrópica + etapa isentálpica para manter a presión en límites aceptables. Obtención subsidiaria de argon mediante sangrado na parte superior, con recirculación; emprégase por exemplo en fluorescentes. Preenfriamento e compresión do aire na columna.

Separación por vía química: uso do osíxeno para reaccionar con outros produtos: emprégase para oxidar o amoníaco a nítrico, o nitróxeno sobrante do aire emprégase para síntese de máis amoníaco. En altos fornos, a oxidación CO->CO2 dos gases de combustión, coa posterior separación do dióxido, da como resultado unha mestura H2/N2=1/3. Supleméntase con gas de batería para aumentar a proporción de hidróxeno. Tamén é posible por gasificación de carbón para obter H2.

Combinación: obtención de NO, oxidación a NO2. Pouco eficiente debido á termodinámica. Obtención de nítrico como subproduto da produción de electricidade con queimadores de plasma -> baseado no efecto magnetohidrodinámico.

1. Auga doce

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Debido á súa dispoñibilidade e ao seu baixo prezo, a auga é un elemento de gran uso na industria, empregándose como corrente de proceso e como materia prima. No primeiro dos casos pode citarse o seu uso na alimentación ás caldeiras ou como fluído refrixerante nun intercambiador de calor, mentres que no segundo caso destaca o seu uso para a obtención de hidróxeno por electrólise. Nesta operación a auga descomponse, liberando principalmente hidróxeno e pequenas cantidades de osíxeno, e deixando un subproduto de óxido de deuterio. Así pois, o produto principal desta reacción é o hidróxeno, que ten como campo principal de aplicación a industria química na que se precisan pequenas cantidades de hidróxeno de elevada pureza. Un exemplo é na hidroxenación de graxas (obtención de graxas saturadas) e de ácidos graxos (obtención de alcohois graxos). Por último, no referente ao campo de aplicación dos subprodutos, destaca a demanda de óxido de deuterio por parte da industria nuclear (emprégase como moderador do caudal de neutróns nas plantas nucleares) e, tal e como se dixo anteriormente, o uso do osíxeno como axente oxidante e combustible (sopletes).

2. Auga salgada

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Ademais da auga doce, debe de sinalarse a importancia da auga salgada a nivel industrial. Principalmente, este elemento aprovéitase para a obter auga desalinizada e diversas sais disoltas nela, sendo o seu uso como corrente de proceso practicamente nulo. No primeiro dos casos pode optarse, á vez, por dúas rutas diferentes: separar a auga ou as sais. A primeira é a máis empregada debido ao seu baixo custo, e ofrece diversas alternativas como a destilación ou, a máis empregada hoxe en día, a ósmose inversa. Por outra banda, na separación das sales existen tamén varias alternativas, como a electrodiálise ou a depuración química. No referente á obtención das sales disoltas na auga do mar, a técnica máis simple baséase na evaporación desta, que permite obter certas sales das cales destaca o cloruro sódico. É interesante tamén mencionar a posibilidade de tratar as augas nais desta etapa, que permite obter hidróxido de magnesio (por tratamento con cal) ou bromo (por tratamento con cloro gasoso).

Diapositiva 7

O campo de aplicación dos produtos obtidos é amplo. Así, o cloruro sódico ten aplicación directa en industrias como a alimentaria ou a metalúrxica e serve de materia prima para a obtención de sales como o carbonato sódico. O hidróxido de magnesio obtido por este método destínase, principalmente, á síntese de óxido de magnesio para refractarios e de magnesio para aliaxes lixeiras. Por último, o bromo pode empregarse directamente en fotografía ou na industria farmacéutica e como materia prima na síntese de bromuro de etileno, un aditivo para gasolinas.

DIAPOSITIVA 8. SULFUROS METALICOS. LA PIRITA

Los sulfuros metálicos, constituyen una materia prima de excepcional importancia, pues de los elementos que componen todo el sulfuro, uno de ellos, el azufre, es el punto de partida para la obtención del acido sulfúrico, imprescindible en casi todas las ramas de la industria química, y cuya producción se suele considerar como índice de la potencia químico-industrial de un país.

Sistemas de tratamiento

Como se puede ver en el esquema, existen dos tendencias de aprovechamiento de los minerales pirítios:

• Una tendencia se centra en aplicar al mineral molido la técnica de flotación, con la que se obtiene:

•  Un valioso concentrado metálico que recibirán tratamientos metalúrgicos.
•  Una “pirita flotada”, cuya tostación da SO2 más unas “cenizas”.

• La otra tendencia es la de tostación:

• Como ha podido apreciarse en la tendencia anterior, la tostación es obligada, pues la flotación implica posterior tostación.
• En conjunto, la tostación ordinaria conduce a la obtención de SO2 gaseoso, cenizas de óxido de hierro y una importante cantidad de calor, sin embargo, la tostación sucede por etapas y es mucho más complicada.
• Una vez consumido el azufre lábil (el azufre lábil  es vapor de azufre sobrante procedente del S2Fe) se inicia la oxidación del residuo pirrótico.
• Las reacciones químicas que tienen lugar son extraordinariamente complejas y se pueden clasificar en las reacciones conducentes a la formación de sulfatos y en reacciones conducentes a la formación de óxidos
• En general se prescinde de las primeras debido a que la tostación industrial se suele conducir hacia la obtención de óxidos.
• No obstante, el producto primario de la tostación es el sulfato y solo si la temperatura es elevada, por descomposición  del sulfato se llega a óxido. En caso contrario, el producto final tiende a ser sulfato
• Todos los estos procesos están regidos por la reacción en fase gaseosa, catalizada además por el Fe2O3 en polvo
• Los aparatos en los que se efectúa la tostación, los hornos, han de estar especialmente diseñados para lograr lo mejor posible el triple efecto de obtener gases, obtener cenizas y hacer posible la recuperación del calor de tostación (tipos de hornos: 1-mecánicos, 2-rotatorios, 3-flash, 4-tostación fluidizada)

DIAPOSITIVA 9. Fabricación de ácido sulfúrico (no hacer mucho hincapié, es un subproducto)

(*La foto corresponde a la técnica de contacto)

En cuanto al aprovechamiento de los gases sulfurosos, la mayor parte se destina a la fabricación de ácido sulfúrico.

La oxidación catalítica puede realizarse según dos direcciones:

- Catálisis heterogénea que emplea la técnica del método de contacto:

Consta de dos fases perfectamente definidas: oxidación catalítica del SO2 e hidratación del SO3, cuya realización industrial se lleva a cabo en las siguientes etapas:

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