Wednesday, May 10, 2006

Exposición Proceso Producción NaOH

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSE ANTONIO PAEZ
FACULTAD DE INGENIERIA












INTEGRANTES:
FABIOLA VALERA L. C.I. 13.018.063
ALEXANDER UGARTE C.I.12.931.925
ANWAN POLENTINO C.I. 10.733.423

SAN DIEGO, mayo de 2006

HIDROXIDO DE SODIO
El Hidróxido de Sodio es una sustancia incolora e higroscópica que se vende en forma de trozos, escamas, hojuelas, granos o barras. Se disuelve en agua con fuerte desprendimiento de calor y la disolución acuosa se denomina lejía de sosa. Tanto la sosa cáustica como la lejía atacan la piel.
APLICACIONES
El hidróxido sódico (NaOH) o hidróxido de sodio, también conocido como sosa cáustica o soda cáustica, es un hidróxido cáustico usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes.
A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire. Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%.
El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabones, rayón, papel, explosivos, tinturas y productos de petróleo. También se usa en el procesamiento de textiles de algodón, lavandería y blanqueado, revestimiento de óxidos, galvanoplastia y extracción electrolítica. Se encuentra comúnmente en limpiadores de desagües y hornos.
El hidróxido sódico se fabrica por electrólisis de una solución acuosa de cloruro sódico. Es un subproducto de un proceso que se utiliza para producir cloro.
Se utiliza una solución de una pequeña porción de sosa diluida en agua en el método tradicional para producir una pretzel.

USOS
Preparación de la pulpa.
Obtención de jabones metálicos "duros" (base de algunas grasas lubricantes convencionales).
Obtención de tensoactivos celulósicos, hojas y películas celulósicas, rayón celofán.
Preparación de emulsiones aniónicas bituminosas y de alquitrán de hulla.
Preparación de sulfatos, sulfitos y fosfatos de interés industrial.
Obtención de hipoclorito de sodio.
Refinación del petróleo.
Obtención de zinc y aluminio.
Acondicionamiento del pH de aguas residuales, industriales y potables.
Regeneración de ciertas resinas de intercambio iónico.
Acondicionamiento de superficies metálicas, desengrasado y decapado industrial.
Preparación de soluciones desinfectante y lavadoras. Mezclada con compuestos como el metasilicato de sodio, mercerización de fibras naturales.
Deposición del estaño, galvanoplastia.
Fotograbado.
Fabricación de explosivos.
Industrias farmacéuticas, de alimentos, plásticos y vidrio.
Secado y descarbonatación de gases.


MATERIA PRIMA E INSUMOS
En su mayor parte la sosa cáustica y la lejía de sosa se obtienen en la electrólisis cloro- álcali. Sin embargo, se obtiene una pequeña parte por caustificación de Carbonato de Sodio. Se calienta una solución de Carbonato de Sodio con la cantidad correspondiente de cal apagada (Hidróxido de Calcio) así precipita el Carbonato de Calcio insoluble y en la solución queda Hidróxido de Sodio.
De este método se obtiene el nombre de sosa cáustica para el Hidróxido de Sodio.
REACCIONES QUIMICAS, DIAGRAMAS DE FLUJOS Y DESCRIPCION DEL PROCESO

ELECTRÓLISIS CLORO-ÁLCALI:
Los productos principales de la electrólisis de Cloruro de Sodio, Cloro y sosa cáustica ya estaban asociados con anterioridad, pues ambos están en relación con la fabricación de sosa por el método Le Blanc. El Cloro se obtenía del Ácido Clorhídrico, producto secundario del método Le Blanc, la sosa cáustica a partir del producto principal, la sosa misma.

MÉTODO LE BLANC:
1- A partir de Cloruro de Sodio y Ácido Sulfúrico se obtienen Sulfato de Sodio y Cloruro de Hidrógeno.
2 NaCl + H2SO4 ® Na2SO4 + 2 HCl ­

2- El Sulfato de Sodio se reduce con coque y se calcina con caliza, así se obtiene Carbonato de Sodio, Sulfuro de Calcio y Dióxido de Carbono.
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C ® Na2CO3 + CaS + 2 CO2­

3- Por extracción con agua pueden separarse el Carbonato de Sodio (soluble) y el Sulfuro de Calcio (insoluble).
4- El Carbonato de Sodio puede tratarse con cal apagada para obtener una solución de Hidróxido de Sodio.
Na2CO3 + Ca(OH )2® CaCO3 ¯ + 2 NaOH
Al pasar al método de Solvay fue preciso obtener Cloro a partir de otras fuentes de Ácido Clorhídrico, sin que se alterase el cuadro en lo que se refiere a la sosa cáustica.
MÉTODO SOLVAY:
1- Haciendo pasar Amoníaco y Dióxido de Carbono (gaseosos) por una solución saturada de Coluro de Sodio se forma Carbonato ácido de Sodio y Cloruro de Amonio (ambos insolubles).
NaCl + NH3 + CO2 + H2O ® NaHCO3 + NH4Cl

2- El Carbonato ácido de Sodio se separa de la solución por filtración y se transforma en Carbonato de Sodio por calcinación:
2 NaHCO3 ® Na2CO3 + H2O + CO2­

3- El Cloruro de Amonio obtenido se hace reaccionar con Hidróxido de Calcio y se recupera Amoníaco.
2 NH4Cl + Ca(OH)2 ® 2 NH3­ + 2 H2O + CaCl2

4- El Hidróxido de Calcio se produce en la misma fábrica por calcinación de Carbonato de Calcio (piedra caliza) y así se produce el Dióxido de Carbona necesario en la ecuación 1.
CaCO3 ® CaO + CO2­
En 1888 se descubrió el método del diafragma y se realizó la primera electrólisis técnica Cloro- álcali. El método de Griesheim se extendió triunfalmente por todo el mundo y fue piedra fundamental para nuevos desarrollos técnicos de procesos electroquímicos (obtención de Aluminio, Magnesio, Sodio, etc.).
Desde entonces, Cloro y sosa cáustica están íntimamente unidos, y el aumento en consumo de uno de ellos se traduce en exceso de producción del otro. Por ejemplo, cuando después de la primera guerra mundial, aumentó abruptamente el consumo de sosa cáustica para la industria de la seda artificial, el empleo del Cloro producido resultó un problema insoluble e hizo necesario la búsqueda de nuevos campos de aplicación para el Cloro. Esta búsqueda fue coronada con tal éxito que, desde hace unos treinta años, la situación ha cambiado por completo y el ulterior desarrollo de la electrólisis Cloro-álcalis está hoy subordinado a las necesidades de Cloro.

ELECTRÓLISIS EN FASE FUNDIDA POR EL MÉTODO DE DOW:
(Gráfico 1)


En la célula , revestida con ladrillos de chamota, (1) el ánodo de grafito (A) penetra por la parte inferior, mientras el cátodo de hierro (B) rodea al ánodo anularmente.
El espacio catódico está separado por ambos lados del resto de la célula mediante una tela metálica.
Sobre el ánodo hay una campana (C), que capta el Cloro gaseoso, depositado en el ánodo (A) para que no se ponga en contacto con el Sodio fundido. Así se puede obtener separadamente Sodio fundido y Cloro gaseoso. El Sodio flota sobre el Cloruro de Sodio fundido, sobre el cátodo (B), de dónde se extrae y se pasa a un depósito colector (D).
La producción del fundido tiene lugar en el depósito superior (E), por encima de la campana, dónde se va cargando continuamente Cloruro de Sodio sólido.

2 NaCl ® 2 Na + Cl2­




MÉTODO DEL DIAFRAGMA: (Gráfico 2)


La célula horizontal en el método del diafragma, la célula Billiter (2) está separada por el diafragma (A) , que frecuentemente es formado por varias capas de asbesto, en un espacio anódico (B) y otro espacio catódico (C). También aquí se emplean como ánodos electrodos de grafito y como cátodo parrillas de Hierro. El electrolito es una solución purificada y saturada de Cloruro de Sodio (3) que entra continuamente por la parte superior.
Mediante la aplicación de una corriente contínua de unos cuatro voltios los iones Cloruro van al ánodo, se descargan, se unen para dar moléculas y abandonan en forma de gas el espacio anódico por (F). De los iones Na+ y H+ presentes en el cátodo se descargan solamente los últimos por su potencial de separación más positivo. El Hidrógeno se recoge por debajo del diafragma y se extrae por (D). En el espacio catódico queda una solución de lejía de sosa que contiene Cloruro de Sodio; unos 120 g de Hidróxido de Sodio y unos 140 g de Cloruro de Sodio. La disolución se extrae por (E). Unas 50 a 100 células se unen para constituir una batería.

2 NaCl + 2 H2O ® 2 NaOH + Cl2­ + H2­













ELECTRÓLISIS CLORO – ÁLCALI (Gráfico 1)

NaCl Cl2
E

NaCl C D

Nao

1


+ -
A ÁNODO DE C
B CÁTODO DE Fe Sodio Fundido





2 NaCl ® 2 Nao + Cl2­













MÉTODO DE DIAFRAGMA (Gráfico 2)

Sol NaCl Cl2

F

H2O 3 + B
ÁNODO DE C

2
H2 D BB

A - C

E Sol NaOH CÁTODO DE Fe



2 NaCl + 2 H2O ® 2 NaOH + Cl2­ + H2­



MÉTODO DE LA AMALGAMA: (Gráfico 3)
En la célula, algo inclinada hacia un lado (4), el ánodo consta también de varios electrodos de grafito (A) mientras el cátodo lo constituye el Mercurio (B) que cubre el suelo y que fluye en él lentamente. La célula no tiene diafragma. El electrolito es también aquí una solución purificada y saturada de Cloruro de Sodio que entra continuamente por (C). Se trabaja con corriente contínua con 4,6 voltios y el Cloro formado en el ánodo sale en forma gaseosa (D). Los iones Sodio se descargan en el cátodo de Mercurio y rápidamente forman con él la amalgama de Sodio que fluye fuera de la célula con un contenido en Sodio de alrededor de 0,2 % (E). Por medio de una bomba (F) se hace pasar la amalgama a un depósito (G), una torre rellena con grafito en la que se produce la descomposición de la amalgama con agua, con producción de Mercurio, lejía de sosa (H) e Hidrógeno (I). El Mercurio puro se recoge en el fondo de la torre y se bombea (J) de nuevo a la célula de electrólisis.

TRATAMIENTO DE LOS PRODUCTOS DE ELECTRÓLISIS:
(Gráfico 4 y 5)
El Hidrógeno producido en los métodos de diafragma y de la amalgama es de 95 %. La mayor parte de las veces se saca con Ácido Sulfúrico concentrado y mediante compresores (5) se le almacena en botellas de acero (6) si no se tiene para él la aplicación en fábricas propias.
La lejía de Sosa del método de diafragma es solamente del 12 % y contiene mucho Cloruro de Sodio. Se la concentra fuertemente en evaporadores de múltiple efecto (7), con lo que la mayor parte de Cloruro de Sodio precipita y se separa por centrifugación (no dibujado). La lejía de Sosa purificada de ésta manera es de 50 % y contiene todavía 2 % de Cloruro de Sodio. Si se requiere de mayor pureza debe recurrirse a un tratamiento de cristalización, el cuál es muy laborioso.
En el método de la amalgama se obtiene una lejía de sosa muy pura, completamente exenta de Cloruro de Sodio y otras impurezas, con una concentración de 50 %, que se puede aumentar fácilmente hasta un 75 %.
La lejía de sosa de 50 % se vende como tal (8) o se evapora hasta obtenerla sólida y se envasa en barriles (9).
El Cloro se liquida y se expende en vagones tanques a presión (10) o en botellas de acero.
El Sodio metálico, procedente de la electrólisis en fase fundida, no necesita más purificación y se envasa en latas (11) o barriles herméticos para su distribución al comercio.










MÉTODO DE LA AMALGAMA (Gráfico 3)



Sol NaCl Cl2 (Gas)

D

C + A
ÁNODO DE C

I H2 4
G
H
NaOH
H2O - B
E CATODO DE Hg
J F AMALG Hg







2 NaCl + 2 Hgo ® Cl2­ + 2 Hgo + 2 Nao

2 Hgo + 2 Nao + 2 H2O ® 2 Hgo + 2 NaOH + H2­





TRATAMIENTO DE LOS PRODUCTOS DE ELECTRÓLISIS (Gráfico 4)
NaOH concentradan (50%)

NaOH diluida vacío


7


vapor
Cl2 gaseoso


Evaporador
H2





5
Compresor







PRODUCTOS TERMINADOS (Gráfico 5)





6 8 9 10 11



HIDRÓGENO NaOH 50% NaOH 75% CLORO líquido SODIO
(BOTELLAS DE ( Se vende así) (sólido) (se envasan en lata)
ACERO)






ASPECTOS AMBIENTALES

IMPORTANCIA DE LA CONTAMINACIÓN POR MERCURIO

Este tema es de mayor importancia debido a su peligrosidad y se encuentra en relación con un método de obtención de Hidróxido de Sodio. Éste es el método de la Amalgama descripto anteriormente.
El vapor de mercurio y sus sales solubles en agua corroen las membranas del organismo. El envenenamiento progresivo, que se da al ingerir durante largos periodos pequeñas cantidades del metal o de sus sales liposolubles, en especial el metilmercurio, llega a provocar daños irreversibles en el cerebro, hígado y riñón. A causa del aumento de la contaminación del agua, se han encontrado cantidades significativas de mercurio en ciertas especies de peces, creciendo la preocupación por los vertidos incontrolados del metal a las aguas.
Una posibilidad que da lugar a la movilización del Hg es a través de su metilación, que corresponde a la formación de un compuesto organometálico. En el caso concreto del mercurio, se forma el metil-mercurio, CH3Hg+, el cual, al igual que otros compuestos organometálicos, es liposoluble. En consecuencia, estos compuestos presentan una elevada toxicidad, puesto que pueden atravesar fácilmente las membranas biológicas y, en particular, la piel, y a partir de aquí, la incorporación del metal en la cadena trófica está asegurada. La metilación de metales inorgánicos por bacterias es un fenómeno geoquímico relativamente importante. El metilmercurio es un compuesto mucho más tóxico que el mercurio.
El vapor de mercurio elemental liberado en la atmósfera, es oxidado a Hg++ mediante ozono, energía solar y vapor de agua. Una vez formado, el mercurio iónico Hg++ es arrastrado de la atmósfera por las lluvias y depositado sobre ambientes terrestres y acuáticos donde es convertido en metil mercurio en el suelo. El metil mercurio puede ser fácilmente transportado del suelo al medio acuático. También se pierde Mercurio durante todo el proceso y dicho Mercurio termina en los ríos, en donde es fácilmente tomado por los peces y es al menos 100 veces más tóxico que el Hg metálico.
Como ejemplo podemos citar la bahía de Minamata, en el sur del Japón, se produjo una enfermedad denominada "Enfermedad de Minamata", provocada por el consumo de pescado y mariscos contaminados con metil mercurio, debido al paso de Hg++ a metilmercurio por acción bacteriana. La producción de metil-Hg por bacterias y su liberación en el medio acuático es un mecanismo de defensa que protege los microbios del envenenamiento de Hg. La metilación bacteriana movilizó el Hg almacenado en los sedimentos de la bahía. Este mercurio procedía de una fábrica de plásticos que utilizaba Hg como catalizador y vertía los residuos en la Bahía.

Por todo esto, cuando se trabaja con Mercurio debe tenerse el cuidado de que todo resto de amalgama sea recuperada y almacenada en recipientes cerrados e inmersos en solución fijadora de película radiográfica evitando la liberación de vapores de Mercurio.
IPCS
Programa Internacional de Seguridad de las Sustancias Químicas
Fichas Internacionales de Seguridad Química
HIDROXIDO DE SODIO
ICSC: 0360

HIDROXIDO DE SODIO Hidróxido sódico Sosa caústica SosaNaOH
Masa molecular: 40.0CAS: 1310-73-2 RTECS: WB4900000 ICSC: 0360 NU: 1823 CE: 011-002-00-6

TIPOS DE PELIGRO/ EXPOSICION
PELIGROS/SINTOMASAGUDOS
PREVENCION
LUCHA CONTRA INCENDIOS/PRIMEROS AUXILIOS
INCENDIO
No combustible (veánse Notas).

En caso de incendio en el entorno: están permitidos todos los agentes extintores.
EXPLOSION




EXPOSICION

¡EVITAR LA DISPERSION DEL POLVO! ¡EVITAR TODO CONTACTO!
¡CONSULTAR AL MEDICO EN TODOS LOS CASOS!
Inhalación
Corrosivo. Sensación de quemazón, tos, dificultad respiratoria.
Extracción localizada o protección respiratoria.
Aire limpio, reposo, posición de semiincorporado, respiración artificial si estuviera indicada y proporcionar asistencia médica.
Piel
Corrosivo. Enrojecimiento, graves quemaduras cutáneas, dolor.
Guantes protectores y traje de protección.
Quitar las ropas contaminadas, aclarar la piel con agua abundante o ducharse y proporcionar asistencia médica.
Ojos
Corrosivo. Enrojecimiento, dolor, visión borrosa, quemaduras profundas graves.
Pantalla facial o protección ocular combinada con la protección respiratoria, si se trata de polvo.
Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto, si puede hacerse con facilidad) y proporcionar asistencia médica.
Ingestión
Corrosivo. Dolor abdominal, sensación de quemazón, diarrea, vómitos, colapso.
No comer, ni beber, ni fumar durante el trabajo.
Enjuagar la boca, NO provocar el vómito, dar a beber agua abundante y proporcionar asistencia médica.

DERRAMES Y FUGAS
ALMACENAMIENTO
ENVASADO Y ETIQUETADO
Barrer la sustancia derramada e introducirla en un recipiente adecuado, eliminar el residuo con agua abundante. (Protección personal adicional: traje de protección completa, incluyendo equipo autónomo de respiración).
Separado de ácidos fuertes, metales, alimentos y piensos y materiales combustibles. Mantener en lugar seco y bien cerrado (véanse Notas).
No transportar con alimentos y piensos. Clasificación de Peligros NU: 8 Grupo de Envasado NU: II CE: C R: 35 S: (1/2-)26-37/39-45
VEASE AL DORSO INFORMACION IMPORTANTE
ICSC: 0360
Preparada en colaboración entre el IPCS y la CCE. © CCE, IPCS, 1991. Versión española traducida y editada por el INSHT

Fichas Internacionales de Seguridad Química
HIDROXIDO DE SODIO
ICSC: 0360

DATOS
IMP0RTANTE
ESTADO FISICO; ASPECTO Sólido blanco, deliquescente en diversas formas e inodoro.
PELIGROS QUIMICOS La sustancia es una base fuerte, reacciona violentamente con ácidos y es corrosiva en ambientes húmedos para metales tales como cinc, aluminio, estaño y plomo, originando hidrógeno (combustible y explosivo). Ataca a algunas formas de plástico, caucho y recubrimientos. Absorbe rápidamente dióxido de carbono y agua del aire. Puede generar calor en contacto con la humedad o el agua.
LIMITES DE EXPOSICION TLV (como valor techo): 2 mg/m3 (ACGIH 1993-1994).
VIAS DE EXPOSICION La sustancia se puede absorber por inhalación del aerosol y por ingestión.
RIESGO DE INHALACION La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar rápidamente una concentración nociva de partículas en el aire.
EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACIONCorrosiva. La sustancia es muy corrosiva para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. Corrosiva por ingestión. La inhalación del aerosol de la sustancia puede originar edema pulmonar (véanse Notas).
EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA El contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis.
PROPIEDADES FISICAS
Punto de ebullición: 1390°C Punto de fusión: 318°C Densidad relativa (agua = 1): 2.1 Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 109 Presión de vapor, kPa a 739°C: 0.13

DATOSAMBIENTALES
Esta sustancia puede ser peligrosa para el ambiente; debería prestarse atención especial a los organismos acuáticos.
NOTAS

El valor límite de exposición laboral aplicable no debe superarse en ningún momento de la exposición en el trabajo. Los síntomas del edema pulmonar no se ponen de manifiesto, a menudo, hasta pasadas algunas horas y se ven agravados por el esfuerzo físico. Reposo y vigilancia médica son, por ello, imprescindibles. NO verter NUNCA agua sobre esta sustancia; cuando se deba disolver o diluir, añadirla lentamente al agua. Almacenar en una área que disponga de un suelo de hormigón, resistente a la corrosión. Ficha de emergencia de transporte (Transport Emergency Card): TEC (R)-121 Código NFPA: H 3; F 0; R 1; INCENDIOS/PELIGROS: El contacto con la humedad o con el agua, puede generar el suficiente calor para producir la ignición de sustancias combustibles.

INFORMACION ADICIONAL


HIDROXIDO DE SODIO
ICSC: 0360


NOTA LEGAL IMPORTANTE:
Ni la CCE ni el IPCS ni sus representantes son responsables del posible uso de esta información. Esta ficha contiene la opinión colectiva del Comité Internacional de Expertos del IPCS y es independiente de requisitos legales. La versión española incluye el etiquetado asignado por la clasificación europea (CEE 67/548) y sus adaptaciones. Las frases de riesgo específico (frases R) y los consejos de prudencia (frases S) no traspuestas a 31 de Mayo de 1992 a la normativa española están marcadas (*).











BIBLIOGRAFÍA


Enciclopedia Ullman
Química Industrial. Tegeder - Mayer
AUTORA
PALOMA MORENO
palomore@yahoo.com.ar

TÉCNICA QUÍMICA (TÍTULO DE NIVEL MEDIO)
TÉCNICA UNIVERSITARIA EN QUÍMICA (TÍTULO DE NIVEL UNIVERSITARIO)
CURSANDO EL PROFESORADO EN QUÍMICA (TÍTULO DE NIVEL UNIVERSITARIO)
CATEGORÍA: QUÍMICA INORGÁNICA

www.monografias.com
http://www.quimpac.com.pe/index.html
www.wilkipedia.com
http://www.proseguridad.com.ve/html/704ide.html
http://www.atsdr.cdc.gov/es/es_index.html