PROCESSOS QUÍMICOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS IINDUSTRIAIS I

INDÚSTRIAS DE INDÚSTRIAS DE

CLORO-ÁLCALISCLORO-ÁLCALIS

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

INDÚSTRIAS DE CLORO-ÁLCALIS:INDÚSTRIAS DE CLORO-ÁLCALIS:

• BARRILHA – NaBARRILHA – Na22COCO33

• SODA CÁUSTICA – NaOHSODA CÁUSTICA – NaOH• CLOROCLORO

Essas substâncias estão entre as mais Essas substâncias estão entre as mais importantes das indústrias químicas importantes das indústrias químicas pesadas.pesadas.

Essas substâncias estão próximas do Essas substâncias estão próximas do ácido sulfúrico e da amônia quanto ao ácido sulfúrico e da amônia quanto ao montante do consumo.montante do consumo.

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

• Substâncias usadas na produção de Substâncias usadas na produção de diversos outros produtos:diversos outros produtos:– Sabões e detergentesSabões e detergentes– FibrasFibras– PlásticosPlásticos– VidrosVidros– Substâncias petroquímicasSubstâncias petroquímicas– Polpa de madeira e papelPolpa de madeira e papel– FertilizantesFertilizantes– ExplosivosExplosivos– Solventes ...Solventes ...

BARRILHABARRILHA

• Sólido leve, moderadamente solúvel Sólido leve, moderadamente solúvel em água, contendo em geral, cerca de em água, contendo em geral, cerca de 99% de Na99% de Na22COCO33..

• Principais utilizações:Principais utilizações:– VidroVidro– Sabão e detergentesSabão e detergentes– Polpa de papelPolpa de papel– Tratamento de águaTratamento de água– Metais não ferrososMetais não ferrosos

BARRILHABARRILHA

• O processo antigo de produção de barrilha, O processo antigo de produção de barrilha, denominado LeBlanc, foi desenvolvido em denominado LeBlanc, foi desenvolvido em 1773.1773.

• Baseava-se na calcinação do sulfato de sódio Baseava-se na calcinação do sulfato de sódio com carvão e calcário num forno rotatório, com carvão e calcário num forno rotatório, seguido pela lixiviação do produto pela água. seguido pela lixiviação do produto pela água. Ocorria a hidrólise dos sulfetos, que eram Ocorria a hidrólise dos sulfetos, que eram convertidos a carbonato pelo tratamento convertidos a carbonato pelo tratamento com dióxido de carbono dos fornos de com dióxido de carbono dos fornos de calcinação.calcinação.

• Em 1861, Ernest Solvay desenvolveu o Em 1861, Ernest Solvay desenvolveu o processo amônia-soda. O processo Solvay só processo amônia-soda. O processo Solvay só substituiu completamente o processo substituiu completamente o processo LeBlanc por volta de 1915.LeBlanc por volta de 1915.

BARRILHA BARRILHA PROCESSO SOLVAYPROCESSO SOLVAY

MATÉRIAS-PRIMAS:MATÉRIAS-PRIMAS:

• SalSal – usado na forma de salmoura natural ou – usado na forma de salmoura natural ou artificial, saturadaartificial, saturada

• CalcárioCalcário – deve ter pequena quantidade de – deve ter pequena quantidade de impurezas, principalmente sílica, britado a impurezas, principalmente sílica, britado a um tamanho entre 10 e 20 cmum tamanho entre 10 e 20 cm

• CoqueCoque – calcina o calcário e fornece CO – calcina o calcário e fornece CO22

• AmôniaAmônia – reagente cíclico no processo – – reagente cíclico no processo – participa das reações e é recuperada, sendo participa das reações e é recuperada, sendo pequena a quantidade perdida.pequena a quantidade perdida.

BARRILHA BARRILHA PROCESSO SOLVAYPROCESSO SOLVAY

REAÇÕES:REAÇÕES:

CaCOCaCO33 CaO + CO CaO + CO22

CC(amorfo) (amorfo) CO CO22

CaO + HCaO + H22O O Ca(OH) Ca(OH)22

NHNH33 + H + H22O O NH NH44OHOH

2NH2NH44OH + COOH + CO2 2 (NH (NH44))22COCO33 + H + H22OO

(NH(NH44))22COCO33 + CO + CO22 + H + H22O O 2NH 2NH44HCOHCO33

NHNH44HCOHCO33 + NaCl + NaCl NH NH44Cl + NaHCOCl + NaHCO33

2NaHCO2NaHCO33 Na Na22COCO33 + CO + CO22 + H + H22OO

2NH2NH44Cl + Ca(OH)Cl + Ca(OH)22 2NH 2NH33 + CaCl + CaCl22 + 2H + 2H22OO

BARRILHA BARRILHA PROCESSO SOLVAYPROCESSO SOLVAY

REAÇÃO GLOBAL:REAÇÃO GLOBAL:

CaCOCaCO33 + NaCl + NaCl Na Na22COCO33 + CaCl + CaCl22

BARRILHA BARRILHA PROCESSO SOLVAYPROCESSO SOLVAY

BICARBONATO DE SÓDIOBICARBONATO DE SÓDIO

• NaHCONaHCO33 ::: bicarbonato de sódio ou ::: bicarbonato de sódio ou carbonato ácido de sódio ou carbonato de carbonato ácido de sódio ou carbonato de hidrogênio e sódiohidrogênio e sódio

• Não se obtém a partir do bicarbonato de Não se obtém a partir do bicarbonato de sódio separado nos filtros do processo Solvay sódio separado nos filtros do processo Solvay porque:porque:– Difícil de secarDifícil de secar– Perda da amônia presentePerda da amônia presente– Odor devido a traços de amôniaOdor devido a traços de amônia– Outras impurezasOutras impurezas

• Utilização: fabricação de água carbonatada, Utilização: fabricação de água carbonatada, artigos de couro, extintores de incêndio, artigos de couro, extintores de incêndio, manufatura de levedura em pó.manufatura de levedura em pó.

BICARBONATO DE SÓDIOBICARBONATO DE SÓDIO

• Prepara-se uma solução saturada de barrilha, Prepara-se uma solução saturada de barrilha, que é introduzida no topo de uma coluna que é introduzida no topo de uma coluna semelhante à torre de carbonatação da semelhante à torre de carbonatação da fabricação da barrilha.fabricação da barrilha.

• Na base da torre injeta-se CONa base da torre injeta-se CO22 comprimido e comprimido e a temperatura é mantida em torno de 40ºC.a temperatura é mantida em torno de 40ºC.

• A suspensão de bicarbonato que se forma é A suspensão de bicarbonato que se forma é removida pela base da torre, filtrada e removida pela base da torre, filtrada e lavada num filtro a tambor rotativo. Depois lavada num filtro a tambor rotativo. Depois da centrifugação, o material é seco numa da centrifugação, o material é seco numa esteira transportadora contínua, a 70ºC.esteira transportadora contínua, a 70ºC.

• O bicarbonato obtido por esse processo tem O bicarbonato obtido por esse processo tem uma pureza de 99,9%.uma pureza de 99,9%.

CLORO E SODA CÁUSTICACLORO E SODA CÁUSTICA

• Cloro e Soda Cáustica são preparados por Cloro e Soda Cáustica são preparados por métodos eletrolíticos, usando-se cloretos métodos eletrolíticos, usando-se cloretos fundidos ou soluções aquosas de cloretos de fundidos ou soluções aquosas de cloretos de metais alcalinos.metais alcalinos.

• Na eletrólise das salmouras, o cloro é Na eletrólise das salmouras, o cloro é produzido no anodo e o hidrogênio, produzido no anodo e o hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio ou de juntamente com o hidróxido de sódio ou de potássio, no catodo.potássio, no catodo.

• Diversos modelos de cubas eletrolíticas Diversos modelos de cubas eletrolíticas foram idealizados, mas são variações de dois foram idealizados, mas são variações de dois tipos: diafragma ou com eletrodo tipos: diafragma ou com eletrodo intermediário de mercúrio.intermediário de mercúrio.

CLORO E SODA CÁUSTICACLORO E SODA CÁUSTICA

REAÇÃO:REAÇÃO:

NaCl + HNaCl + H22O O NaOH + ½H NaOH + ½H2 2 + ½Cl+ ½Cl22

REAÇÃO:REAÇÃO:

NaCl + HNaCl + H22O O NaOH + ½H NaOH + ½H2 2 + ½Cl+ ½Cl22

CLORO E SODA CÁUSTICACLORO E SODA CÁUSTICA

CLORO E SODA CÁUSTICACLORO E SODA CÁUSTICA