Industria+cloroalcalina

 NOMBRE DEL GRUPO (4): Industria cloroalcalina COMPONENTES DEL GRUPO:


 * Ilan Chocron Niego
 * Marta Cobos Briz
 * Jorge Cuadros Vargas
 * Juliana Curcio

Cualquier industria, sea ella químico o no, tiene que comprar la materia prima, trabajar la materia prima y así obtener los productos. Eso significa que cualquier industria tiene que preocuparse con:  Suministros -> Fabricación -> Venta
 * __Introducción:__ **

La industria química trata de producir sustancias que permiten a otras industrias la fabricación de productos de mejor calidad, utilizando materiales que existen en la naturaleza. El cloro (del griego χλωρος, que significa "amarillo verdoso") es un elemento químico de número atómico 17 situado en el grupo de los halógenos (grupo VII A) de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Cl. En condiciones normales y en estado puro forma dicloro: un gas tóxico amarillo-verdoso formado por moléculas diatómicas (Cl 2 ) unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor desagradable y venenoso. Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de unelemento químico esencial para muchas formas de vida.



**__1. Definición:__ **

El término cloro-álcali hace referencia a las dos sustancias químicas (cloro y un álcali) que se producen simultáneamente como resultado de la electrólisis del agua salada. Las sustancias químicas cloroalcalinas más comunes son los hidróxidos de cloro y de sodio (sosa cáustica), pero también el hidróxido de potasio y el ácido clorhídrico. Las plantas tradicionales de cloro-álcali emplean el proceso de celdas de mercurio donde los hidróxidos de cloro y sodio se producen simultáneamente mediante la electrólisis del agua salada (salmuera) en una celda de mercurio. Nótese que cuando se emplea una salmuera potásica, se produce hidróxido de potasio en vez del más común hidróxido de sodio.

__** 2. Procedencia y fabricacion del cloro **__

El cloro se presenta en la naturaleza principalmente como cloruro (unido al sodio, potasio y magnesio). Otro compuesto importante del cloro es el gas clorhídrico. En la actualidad, se fabrica el cloro principalmente por electrólisis cloroalcalina (procedimiento del mercurio y procedimiento del diafragma). Se aplican también procedimientos químicos (método SHELL para obtención de cloro, procedimiento KEL para la obtención de cloro, método SOUTHWEST-POTASH).

Cantidades producidas (a nivel mundial):


 * 1975 || 22,5 millones t ||
 * 1983 || 30 millones t ||
 * 1994 || 40 millones t ||

El cloro se prepara raramente en el laboratorio debido a que se comercializa en botellas de presión de distintas capacidades. Se puede preparar, sin embargo, a pequeña escala mediante la adición lenta de HCl concentrado y desoxigenado sobre dióxido de manganeso hidratado. El Cl2 así generado se puede purificar pasándolo a través de agua, eliminándose el HCl, y de H2SO4, para eliminar el H2O. Por último se puede purificar más pasándolo por un tubo que contiene CaO o P2O5.

MnO2 (s) + 4HCl(conc.) → Cl2(g) + MnCl2(ac) + H2O(l) La producción industrial de Cl2 se lleva a cabo mediante la electrólisis de disoluciones de NaCl: Las sales de NaCl empleadas suelen llevar impurezas que deben ser eliminadas antes de efectuar la electrolisis, en particular los iones Ca2+, Mg2+ y SO42-.

Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2¯ + Ca2+ Ca2+ + Na2CO3 → CaCO3¯ + 2 Na+ SO42- → Na2SO4 (tras concentrar) La extracción de la sal bruta se obtiene mediante evaporación de las salinas por el sol. Esta evaporación tiene lugar en varios pasos: concentración del agua salada del mar en estanques; transporte del concentrado a otro estanque de evaporación donde se precipita el CaSO2, y finalmente en otro estanque de evaporación se realiza la cristalización del NaCl. Esta sal todavía tiene un alto contenido en magnesio y potasio, por lo que se debe llevar a cabo el lavado de la sal en unidades especiales donde se alcanza un contenido de NaCl en la sal de > 99%. De 1m3 de agua salada se obtienen 23 kg de NaCl. Dependiendo del tipo de proceso electrolítico utilizado se realizan posteriores purificaciones. Existen tres tipos de procesos para producir Cl2: el del mercurio, el de membrana y el de diafragma.

__** 3. TIPOS DE PROCESOS PARA PRODUCIR Cl2 **__

__** 3.1 Proceso del Mercurio **__
Este proceso utiliza disoluciones concentradas del NaCl (salmuera). La celda de amalgama está constituida por un contenedor de acero alargado e inclinado por debajo del cual fluye una capa de mercurio que actúa de cátodo y absorbe el Na que se produce en la reacción: NaCl → Na + ½ Cl2 El cloro se produce en el ánodo que se puede ajustar en altura. La amalgama de Na que se obtiene se transfiere a un reactor donde se descompone, mediante hidrólisis con H2O, en Hg, NaOH (50%) e H2.

Na(Hg) + H2O → NaOH + H2 + Hg Durante la electrólisis se dan las siguientes reacciones: Reacción en el ánodo: Cl¯ → ½Cl2+1e¯.............................Eº = 1.24 V Reacción en el cátodo: xHg + Na+ + 1e¯ → NaHgx...........Eº = -1.66 V Reacciones colaterales: Cl2+ NaOH → NaOCl + NaCl + H2O (ánodo) Cl2+2e¯ → 2Cl¯ (cátodo) ClO¯ + 2H+ + 2e¯ → H2O + Cl¯ (cátodo)

__**3.2 Proceso de Diafragma**__
En este proceso se emplean disoluciones acuosas de NaCl. Las celdas industriales de diafragma consisten en un deposito en el cual los ánodos se montan verticalmente y paralelos unos a otros. Los cátodos se sitúan entre los ánodos, son planos y de acero, recubiertos por fibras de asbesto impregnados con resinas flúor- orgánicas. La disolución salina entra en la celda, pasa a través del diafragma de asbesto y entra en la cámara catódica. El Cl2 que se produce en el ánodo sale por la parte superior mientras que el H2, NaOH y NaCl residual se producen en el cátodo y salen de la celda por el lateral. El diafragma de asbestos cumple dos funciones: a) Evitar la mezcla de H2 y Cl2. La estructura tan fina del material permite el paso de líquidos a través del mismo, pero impide el paso de las burbujas de gas. Un 4% del cloro (disuelto en la disolución) sí pasa a través del diafragma y se pierde en reacciones colaterales, disminuyendo el rendimiento b) Impedir la difusión de los iones OH¯ formados del cátodo al ánodo. La disolucion que sale de la celda contiene un 12% de NaOH y un 15% de NaCl ( en peso). La capacidad de una planta puede ser de hasta 360000 toneladas de Cl2/año y de hasta 410000 toneladas NaOH. Estas plantas consumen un 20% menos de Energía que las plantas basadas en celdas de mercurio.



__**3.3 Proceso de Membrana**__

En este proceso el cátodo y el ánodo se encuentran separados por una membrana conductora iónica que es impermeable al agua, pero es permeable al paso de iones. El desarrollo de membranas que son estables bajo las condiciones de electrólisis (altas concentraciones de sales, alto pH, presencia de oxidantes fuertes como el Cl 2 y el ClO¯-) ha supuesto muchos problemas. Un gran número de compañías como Du Pont, Asahi Chemical, Asahi Glass, entre otras, han conseguido preparar membranas consistentes en un esqueleto de poli(perfluoroetano) con cadenas laterales que contienen grupos polares (sulfatos, carboxilatos).Los procesos que se producen en el cátodo o en el ánodo son los mismos que los que se dan en el proceso de diafragma. Se emplean ánodos de Ti activado y cátodos de acero inoxidable o de Ni. En este proceso la sal debe ser más pura que en el proceso de diafragma.



__**Comparación de los tres métodos:**__

 * || Proceso del Mercurio || Proceso de Diafragma || Proceso de Membrana ||
 * **Ventajas** || -NaOH 50%-Cl 2 puro || -utiliza sales menos puras-Utiliza menos energía que el proceso de mercurio. || -NaOH puro (20-25 %)-Consume sólo el 77% de la energía que se consume en el proceso de Hg-No utiliza Hg o asbestos ||
 * **Desventajas** || -Hg tóxico-Más energía consumida (más del 10-15% que el proceso de diafragma) || -NaOH de pureza media-El Cl2 contiene O2-Los asbestos son tóxicos || -el Cl 2 contiene O 2 -Se necesita sal de alta pureza.-Alto coste de las Membranas ||

Dado que la industria cloro-alcalina se centra principalmente en la obtención de hipoclorito, mas en concreto el hipoclorito de sodio o mas conocido habitualmente con el nombre de agua lavandina. Vamos por tanto a hablar un poco del proceso de producción. El hipoclorito de sodio es un compuesto quimico ademas de un fuerte oxidante quimico cuya formula es NaClO. Contiene el cloro en estado de [|oxidación] +1 y por lo tanto es un oxidante fuerte y económico. Debido a esta característica destruye muchos colorantes por lo que se utiliza como blanqueador. Además se aprovechan sus propiedades de desinfectantes. En disolución acuosa sólo es estable a pH básico. Al acidular en presencia de cloruro libera [|cloro] elemental. Por esto debe almacenarse alejado de cualquier ácido.

El hipoclorito sódico existe en sólido en forma de la sal pentahidratada NaOCl * 5 H2O y con 2,5 moléculas de agua de hidratación por molécula: NaOCl · 2,5 H2O. La primera forma es la más conocida. A 0ºC se disuelven 29,3 g de la sal en 100 g de agua y a 23 ºC ya son 94,2 g/100 g. Lavandina es el nombre comercial del hipoclorito de sodio disuelto en agua. En su forma mas habitual viene en una solución al 5,25% o 55 gramos de cloro activo. El hipoclorito de sodio se produce mezclando cloro con hidróxido de socio se obtienen aplicando energía eléctrica a una mezcla de agua y cloruro de sodio (sal común).

La lavandina tiene un triple sistema de filtrado que asegura su reconocida calidad. El ciclo de producción tiene diferentes etapas. La lavandina es un producto que actúa por oxidación rompiendo la cadena de moléculas. Así elimina las manchas, la suciedad, las bacterias y los olores. Luego de usarse se vuelve a transformar en sal y agua. Cualquier residuo restante de esa lavandina se desactiva a través de la biodegradación.


 * Etapas del ciclo de producción**

> Mezclando agua desmineralizada con sal bruta que llega directamente de los yacimientos se forma la solución de salmuera. > Por diferentes procesos se extraen las impurezas que contenga la sal (minerales que podrían dejar puntos amarillos en la ropa). > La salmuera filtrada pasa a los electrolizadores donde con electricidad se descompone en hidróxido de sodio, hidrógeno y cloro. > Hidrógeno: es separado, filtrado y envasado para su uso. > Fabricación del Hipoclorito: Combinando el hidróxido de sodio con agua desmineralizada y el cloro se produce por reacción química el hipoclorito de sodio. Se controla su concentración y pureza y pasa a los tanques de envasado.
 * **Salmuera**
 * **Filtrado**
 * **Electrólisis**

El hipoclorito de sodio tiene varias aplicaciones, es usado en el hogar como lejía. El uso industrial de la lejía va unida al uso del cloro como blanqueador. DERRY (1977:783) afirma que el uso del cloro como blanqueante fue utilizado primero por Clauide Louis Berthollet(1785), cuya agua de Javel se obtenía haciendo pasar cloro a través de potasa (sin embargo, Carl Wilhelm Scheele descubridor del cloro, ya había notado estas propiedades). Posteriormente, Charles Tennank (1799) utilizaría el cloro que se obtenía como subproducto en la fabricación de sosa;el producto de Tennant era un hipoclorito de calcio en polvo. Desde finales del siglo XVIII, además, se fueron encontrando usos al hipoclorito como desinfectante; los pioneros fueron el médico francés Pierre-Francois Percy(1793 )la reducción de mortalidad sería de alrededor del 50% ) y el farmacéutico Antoine German Labarraque(1825), a quien se atribuye la sustitución del potasio por sodio. En México, el Dr. Francisco Montes de Oca, hacia 11 de julio de 1860 inició la escuela entre los cirujanos militares de: lavar los campos quirúrgicos y camas de los heridos de guerra, lavar las manos antes, durante la cirugía y al concluir las amputaciones, lavar las heridas con el licor de Labarraque (Con un sistema que usaría Alexis Carrel en la 1ª Guerra Mundial), por lo que fue el iniciador empírico de la antisépsia, esto demostrado por las múltiples tesis de la Facultad de Medicina de la UNAM y los trabajos de Quijano y Soriano, quienes reafirman esta primacía y extenso uso del referido licor desde 1860 hasta 1900.

El hipoclorito se usa tambien mucho como oxidante en el proceso de potabilización del agua, a dosis ligeramente superiores al punto crítico (punto en que empieza a aparecer cloro residual libre). Se utiliza también como desinfectante en piscinas, ya sea por aplicación directa en forma de líquido (125 ml diarios por cada 10m3 de agua), pastillas concentradas o en polvo, o a través de un aparato de electrólisis salina por el que se hace circular el agua de la piscina. Para que la electrólisis tenga lugar se debe salar ligeramente la piscina (necesitaremos 4gr de sal por litro de agua). El aparato de electrólisis, mediante descargas eléctricas trasforma la Sal (NaCl) en Hipoclorito Sódico consiguiendo desinfectar el agua. También se usa en el proceso de identificación de especies de los distintos filos de animales que poseen espículas o escleritos, como poríferos o equinodermos El hipoclorito de soldio disuelve la materia organica dejando al descubierto estas estructuras, que son de carbonato de calcio (calcáreas) o dióxido de silicio (silíceas) y, por tanto, no se disuelven. Este químico se puede también utilizar como blanqueador para las fibras textiles, así como para desinfectar los lavados gracias a su poder fungicida y bactericida. En parasitología puede ser utilizado para la esporulación invitro de Ooquistes de protozoos del phylum apicomplexa en el método denominado de Cawthorn. Aunque como hemos visto tiene numerosos usos presenta tambien una serie peligros o riegos:


 * Ingestion: peligroso en grandes concentraciones.


 * Inhalacion: peligroso en grandes cantidades


 * Piel: causa quemaduras y cancer de piel en grandes cantidades.


 * Ojos: causa quemaduras.


 * Una serie de videos relacionados con nuestro tema:**

Industria Cloroalcalina: media type="youtube" key="hRCNmqLxTK0" width="425" height="350"

Endodoncia con Hipoclorito de Sodio: media type="youtube" key="sjxzLbXjwGo" width="425" height="350"

Industria Cloroalcalina (2):

media type="youtube" key="p8gVsaqJsG8" width="425" height="350"

Bomba Producida con Cloro:

media type="youtube" key="KlOJeqSzFhw" width="425" height="350"

[|industria cloro alcalina] [|endodoncia con hipoclorito de sodio] [|industria cloroalcalina] [|bomba producida cloro]