Diseño de planta

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EJEMPLO DE DISEÑO DE PLANTEA

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  • 1. INTRODUCCINEl subsistema de agua en estado de agregacin liquido que forma parte del sistema terrestre,se llama Hidrsfera. Esta est formada por un 97,5% por agua salada con distintas salesdisueltas. Adems, en el mundo, hay grandes depsitos de sales, como los de NaCl (Clorurode Sodio) que se pueden encontrar en las salinas de nuestro pas.La industria de la qumica inorgnica viene desarrollando procesos para transformar productosabundantes (Como el NaCl) en productos de gran demanda industrial. Tal es as que a partirde una solucin saturada de NaCl (llamada salmuera) se preparan tres intermediariosqumicos, mediante un proceso electroltico: Cl2, H2 y NaOH o soda custica.En el siguiente trabajo, explicaremos el proceso por el cual se obtienen dichos productos, elcual es llamado Proceso CLORO-SODA, y tambin sus variables y equipos de proceso.Adems se encontrar informacin sobre las propiedades qumicas de las distintas materiasprimas y productos, como tambin sus aplicaciones en el mercado, las normas de seguridadutilizadas en la produccin transporte y manipulacin.CLORO-SODAEn una planta de Cloro-Soda se elaboran los siguientes productos: Soda custica en solucin al 50% Cloro liquido Hidrogeno Hipoclorito de sodio cido clorhdricoLa materia prima es el cloruro de sodio (NaCl), con la que se prepara una solucin acuosa deconcentracin aproximada a 310 g/l de cloruro de sodio.Esta salmuera, luego de un proceso de purificacin para eliminar magnesio, calcio, sulfatos,es enviada a las celdas de electrolisis con ctodos de mercurio y nodos metlicos, en las quese forman amalgamas de Hg-slido y se desprende el gas Cl2. La amalgama se descomponeposteriormente por reaccin con agua para liberar gas H2 y la solucin de soda custica queconstituye la produccin. El H2 desprendido se comprime y es enviado a los reactores de HClo a la planta de H2O2 (agua oxigenada). El Hg retorna al proceso.El gas Cl2 que emerge de las celdas de electrolisis, luego de ser sometido a un proceso desecado por lavado con H2SO4 en torres rellenas. Es comprimido mediante maquinas rotativasa 2.5 Kg/cm2 y enfriado hasta -28C, para obtener as el Cl2 liquido, que se envasa en tubosde 1000 Kg. de capacidad y luego se comercializa o se consume internamente. Las colas ogas Cl2 que no fue licuado en la operacin anterior, conjuntamente con otros gases nocondensables en esas condiciones (N2, O2, H2), son enviados a torres rellenas en las cualesel Cl2, es absorbido por una solucin de soda custica para formar hipoclorito de sodio, quese comercializa en solucin acuosa a granel, con una concentracin de 100-105 g/l de Cl2activo.En ocasiones, parte del Cl2 seco y comprimido, se lo hace reaccionar con H2 en reactoresconstruidos en grafito (quemadores), en los que se genera HCl gaseoso que luego esabsorbido con H2O en equipos especiales, tambin construidos en grafito, para obtener lasolucin comercial de HCl al 32%.

2. MATERIAS PRIMAS, PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOSCLORURO DE SODIOLa sal gema es cloruro de sodio mas o menos puro obtenido por mtodos de minera encanteras o minas.La sal comn es cloruro de sodio de pureza comprendida entre 97-99% obtenido porevaporacin de disoluciones acuosas de sal.Las salmueras, son disoluciones naturales o artificiales de cloruro sodico de distintaconcentracin de pureza. PROPIEDADES DEL CLORURO DE SODIO:El cloruro de sodio puro, producto de la reaccin entre el NaOH y HCl , es un producto blanco,cristalino, que se disuelve fcilmente en agua; pero cuya solubilidad apenas aumenta con latemperatura (en 100 g de H2O se disuelven a 0C, 35.6 g; a 100C se disuelven 39.1 g deNaCl). La sal cristaliza sin agua de cristalizacin, pero los cristales pueden contener aguaocluida, lo que se pone de manifiesto porque al calentar los cristales decrepitan.El NaCl slido, funde a 801C y hierve a 1440C. La disolucin acuosa saturada hierve a107.7C.Es necesario para la vida de hombres y animales y tambin para las plantas marinas, no aspara las terrestres. ESTADO NARURAL:El NaCl es una de las sales mas extendidas en la naturaleza, pues es el componente principalde las sales disueltas en el agua del mar y de los lagos interiores salobres (el contenido mediode NaCl en los ocanos es del 3%). En mares interiores desecados, se han formadoyacimientos de sal en diferentes pocas geolgicas. Las reservas mundiales de sal se estimanen 36000 billones de Tn. en el agua del mar y 1000 billones de Tn. en yacimientos. APLICACIONES Y ECONOMIA:La produccin mundial de sal puede superar mucho las 35000000 de Tn. La mitad deesa produccin se utiliza en la industria alimenticia (condimento y conservacin) y enla industria frigorfica (salmueras, refrigerantes, etc.). La mitad restante, se consume enla industria qumica como materia prima barata para la produccin de todas las restantescombinaciones de Na, por ejemplo: sosa, leja de sosa, Na2SO4, NaNO3 y muchas otrascombinaciones mas, as como para la produccin de HCl, Cl2 e H2.HIDRXIDO DE SODIO (SODA CUSTICA)La soda custica es una sustancia incolora e higroscpica que se vende en el comercio enforma de trozos, escamas, hojuelas, granos o barras. Se disuelve en agua con fuertedesprendimiento de calor y la solucin acuosa se llama leja de sosa. Tanto la soda o sosacustica, como su solucin acuosa atacan la piel.En su mayor parte, la sosa custica y la leja de sosa se obtienen en la electrlisis cloro-lcali.Sin embargo todava hoy se obtiene una pequea parte de la leja de sosa por caustificacinde Na2CO3 (Carbonato Sdico). Se calienta una solucin de Carbonato con la cantidad 3. correspondiente de cal apagada (Ca(OH)2), con lo que precipita CaCO3 insoluble y queda enla solucin el NaOH.De este mtodo de obtencin procede el nombre usual de Soda Custica para el Hidrxido deSodio.APLICACIONES:La sosa custica es uno de los productos qumicos con mayor presencia en la actividadindustrial. Su empleo se extiende a los siguientes mercados: Qumica Orgnica e Inorgnica: Fabricacin de compuestos de sodio que pueden, a su vez, serintermedios (como el Fenolato Sdico) en la preparacin de aspirina o producto final como el hipocloritode sodio, importante blanqueador y desinfectante base de lejas. Industria Textil: Operaciones de acabado y apresto como el mercerizado, en el que mejore el brillo y laabsorcin de tintes, la limpieza removiendo ceras y pectinas, y el blanqueado con un agente oxidante. Detergentes y Tensioactivos: La sosa interviene en la hidrlisis de grasas y aceites vegetales y animales,para producir los detergentes. En la fabricacin de los polvos, intervienen adems otros compuestos desodio en el que tambin esta presente la sosa. Produccin de Gas y Petrleo: La sosa se emplea en perforacin para controlar el Ph de los barros ylodos, y tambin como bactericida. En el refino del petrleo, se emplea para extraer azufre, compuestosde azufre y cidos. Produccin de Aluminio: Extraccin de la almina de la bauxita, mineral base. Industria de la Celulosa y el Papel: La sosa acta sobre la pulpa para producir celulosa. Enla industria papelera, blanquea la materia prima reciclada. Industria del Rayn: Disolucin de la lignina de la pulpa. Industria Alimenticia: Refino de aceites animales y vegetales, limpieza de botellas y equipos defabricacin de cervezas y pelado de papas, frutas y vegetales. Tratamiento de Agua: Control del Ph y regeneracin de resinas inicas. Industria Agrcola: Tratamiento de la paja para mejorar su valor nutritivo y digestibilidad. Limpieza deequipos lcteos. Otros Usos: Decapado de pinturas, agente extractor en secado, en el esmaltado e incluso en desengrase ylimpieza de metales.PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS: Estado fsico: Liquido viscoso Peso molecular: 39.9971 g/mol Color: blanquecino Inodoro Punto de Ebullicin: 145C (al 50% peso) Punto de Fusin: 10C (al 50% peso) 4. Densidad Relativa: 1530 (15,6C y 50% peso) Densidad del Liquido: 1530 g/ml (15,6C y 50% peso) Solubilidad en Agua: 100% soluble Presin de Vapor: 6,3 mm de Hg (40 y 50% peso) Ph: 13- Viscosidad: a 20C50 OP Peso especifico: a 25C1,53 Otras solubilidades: Metanol, etanol, glicerina Insoluble en acetonas y terALMACENAJE Y TRANSPORTE:Como la sosa custica slida es fuertemente higroscpica, y reacciona fcilmente con CO2proveniente del aire, formando carbonato, se la envasa hermticamente en tambores y as sealmacena y distribuye. Como material de construccin de envases y depsitos, es adecuado elacero al carbono o el acero inoxidable. El aluminio no puede utilizarse, porque la leja de sosalo disuelve formando aluminato, pero es posible emplear plsticos para recubrir las vasijas.EMPRESAS PRODUCTORAS:Las principales empresas nacionales productoras de Hidrxido de Sodio son: ATANOR S.A. PAMCOR S.A. QUIMICA DEL NORTE S.A.I.C. y F KEGHART S.A. PETROQUIMICA RIO TERCERO S.A. SOLVAY INDUPA S.A.I.C.HIDRGENOEl hidrgeno es un gas incoloro, inodoro e inspido. Es el elemento ms ligero, 14 veces ymedio ms que el aire. A -252,8C se condensa dando un lquido incoloro. Es poco soluble enagua, pero soluble en algunos metales.Se quema al aire con llama apenas visible y muy caliente. Las mezclas de hidrgeno sedenominan detonantes por ser muy explosivas. El hidrgeno se une con muchos otroselementos, por ejemplo con oxgeno para dar agua, con azufre para dar sulfuro de hidrgeno,con nitrgeno para dar amonaco, con carbono, metano y cloro, dando cloruros de hidrgeno.Con los metales se combina dando hidruros, como por ejemplo hidruro de calcio o de sodio.Es un agente reductor, pues se une fcilmente con el oxigeno de los xidos metlicos. Engeneral. El hidrgeno en estado naciente (en forma atmica) es capaz de reducir a muchoselementos desde un grado de valencia a uno inferior. 5. ESTADO NATURAL:El hidrgeno libre slo existe parcialmente en algunas emanaciones volcnicas,presentndose en forma de sus combinaciones, por ejemplo, como el agua, en todos loscidos y bases y en casi todas las combinaciones orgnicas, como petrleo, carbones,gasolinas, bencenos, etc.OBTENCION:Antiguamente, slo se obtena de la combustin del coque, a