APLICACIONES QUIMICAS DE LA CALLa Cal, el Qumico verstil, es uno de los materiales ms antiguos y conocidos por el hombre. Sin embargo, desde comienzos del siglo XX, se empez a utilizar como reactivo qumico en la industria y, a la fecha, ms del 90% de la cal que se vende es usada en forma de xido o hidrxido.Por todo lo anterior es que a la cal actualmente se le conoce ms como un qumico bsico o como qumico industrial, aunque a la fecha se emplea tambien en las mezclas para construccin de muros, aplanados y fachadas. En agricultura se usa para contrarrestar la acidez de las tierras y es usada extensamente para la estabilizacin de los suelos de las carreteras de alta velocidad y en la construccin de aeropuertos.

CIDO CTRICOCal es usado en la purificacin de cido ctrico. La cal hidratada es aadida a la solucin de cido ctrico que ha sido previamente filtrado para remover solidos suspendidos. Citrato de calcio es precipitado y removido. Luego el cido ctrico puede ser regenerado a partir del citrato de calcio por reaccin con cido sulfrico para precipitar sulfato de calcio.El proceso de obtencin tiene varias fases como la preparacin del sustrato de melaza, la fermentacin aerbica de la sacarosa por el aspergillus, la separacin del cido ctrico del sustrato por precipitacin al aadir hidrxido de calcio o cal apagada para formar citrato de calcio. Despus se aade cido sulfrico para descomponer el citrato de calcio. La eliminacin de impurezas se realiza con carbn activado o resinas de intercambio inico, se contina con la cristalizacin del cido ctrico, el secado o deshidratacin y el empaquetado del producto.

Proceso de Produccin1. Preparacin del sustrato (melaza) El objetivo de esta primera etapa del proceso es la purificacin del jarabe. Se inicia mezclando el jarabe con agua para diluirlo; una vez diluido se pasa por un filtro de vaco para eliminar los slidos suspendidos y las impurezas de la melaza. Luego el jarabe es pasado por una celda de intercambio inico para retirar los iones del flujo. Despus el jarabe es sometido a un proceso de pasteurizacin que consiste en elevar la temperatura a 105C durante tres minutos y bajarla nuevamente hasta 37C. La pasteurizacin se lleva a cabo primero en un calentador de evaporacin instantnea, despus se utiliza un circuito de acumulacin y un enfriador de jarabe.

2. Fermentacin Una vez pasteurizado, es bombeado al fermentador el cual es un recipiente rgido de 150 m3 en donde se lleva a cabo la transformacin de la sacarosa en cido ctrico por medio del Aspergillus Nger. El Aspergillus Nger es inoculado en este fermentador. Se hace el ajuste del pH y se aaden nutrientes (amoniaco NH3, sales de fermentacin). El aire estril se burbujea dentro del fermentador. Luego de la fermentacin, el flujo es pasado por un filtro rotatorio al vaco para separar el micelio. La masa conformada por el micelio y el microorganismo muerto se denomina biomasa o torta y constituye un subproducto o un efluente del proceso.

3. Purificacin del cido ctrico El cido ctrico debe ser separado del micelio, el microorganismo muerto, el azcar residual, las protenas producidas por la fermentacin y otras impurezas solubles. Para lo cual se lleva a cabo el proceso denominado cal-sulfrico: se basa en tratar el licor madre con una lechada de la cal (Ca(OH)2 cal apagada)de lo cual se forma citrato de calcio. Este citrato resultante es lavado y el micelio es filtrado. Posteriormente se aade cido sulfrico para descomponer el citrato de calcio. Por lo tanto en esta etapa se forma sulfato de calcio el cual es retirado de la solucin por medio de un filtro rotatorio al vaco y se constituye como un desperdicio o como un subproducto del proceso.

3.1 Celdas primarias de carbn activado En estas celdas son removidas las impurezas solubles que producen color a la solucin de cido Ctrico y en general sustancias orgnicas contenidas en el licor. Debido que a lo largo del proceso se aaden sustancias que aumentan la cantidad de iones contenidos en la solucin de acido Ctrico, antes de cristalizarlo hay que retirar estos iones (Ca++ y SO4=) para estos se usan celdas de resinas de intercambio inico. La corriente alimenta los evaporadores de doble o de triple efecto donde se busca retirar la mayor cantidad de agua para pasar al cristalizador.

3.2 Cristalizacin En este proceso se separan los cristales formados del lquido saturado que se denomina licor madre. Este licor se recircula a la etapa de intercambio inico (celdas de carbn) o al tanque de tratamiento por cal. Los cristales de cido ctrico hmedos se redisuelven y se recristalizan al vaco. Luego pasan a la centrifuga en donde es eliminado el licor madre de los cristales formados.

3.3 Secado Se realiza en un equipo de lecho fluidizado, que permite retirar humedad hasta cumplir con las especificaciones.

3.4 Clasificacin Estos cristales son alimentados a un clasificador con 4 mallas en el interior. Aqu se separan en tres presentaciones (cristal, granular y granular fino). Es rechazado cualquier material fuera de los tamaos estndares, es decir, los terrones y el polvillo.

3.5 Empaque Los tamaos anteriormente clasificados son empacados en bolsa interior de polietileno y exterior de polipropileno

PLANTA DE RECUPERACIN DE CO2 A PARTIR DE GASES DE COMBUSTINLa planta de recuperacin de CO2 es especialmente utilizada para recuperar CO2 en gases de combustin a altas temperaturas. Por lo general, el contenido de CO2 en gases de combustin es muy poco, del 8% al 35%. Esta unidad de separacin de aire se suele emplear en plantas de energa, calderas industriales, hornos de cal y fbricas de cemento, as como en otras aplicaciones industriales donde se consumen combustibles como carbn, gas y petrleo.

La planta de recuperacin de CO2 hace uso de tecnologa MEA para absorber el CO2 circularmente a temperaturas normales. Mediante toda una serie de procesos, como la absorcin, la concentracin, el secado, el enfriamiento y la transferencia de calor de CO2, el gas entrar en la torre de rectificacin para eliminar el azufre, el salitre, el oxgeno, el nitrgeno y el vapor. Finalmente, se obtiene un CO2 limpio que se almacena en el tanque, listo para su uso.

Caractersticas 1. La planta de recuperacin de CO2 est especialmente diseada en lnea con los gases de alimentacin de los diferentes componentes. Por lo tanto, la inversin del equipo y el consumo de energa se reducen, mientras que el funcionamiento del equipo est tambin garantizada. 2. El equipo se presenta con un diseo simple, ocupa una pequea rea y es de fcil instalar. 3. La planta de recuperacin de CO2 adopta un sistema de control distribuido (DCS). Por lo tanto, es fcil de operar. Adems esta, automticamente puede funcionar durante 24 horas.

PROCESO DE PRODUCCIN DE Na2CO3 (PROCESO SOLVAY)

1) DESCRIPCIN DEL PROCESOEl descubrimiento de la qumica del amoniaco-sosa proceso se remonta a Principios de 1800.Un britnico y francs pocas plantas operadas en 1840-1860, pero sin xito. El proceso de amoniaco-sosa se suele llamar el proceso de Solvay, ya en 1865 Ernest Solvay comenz el verdadero xito en la primera planta Couillet en Blgica. En 1874, la primera planta de amoniaco-sosa xito fue erigido en Inglaterra. El proceso de amoniaco-sosa es la tecnologa dominante utiliza en todo el mundo, por lo tanto, este proceso se ha seleccionado para produccin de carbonato sdico

Salmuera Preparacin: Cloruro de sodio son las soluciones disponibles de vez en cuando, se obtiene por la minera pero son ms a menudo solucin de depsitos de sal, la salmuera contiene bajas concentraciones de impurezas tales como sales de magnesio y calcio. Algunas salmueras contienen cantidades importantes de sulfatos, para la purificacin de la salmuera se requiere evitar que se escale de equipos para el tratamiento y la contaminacin del producto. La salmuera es por lo general purificada por un tratamiento con soda, cal, donde el magnesio es precipitado con Ca (OH)2(Leche de cal) y el calcio es el precipitado con ceniza de sosa. La salmuera, separados de impurezas desde a partir deprecipitacin se enva a los amortiguadores de amonaco.

1. COLUMNA DE SATURACION En esta columna el amoniaco se adsorbe en la disolucin saturada de NaCl, para ello utilizando una columna de adsorcin. El NaCl entra por la parte de arriba y el amoniaco por la parte inferior. 2. COLUMNA DE CARBONATACION La columna de carbonatacin es una columna de adsorcin donde se da esta reaccin: NH4+ + CO2 + H2O NH4HCO3El bicarbonato de amonio reacciona a continuacin con el cloruro sdico para dar lugar el bicarbonato sdico: NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4ClEn este momento la disolucin se sobre satura y el bicarbonato de sodio empieza a precipitar, obtenindolo por la parte de debajo de la columna. En la disolucin aparece NH4Cl en una misma proporcin al NaHCO3 precipitado, el NaCl que no ha reaccionado (dado que el rendimiento de la reaccin es del 75%) y tambin aparecen pequeas cantidades de NH4HCO3.

Por la parte superior de la columna se retira el CO2 que no ha sido adsorbido adems de los gases de combustin. Teniendo en cuenta que el balance global de las reacciones es exotrmico, la columna esta refrigerada a 20-30C para as favorecer la precipitacin. La suspensin obtenida por el fondo pasa por un filtro donde se separa el slido de la disolucin. El slido pasa a un horno mientras la disolucin entra a la columna de recuperacin de amoniaco. Como se ha podido ver la disolucin consta de cuatro iones diferentes: Cl-, HCO3-, Na+, NH4+.

3. COLUMNA RECUPERADORA DE AMONIACOEsta columna es una columna de desorcin para la recuperacin del amoniaco. Con el objetivo de liberar el amoniaco del bicarbonato la columna se calienta dando lugar a la siguiente reaccin: NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O

Para desorber el amoniaco que est en forma de cloruro se utiliza una base que en este caso es el Ca(OH)2. Por la parte de debajo de la columna se introduce vapor para de este modo arrastrar el amoniaco liberado. La corriente que sale por la parte superior (agua + amoniaco) se introduce a la columna de saturacin. En un principio no hace falta introducir amoniaco dado que este no se consume pero siempre hay prdidas, por lo que en ese caso se debe introducir amoniaco fresco. Por la parte inferior se obtiene NaCl (que no ha precipitado) y CaCl2 como subproductos.

4. HORNOS DE CALCINACION Horno para la descomposicin de NaHCO3 El NaHCO3 se descompone trmicamente (a 150C) para dar carbonato sdico siguiendo la siguiente reaccin:

2NaHCO3 Na2CO3+ CO2 + H2OEl CO2 obtenido se introduce a la columna de carbonatacin y el carbonato sdico se obtiene como producto. Horno de descomposicin de CaCO3 El carbonato clcico se descompone a temperaturas de ms de 1000C, es por eso que se utilizan los gases de combustin obtenidos a partir de la quema de coque (o gas natural en su defecto) para obtener esta temperatura.

Una vez alcanzada esa temperatura en el horno se da la siguiente reaccin:

CaCO3 CaO + CO2 + gases de combustin

La cantidad de CO2 obtenida (mucho mayor a la obtenida en el proceso anterior) se introduce a la columna de carbonatacin. La cal viva se apaga con agua obteniendo Ca(OH)2, el cual se utiliza para la recuperacin del amoniaco.

Al final las materias primas del proceso Solvay son el NaCl y CaCO3 y los productos obtenidos Na2CO3 y CaCl2. Por lo tanto, este proceso se puede definir de forma global de la siguiente manera:

NaCl + Ca CO3 Na2CO3+ CaCl2

Se puede decir a modo de estimacin que 1.5 tn de NaCl, 1 tn de CaCO3 y 1 kg de NH3 dan lugar a 1 tn de Na2CO3.

3) REACCIONES QUMICASLa piedra caliza (CaCO3) se descompone en cal (CaO), y la cal reacciona co agua para formar lechada de cal, Ca(OH)2 Haciendo pasar amonaco y dixido de carbono (en estado gaseoso los dos) por una solucin saturada de cloruro de sodio se forma carbonato cido de sodio y cloruro de amonio(ambos solubles en agua):NaCl + NH3+ CO2+ H2O --> NaHCO3+ NH4ClEl carbonato cido de sodio se separa de la solucin por filtracin y se transforma en carbonato de sodio porcalcinacin:2 NaHCO3--> Na2CO3+ H2O + CO2El cloruro de amonio obtenido se hace reaccionar con hidrxido de calcio y se recupera amonaco:2 NH4Cl + Ca(OH)2--> 2 NH3 + 2 H2O + CaCl2El xido de calcio se produce en la misma fbrica por calcinacin de carbonato de calcio (piedra caliza) y as se produce el dixido de carbono necesario en la primera reaccin:CaCO3--> CaO + CO2

CARBURO DE CALCIOEl carburo de calcio es una sustancia slida de color grisceo que reacciona exotrmicamente con el agua para dar cal apagada (hidrxido de calcio) y acetileno. Son compuestos que se forman a partir de la unin entre el carbono y un elemento E (generalmente ms electropositivo que el carbono).PropiedadesEl Carburo de Calcio industrial es un producto slido, duro, compacto, de coloracin variando de acuerdo con la pureza, de gris marrn hasta casi el negro-azulado. Fragmentado, ofrece aspecto amorfo y cristalino. Qumicamente es formado por un tomo de calcio y dos de carbono (CaC2) y es normalmente clasificado en bandas granulomtricas estandarizadas, de acuerdo con el uso a que se destina. Las principales materias primas son la energa elctrica, el calcreo y fuentes de carbono, tales como el coque de petrleo y el carbn vegetal. Como sustancia pura el carburo de calcio es un slido incoloro que existe en dos variedades que son accesibles por calentamiento a 440 C (modificacin tetragonal) o temperaturas superiores (modificacin cbica). El carburo clcico tcnico que se encuentra en el comercio suele tener una pureza de slo el 82 %. Adems hay trazas de fosfuro de calcio, sulfuro de calcio, ferrosilicio, nitruro de magnesio y carburo de silicio presentes en el slido. El color pardo a veces observado se debe a pequeas cantidades de xido de hierro. ObtencinEl carburo de calcio se genera en el arco elctrico a partir de xido de calcio y coque a una temperatura de 2.000-2.500 C: CaO + 3 C CaC2 + COPor las condiciones a emplear la sntesis es muy costosa, pues requiere mucha energa. Fosfatos que suelen estar presentes como impurezas en los materiales de partida dan en las mismas condiciones fosfuro de clcio (Ca3P2) que reacciona igualmente con el agua dando fosfina (PH3). Esta impureza adems de trazas de sulfhdrico (H2S) y amonaco (NH3) es responsable del mal olor a "carburo". AplicacionesEs de uso muy extendido y vendido en tiendas del ramo para utilizarlo en soldadura autgena. Con esta finalidad se lo introduce en un gasgeno, que le va agregando agua lentamente, y luego se mezcla el gas producido con oxgeno para producir una llama delgada y de alta temperatura. Produccin de acetilenoEl carburo de calcio, fue muy utilizado en la antigedad en las llamadas lmparas de carburo, carburero o lmpara de gas acetileno. El proceso era el siguiente: La lmpara se llenaba de agua, despus se introduca el carburo de calcio que generaba acetileno al reaccionar con el agua (es un acetilengeno), despus se encenda y el acetileno (H2C2) prenda, generando luz. Quedaba un residuo de xido de calcio (CaO) convertido en hidrxido de calcio, Ca(OH)2, debido a la presencia de agua. CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2Produccin de cianamida de calcioCon nitrgeno a altas temperaturas (905 C) el carburo de calcio da cianamiduro de calcio (CaNCN), que a su vez puede ser utilizado como fertilizante o como producto de partida de en reacciones posteriores. CaC2 + N2 CaCN2 + Cste era uno de los primeros procesos que permiti la fijacin del nitrgeno del aire (en cuya composicin el nitrgeno molecular, N2, ocupa un 78%, pero resulta poco reactivo). Otros usosCorte y Soldadura de Metales: Por su elevada temperatura de llama, el acetileno producido a partir del Carburo de Calcio es ideal para obtener el mejor acabado. Detector de Humedad del Suelo: Debido a su propiedad higroscpica. Produccin de Negro de Acetileno: Para la fabricacin de bateras. Produccin de Negro de Acetileno: Para la fabricacin de bateras. Siderurgia y Fundicin: Debido a su fuerte potencial de desulfuracin, es usado para retirar el azufre del arrabio, acero, hierro fundido y ferronquel. El Carburo de Calcio es tambin excelente agente desoxidante de escorias de acera, generando ptimos resultados en la metalurgia secundaria, tanto en la salida del acero para la cuchara, como en el horno cuchara. En los hornos cubilote sustituye parcialmente el coque metalrgico, propiciando la obtencin de hierros fundidos con menor contenido de azufre y operaciones con mayor aprovechamiento de aleaciones.

Otras Reacciones NaHCO3 + NaOH ---- Na2CO3 + H2OCaustificacin de la soda ashNa2CO3 + Ca(OH)2 ---- 2NaOH + CaCO3