Producción de Cloruro de Sodio a Partir del Agua Mar

Realizado por:

Daniel Fernandez VeraIngrid Paola Mayorga LaRottaAndres Mauricio Peña Lozano

Ricardo Andres Serrano Gutierrez

Universidad Nacional de ColombiaSede Bogotá

Diseño de Procesos Químicos y Bioquímicos 2014

Contenido

1. Introducción...............................................................................................................................4

2. Contexto.....................................................................................................................................5

3. Proceso.......................................................................................................................................7

3.1. Captación de agua de mar:.................................................................................................7

3.2. Concentración:...................................................................................................................8

3.3. Cristalización:...................................................................................................................10

3.4. Lavado:.............................................................................................................................11

3.5. Apilamiento:.....................................................................................................................11

3.6. Envase:.............................................................................................................................11

1. Introducción

El cloruro de sodio mas conocido como sal común, involucra en su producción actividades que parten desde la extracción del mineral continuando con procesos de refinado y transformación. La sal se emplea principalmente como sazón de la alimentación diaria, de igual modo se emplea en el sector agropecuario, quimico, petroquímico, metalúrgia, textil, aseo personal, etc. La sal ser obtenida a traves de fuentes terrestres y maritimas.

Para este trabajo se realizará una descripción del proceso más común para para la obtención de sal, apartir de una fuente que se presenta en abuandancia pero que ha venido a través siendo contaminada por obra del hombre, esta es el agua de mar. Se toma este proceso conociendo que la mayor producción de sal en Colombia es producida a partir de agua de mar. Para este procesos se emplean operaciones de separación sencillas las cuales se ven afectadas según el grado de contaminación presente.

2. ContextoLa información del contexto colombia es presetanda por el documento “Producción y comercio de la sal en colombia”, realizado por la Unidad de Planeación Minero Energética-UPME.

En colombia la sal de extrae se extrae de tres minas terrestres que son Zipaquirá, Nemocón y Upín; y de dos salinas marítimas: Manaure y Galerazamba. A continuación se presenta una gráfica que ilustra geograficamente las fuentes de materias primas y plantas en Colombia. La sal producida apartir del agua de mar de Manaure-La Guajira, cubre alrededor del 60% de la sal total producida en el país. La segunda mayor producción de sal en Colombia es realizada en la mina de Zipaquirá-Cundinamarca.

Ilustración 1. Mapa de puntos de extracción de sal en Colombia

A continuación se presenta valores de producción por los dos pricipales metodos de obtención para distintos años, en toneladas, tomada del Sistema de Informacion Minero Colombiano (SIMCO):

2000 2002 2004 2006 2008 2010 20120

100

200

300

400

500

600

700

Producción de Cloruro de Sodio en Colombia

Producción a partir de Agua MarinaProducción a partir de MinasProducción Total

Año

Tone

lada

s

Diagrama 1. Produccion de Sal en Colombia

La IFI-Concesión Salinas realizó una discriminación de los consumos de sal para en año 2002, presentando los siguientes valores:

Consumo Humano: 292.048 Toneladas Consumo Animal: 69.788 Toneladas Consumo Industrial: 165.500

Obsevandose que la principal fuente de consumo de sal será generada por el consumo humano.

En Colombia la refinación y tranformación de la sal se presenta en principales plantas localizadas en Mamonal-Bolívar, Zipaquirá-Cundinamarca y Cali-Valle del Cauca. Sin embargo, en algunas de las plantas no emplean las fuentes naturales presentes en Colombia sino que otras realizan la importación de sal en bruto de Perú y Chile.

Los principales productos genereados en Colombia apartir de la sal son:

- Cloro, el cual se obtiene a partir de una electrolisis. - Soda Cáustica, es derivado del proceso electrolítico de la sal. - Hipoclorito de Sodio, se obtiene a partir de hidroxido de sodio y de cloro gaseoso. - Cloruro de Calcio - Ácido Clorhidrico

3. Proceso

Producción de cloruro de sodio por medio de evaporación solar:

Diagrama 2. Proceso de Producción de NaCl por Evaporación Solar

Etapas:

3.1. Captación de agua de mar:

Se emplean pozo (cántara) con recubrimiento interior con un polímero generalmente PVC, conectados a una tubería vertical que según las condiciones del terrero se emplea el diámetro, evitando el derrumbamiento. Estos pozos permiten la sedimentación de material particulado (arena), con un tiempo de sedimentación de 2 horas. La toma del agua de mar se realiza mediante bombas centrifugas horizontal verticalizada con rejillas de plástico en las aspiraciones de las bombas para evitar la entrada de peces u otros objetos.

Ilustración 2. Succión de Agua de Mar(http://www.mailxmail.com/curso-agua-desalacion-2-4/captacion-agua-2-2)

3.2. Concentración:Se realiza mediante la evaporación del agua de mar para obtener una solución salina concentrada.

Tabla 2. Concentración de Agua

Temperatura de entrada de agua de mar al proceso: 20°CTemperatura de evaporación en el proceso: 100°CElevación de la temperatura de ebullición: T = 1 KCalor de evaporación: 2257 KJ/Kg

Ilustración3. Evaporador Tomada de Coordinación General de Minería. México, 2012.

Esquema de flujo de planta de evaporación con compresión mecánica de vapor.

Ilustración 4. Evaporación multietapa.Tomada de Desalination: WaterfromWater, Jane Kucera (ISBN: 1118208528)

El calor requerido para precalentar el agua de mar alimentada a la batería de evaporadores en serie, involucra dos flujos de energía a la corriente de entrada, como lo son el flujo de vapor que sube en los evaporadores y precalienta el agua de mar que va por los tubos (permitiendo la condensación de este vapor de agua “pura” producto de la evaporación de solución salina en el evaporador), y luego el calor entregado por el intercambiador QH -evaporador- para llevar la solución a su punto de ebullición permitiendo la evaporación de agua y dejando una solución concentrada de NaCl.

- Esta evaporación se puede hacer en unas piscinas de salmuera, el agua de mar se alimenta a una batería de vasos concentradores o evaporadores, donde usualmente fluye por gravedad. Aprovechando la acción del sol y del flujo de viento de la costa, se evapora aproximadamente el 90% del volumen inicial de agua de mar, proceso del cual se logra una salmuera saturada de 26.0 °Bé, enriquecida en cloruro de sodio. (Evaporación solar).

En esta etapa de concentración también puede emplearse una evaporación con recuperación de energía, la finalidad es evaporar el agua presente y obtener una solución salina concentrada luego de la sedimentación –de arenas, en el caso de agua de mar- y generar una solución saturada, que luego se llevará al proceso de cristalización, donde obtendremos el NaCl; y al igual que la evaporación descrita anteriormente –evaporación solar- se debe alcanzar una densidad de 26°Be aproximadamente que es donde de acuerdo con soluciones estándar –de NaCl puro en condiciones de Laboratorio-, en esta densidad es donde se estima está la mayor cantidad de NaCl. Una vez se llegué a la densidad descrita anteriormente se sigue con el proceso de cristalización de NaCl de la solución saturada.

3.3. Cristalización:

Cristalización a temperatura controlada favoreciendo la formación de cristales.

Este proceso se debe llevar a cabo con un control de aumento de temperatura para favorecer la formación de cristales pequeños de NaCl. En razón del incremento de temperatura se van presentando formaciones de cristales traslucidos de la salmuera saturada, de 26.0°Bé obtenida en la etapa anterior, esta es alimentada usando bombeo o flujo por gravedad hacia una nueva área de procesamiento, integrada también por una serie de contenedores, donde se continua el proceso de evaporación, la salmuera saturada precipita a la sal de cloruro de sodio.Para evitar que se precipiten otras sales presentes junto con el NaCl, la salmuera es retirada de los vasos cristalizadores cuando su densidad alcanza los 30 °Bé, aproximadamente. Esta se denomina como la salmuera residual, también llamada “amargos”.Le denominación de “Cosecha” hace referencia a los cristales de NaCl (con impurezas) obtenidos –en el proceso anterior-.

3.4. Lavado:

Se emplea para remover las impurezas presentes en los cristales de sal, empleando agua o salmueras como medio de limpieza, sin embargo se debe tener precaución con este proceso debido que el hidróxido de sodio se puede solubilizar, disminuyendo considerablemente el producto final. Por lo tanto para disminuir el tiempo de contacto entre el fluido de limpieza y el producto final, se realiza una filtración al vacío, evitando así la solubilización total de los cristales.

Para esta operación se emplean bandas de vacío. La filtración de la solución de limpieza se realiza sobre una tela soportada en una banda, los cuales son filtros continuos, empleándose aspersores de la solución en este caso agua en contracorriente respecto a la banda reduciendo el consumo de agua.

3.5. Apilamiento:

La sal obtenida luego del proceso de lavado se clasifica de acuerdo con su tamaño de partícula y se apila según el grosor del cristal, de igual manera se establecen punto de corte de calidad para la sal obtenida y se clasifica según su calidad química para las diferentes aplicaciones en el mercado, desde un grado analítico, hasta un grado alimentario, o como materia prima de otros compuestos.

3.6. Envase:

De acuerdo con la clasificación hecha en el apilamiento respecto al tipo de sal y del mercado al cual vaya dirigida el producto: en bolsa, bote, caja o saco, o se maneja a granel.

4. Bibliografía

Navarro, Francesc. Enciclopedia Practica Planeta, volumen 4. Colombia, Planeta internacional S.A., 1993. Pág. 996.

Lozano García, Carlos Andrés. Adecuación y rediseño de un sistema de cristalización de sal. Colombia, Universidad del Valle, 1997. Pág 1-27, 114-156.

Cabazos Ceballos, Jesús Silverio. Perfil comercial de la sal. México, Universidad del Valle, 1997. Pág. 25, 26.