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Proceso de Cloro-SodaProceso de Cloro-Soda
Realizado por:Acosta Kelly
Bracho MarianniTroconis DianaUrdaneta Allan
Universidad del ZuliaUniversidad del ZuliaFacultad de IngenieríaFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Escuela de Ingeniería
QuímicaQuímicaQuímica IndustrialQuímica Industrial
Introducción
En la planta de cloro-En la planta de cloro-soda el Cloro y la soda soda el Cloro y la soda cáustica se producen, cáustica se producen, casi totalmente, por casi totalmente, por
electrolisis de electrolisis de soluciones acuosas de soluciones acuosas de
cloruro de metales cloruro de metales alcalinos.alcalinos.
Materias primas
NaCl es la principal materia prima que se encuentra disponible en la forma de solidó mediante, la excavación de minas o por evaporación de la sal de mar. El Agua desmineralizada (Supra Pura), necesaria para disolver la sal y combinarse con la salmuera agotada para formar salmuera de 300 (gr /l).
Energía eléctrica Trifásica.
Productos, propiedades y usos
Los principales productos obtenidos de la planta de cloro soda son::
Soda Cáustica (NaOH)Soda Cáustica (NaOH)
Cloro (ClCloro (Cl22))
Ácido Clorhídrico (HCl)Ácido Clorhídrico (HCl)
Hidrógeno (HHidrógeno (H22))
Hipoclorito de Sodio Hipoclorito de Sodio (NaClO)(NaClO)
Es un sólido blanco cristalino.Ligeramente turbio en
soluciones. No es inflamable.
No tiene poder explosivo.
Soda Cáustica (NaOH)
Productos, propiedades y usos
Peso molecular: Peso molecular: 40.01g/mol40.01g/mol
Pto. de ebullición: Pto. de ebullición: 1390ºC1390ºC
Pto . de fusión: 318.4ºCPto . de fusión: 318.4ºCDensidad (20ºC): Densidad (20ºC):
2.13Kg/l2.13Kg/lCalor de fusión: 40cal/gCalor de fusión: 40cal/g
Propiedades
CelulosasCerámicaDetergentes y jaboneríasSolventes para limpieza de
tuberíasExplosivos y productos
farmacéuticosAlimentosReactivos de laboratoriosCompuestos para limpiar metalesInsecticidasRemovedores de pinturasRefinación de petróleo y
perforaciónPulpa y papelPurificación de hulla y carbón
Soda Cáustica (NaOH)
Usos
Cloro (Cl2)Propiedades
A presión y temperatura ambiente es un gas más pesado que el aire.
Color amarillo verdoso y olor irritante.
Se licua a presión atmosférica y a la temperatura de -34,6°C, adquiriendo un color amarillo oscuro.
Reacciona con casi todos los metales en ambiente húmedo.
Se disuelve en agua formando soluciones de alto poder oxidante..
Peso molecular 35,46 Punto de ebullición -
34,6°C Punto de fusión -101ºC Densidad relativa
2,5 Temperatura crítica -
144°C Presión crítica 76,1 atm
UsosSolventes refrigerantesComo agente blanqueador en
los hogares en disolución acuosa.
Fabricación de caucho sintético.Preparación de solventes
orgánicos clorados ( cloroformo, tetracloruro de carbono, tricloroetileno, etc).
Producción de óxido de etileno.
Cloro (Cl2)
Hidrogeno (H2)Hidrogeno (H2)PropiedadesPropiedades
En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto
de moléculas diatómicas, H2.
El hidrógeno es la sustancia más inflamable de todas las que se conocen.
El hidrógeno es un poco más soluble en disolventes orgánicos que en el
agua.
A temperaturas ordinarias el hidrógeno es una sustancia poco reactiva a menos que haya sido activado de alguna manera; por
ejemplo, por un catalizador adecuado.
A temperaturas elevadas es muy reactivo.
Peso molecular (g/ mol): 1,00797
Densidad (g/ml): 0,071
Punto de ebullición (ºC): -252,7
Punto de fusión (ºC):-259,2
Hidrogeno (H2)Hidrogeno (H2)UsosUsos
Síntesis del amoniaco.
Rompimiento por hidrógeno (hydrocracking),
y en el tratamiento con hidrógeno para eliminar
azufre
La hidrogenación se utiliza en la manufactura de productos químicos
orgánicos.
Como combustible de cohetes, en
combinación con oxígeno o flúor, y como un propulsor de cohetes impulsados por energía
nuclear.
Propiedades
Solución de cloruro de hidrógeno en agua.
Presenta aspecto cristalino cuando está puro, presenta color amarillento debido a la presencia de hierro, cloro o sustancias orgánicas.
Ataca a todos los metales comunes. Reacciona con metales e hidróxidos formando óxidos metálicos y cloruros respectivamente.
Causa irritación al tener contacto con el en la piel y las membranas mucosas.
Ácido Clorhídrico (HCl)
Peso molecular 36,46 Gravedad específica 1,00045
gr/lt Punto de fusión 114,8 °C Punto de ebullición -84,9°C
Usos
Lavado de metales
Refinación de caña de azúcar
Producción de goma sintética
Producción de glucosa y azúcar de maíz
Almidón Activación de pozos
petroleros.
Ácido clorhídrico (HCl)
Propiedades
Es una solución clara, Es una solución clara, sin sedimentos de un sin sedimentos de un color amarillo verdoso color amarillo verdoso
ligero.ligero. De olor penetrante e De olor penetrante e
irritante.irritante. Es una solución
fuertemente oxidante.
Muy eficaz en el control bacteriológico
y microbiológico.
Hipoclorito de sodio (NaClO)
Usos Desinfección, esterilización, detoxificación,
decoloración y desodorización de aguas industriales, potables y de piscinas.
En proceso de lavado (celulosa, pulpa de papel y Textiles).
Obtención de hidróxido férrico Fe(OH)3, bióxido de manganeso, de nitratos, sulfatos y cianatos (por reacción con los cianuros).
Se emplea como desinfectante y desodorante en lecherías, crecerías, abastecimientos de aguas negras y para propósitos caseros.
Hipoclorito de sodio (NaClO)
Tipos de ProcesosProceso Leblanc
Tres procesos separados que trabajaban en discontinuo
A partir de Cloruro de Sodio y Ácido Sulfúrico se obtienen Sulfato de Sodio y Cloruro de Hidrógeno:
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HClEl Sulfato de Sodio se reduce con coque y se calcina con
caliza, así se obtieneCarbonato de Sódio, Sulfuro de Cálcio y Dióxido de
Carbono:Na2SO4 + CaCO3 + 2 C →Na2CO3 + CaS + 2 CO2
El Carbonato de Sodio puede tratarse con cal apagada para obtener una solución de Hidróxido de Sodio:
Na2CO3 + Ca(OH )2 →CaCO3 + 2 NaOH
Proceso Solvay
Haciendo pasar Amoníaco y Dióxido de Carbono (gaseosos) por una solución saturada de Cloruro de
Sodio se forma Carbonato ácido de Sodio y Cloruro de Amonio (ambos insolubles
NaCl + NH3 + CO2 + H2O →NaHCO3 + NH4ClEl Carbonato ácido de Sodio se separa de la
solución por filtración y se transforma en Carbonato de Sodio por calcinación
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
2 NH4Cl + Ca(OH)2 →2 NH3 + 2 H2O + CaCl2
El Cloruro de Amonio obtenido se hace reaccionar con Hidróxido de Calcio y se recupera Amoníaco
El Hidróxido de Calcio se produce en la misma fábrica por calcinación de Carbonato de Calcio (piedra caliza) y así se
produce el Dióxido de Carbono necesario en la primera ecuación .
CaCO3 → CaO + CO2
Tipos de Procesos
Plantas en Venezuela y a nivel mundial
PEQUIVENEsta diseñada para producir 130
MTMA de Cl2,147 mil TMA de soda y 33 mil TMA de acido clorhídrico.
El principal destino del cloro producido en el Tablazo es para la
planta de vinilos donde se producen las resinas de PCV .
La soda cáustica se envía a las plantas de olefinas e industrias de
detergentes.
Plantas en Venezuela y a nivel mundialPEQUIVEN
El Tablazo utiliza la tecnología de membranas en la cual se emplean dos trenes de producción, cada uno conformado por 36 electrolizadores en los cuales se lleva a cabo el proceso de descomposición electrolítica que tiene como productos cloro (Cl2), soda cáustica (NaOH) e Hidrogeno (H2) utilizando como materia prima la sal común.
Plantas a nivel mundialQUIPAC – Perú
La División Químicos tiene sus centros de operaciones principales en las plantas de Oquendo y Paramonga.
En la planta de Oquendo se produce soda cáustica y cloro.
En la planta química de Paramonga se produce soda cáustica, cloro y los derivados correspondientes.
Ambas plantas emplean el procesos de la electrólisis de la salmuera
Plantas a nivel mundial
Bahía Blanca es el mayor centro petroquímico de la provincia, con una participación de un 58% de la producción provincial, mientras que a nivel nacional, también participa fuertemente con un 45% de la producción del país.
La producción en su mayoría está destinada a la elaboración de PVC
Bahía Blanca- Argentina
Plantas a nivel mundial
Produce Cloro, hidrógeno gaseoso y soda cáustica por electrólisis
empleando membrana de mercurio y el hipoclorito de sodio por
absorción de cloro gaseoso en hidrato sódico.
Italia
Descripción General del Proceso
Descripción Detallada del Proceso en Venezuela Sección de saturación y
tratamiento químico
Tratamiento secundario de la salmuera
Electrolisis de la salmuera
Declorinación de la salmuera agotada
Enfriamiento y secado del cloro
Compresión y licuefacción del cloro
Unidad de acido Clorhídrico
Área del procesamiento del hidrogeno
Concentración de la soda cáustica
Reacciones Químicas
Tratamiento Químico de Salmuera
1. BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaCl
2. Na2CO3 + CaCl2 CaCO3 + 2NaCl
3. 2NaOH + MgCl2 Mg(OH)2+ 2NaCl
Se de be realizar la remoción de calcio y
magnesio ya que estos pueden formar sulfatos
de los mismos .
Reacciones Químicas
Intercambio Iónico
Reacción de purificación de la salmuera:2RCH2NHCH2PO3Na + Ca++ CH2NHCH2PO3)2CaNa2+2Na
Reacción de regeneración de la resina:
(RCH2NHCH2PO3)CaNa2 + 4HCl 2RCH2NHCH2PO3H2 +CaCl+ 2NaCl
RCH2NHCH2PO3H2+2NaOH RCH2NHCH2PO3Na2 + 2H2O
Reacción de conversión de la resina:
Electroquímica del Proceso de Cloro-Soda
eClCl g 22 2
OHHeOH g 222 22
Reacción en el cátodo:
)()()(
)()()(
222
222
acacac
acacac
NaOHOHNa
ClNaNaCl
)(2)(2)()(2)( 222 ggaclac HClNaOHOHNaCl
Reacción Global:
Reacción en el ánodo:
Reacciones Químicas
Subproductos
Electroquímica del Proceso de Cloro-Soda
OHNaClNaOHHCl
HOClHClOHCl
2
22
HOClNaClNaOHCl 2
NaClOHNaClONaOHCl
NaClONaOHCl
5363
442
232
2
Reacción Global
Reacciones Químicas
Destrucción de Cloratos
OHgClHClOHCl 22 )(
OHNaClgClNaClOHCl 223 )(36
Reacciones Químicas
A la salmuera agotada se le adiciona suficiente HCl al 32% para recuperar el
cloro que esta en forma de acido hipocloroso, según la siguiente
reacción:
La salmuera altamente acidificada pasa por mezclador estático y un
reactor de descomposición de cloratos en donde la reacción que se
lleva a cabo es:
Declorinacion de la Salmuera Agotada
El sulfito de sodio líquido y la cáustica se El sulfito de sodio líquido y la cáustica se inyectan a la salmuera pobre para declorinarla inyectan a la salmuera pobre para declorinarla
completamente, descomponer algunos cloratos y completamente, descomponer algunos cloratos y ajustar el pH. Ocurre la siguiente reacción total:ajustar el pH. Ocurre la siguiente reacción total:
El exceso de sulfito puede El exceso de sulfito puede descomponer algunos cloratos en la descomponer algunos cloratos en la
salmuera según la siguiente reacción:salmuera según la siguiente reacción:
Si se desea se puede agregar sulfito de Si se desea se puede agregar sulfito de sodio adicional para descomponer los sodio adicional para descomponer los cloratos adicionales. La reacción es:cloratos adicionales. La reacción es:
OHNaClSONaClNaOHSONa 242232 22
NaClSONaNaClOSONa 42332 33
OHSONaNaOHNaHSO 2424
Reacciones Químicas
Producción de Acido Clorhídrico
El cloro se quema con hidrógeno El cloro se quema con hidrógeno para producir ácido clorhídrico.para producir ácido clorhídrico. El cloro en el gas de cola de El cloro en el gas de cola de
licuación se combina con el cloro de licuación se combina con el cloro de alta pureza de los compresores alta pureza de los compresores
según sea necesario para mantener según sea necesario para mantener la presión de alimentación de cloro.la presión de alimentación de cloro.
Los gases casi puros sufren la Los gases casi puros sufren la siguiente reacción exotérmica:siguiente reacción exotérmica:
HClClH 222
Reacciones Químicas
Celdas de membrana
Definición
Una celda de membrana se puede definir como una cámara que contiene electrodos y electrolitos con la
particularidad de que estas celdas tienen una membrana semipermeable para separar los compartimentos de
ánodo y el cátodo.
En las celdas de membrana se separan los compartimientos con hojas porosas de plástico químicamente activas, que permiten el paso de los iones sodio, pero rechazan los iones oxhidrilo excluyendo los iones OH- y Cl- de la cámara del ánodo, haciendo así un producto mucho más bajo en sal que el obtenido en una celda de diafragma.
Celdas de membrana
Componentes
Un electrodo Un electrodo cargado cargado
positivamenpositivamente (+) te (+) ánodoánodo
Un electrodo Un electrodo cargado cargado
negativamente negativamente (-) (-) cátodo.cátodo.
Un electrolito Un electrolito en el en el
compartimientcompartimiento del ánodo o del ánodo formado por formado por salmuera, salmuera,
denominadodenominado anolito anolito
Un electrolito Un electrolito en la cámara en la cámara
del cátodo del cátodo formado por formado por una solución una solución
de soda de soda cáustica cáustica
denominado denominado catolito catolito
Membrana,Membrana, para para separar el separar el anolito del anolito del catolito. catolito.
Celdas de membrana
Celdas de membrana Separación de iones
Los grupos ácidos de la membrana Los grupos ácidos de la membrana son neutralizados por cationes. son neutralizados por cationes.
Estos cationes son móviles y se Estos cationes son móviles y se desplazan libremente bajo la influencia desplazan libremente bajo la influencia de diferencias de concentración, de diferencias de concentración, temperatura, etc. temperatura, etc.
Los aniones son rechazados por la Los aniones son rechazados por la membrana debido a su carga negativa membrana debido a su carga negativa fija. Esta es la razón fundamental de fija. Esta es la razón fundamental de que la membrana puede transportar que la membrana puede transportar cationes con poca resistencia y ofrecer cationes con poca resistencia y ofrecer una barrera casi impenetrable a los una barrera casi impenetrable a los aniones.aniones.
Celdas de membranaCaracterísticas
Baja permeabilidad a la sal Baja permeabilidad a la sal y al aguay al agua
Alta eficiencia de la corriente Alta eficiencia de la corriente (evitar la migración del ión (evitar la migración del ión
hidroxilo)hidroxilo)
Excelente resistencia Excelente resistencia química al cloro y la química al cloro y la
soda cáusticasoda cáustica
Baja resistencia Baja resistencia eléctricaeléctrica
Buena resistencia Buena resistencia al caloral calor
Buena estabilidad Buena estabilidad dimensionaldimensional
Larga duración Larga duración operacionaloperacional
Condiciones de operación
El principal propósito de las condiciones de operación es mantener el flujo de masa
(iones sodio + agua) dentro de los límites de la capacidad
de transporte de la membrana.
Las condiciones de operación las
selecciona el fabricante de las membranas, con el objetivo de obtener
un mejor rendimiento y tiempo de vida en
todos los electrolizadores.
Celdas de membrana
Temperatura de la celda
La membrana es una solución de electrolitos y al igual que éstos, su conductividad aumenta con el incremento de la
temperatura
El rango de operación recomendado oscila entre 80 y 95 ºC.
A temperaturas mayores de 95 ºC, el contenido de
agua en la membrana aumenta, por lo que ésta absorbe agua originando
expansión, arrugas y abombamiento.
La disminución de la temperatura de la celda
(por debajo de los 80 ºC), puede ocasionar que la
diferencia de temperatura a través de la membrana sea muy grande, lo cual
afecta su operación ya que disminuye el transporte de
agua y la conductividad originando un incremento innecesario del voltaje del
electrolizador.
Celdas de membrana
Temperatura de la celda
El rango óptimo de temperatura de
anolito varía entre 85 - 92 ºC.
Generalmente la temperatura del
anolito será de 1 a 5 ºC mas baja que la del catolito, ya
que la temperatura de la salmuera que se alimenta a celdas
es menor, si se compara con la
temperatura de la soda cáustica que
se recircula y entra a tos
electrolizadores.
Celdas de membrana
PH del anolitoLa salmuera que se alimenta a los La salmuera que se alimenta a los
electrolizadores se acidifica para reducir la electrolizadores se acidifica para reducir la concentración de iones hidróxilo en el concentración de iones hidróxilo en el
compartimiento del ánodo.compartimiento del ánodo.
El rango de operación permitido para el PH El rango de operación permitido para el PH de la salmuera ultrapura que se alimenta a de la salmuera ultrapura que se alimenta a
las celdas oscila entre 3 y 10.las celdas oscila entre 3 y 10.
Se debe controlar y monitorear Se debe controlar y monitorear continuamente el flujo de acido clorhídrico, continuamente el flujo de acido clorhídrico, para mantener el PH del anolito mayor de 2.para mantener el PH del anolito mayor de 2.
Durante la operación de un electrolizador, Durante la operación de un electrolizador, el PH del anolito normalmente se encuentra el PH del anolito normalmente se encuentra
entre 3,5 y 4,8.entre 3,5 y 4,8.
Celdas de membrana
Concentración de NaOH producto (catolito)Se recomienda mantener los niveles de concentración Se recomienda mantener los niveles de concentración
de soda en un rango de 30 a 35 % o preferiblemente de soda en un rango de 30 a 35 % o preferiblemente entre 30 y 32 % para obtener un menor consumo de entre 30 y 32 % para obtener un menor consumo de
energía. energía. Valores superior es al Valores superior es al máximo (32 %) aumentan la máximo (32 %) aumentan la tendencia de difusión de los tendencia de difusión de los iones hidroxilo hacia el iones hidroxilo hacia el compartimiento del ánodo, compartimiento del ánodo, originando disminución de originando disminución de la eficiencia de corriente e la eficiencia de corriente e incremento lineal del incremento lineal del voltaje de la celda ya que la voltaje de la celda ya que la conductividad del polímero conductividad del polímero disminuye. disminuye.
La concentración mínima La concentración mínima para la soda se establece para la soda se establece con el fin de asegurar una con el fin de asegurar una buena operación y buena operación y rendimiento de la celda, rendimiento de la celda, debido al transporte en debido al transporte en reverso de agua. El daño reverso de agua. El daño podría ser permanente si podría ser permanente si la concentración cae muy la concentración cae muy bajo (menos del 25 % de bajo (menos del 25 % de hidróxido de sodio); hidróxido de sodio); demasiada agua en la demasiada agua en la membrana causa un membrana causa un excesivo abombamiento, excesivo abombamiento, el cual puede conducir a el cual puede conducir a pliegues (arrugas) y pliegues (arrugas) y problemas mecánicos.. problemas mecánicos..
Celdas de membrana
Calidad de la salmuera de alimentación
Celdas de membrana
Los compartimientos del ánodo y el cátodo son alimentados con 25%
de salmuera y agua respectivamente.
La salmuera debe estar perfectamente purificada para
evitar problemas tanto en el ánodo como la salmuera, para esto es común incluir un Ion extra para
precipitar las impurezas.
Concentración de NaCl en el analito
Se establece como un rango normal de Se establece como un rango normal de operación para un electrolizador, una operación para un electrolizador, una
concentración de NaCl en el anolito de 190 a 230 concentración de NaCl en el anolito de 190 a 230 g/l. g/l.
El limite inferior lo define el hecho de que a El limite inferior lo define el hecho de que a concentraciones menores pasa mas agua hacia la concentraciones menores pasa mas agua hacia la membrana o el transporte de masa a través de la membrana o el transporte de masa a través de la
misma.misma.
En la operación se desea citar que se exceda la En la operación se desea citar que se exceda la capacidad de la membrana, el valor mínimo de capacidad de la membrana, el valor mínimo de concentración de NaCl limita este flujo masico.concentración de NaCl limita este flujo masico.
Celdas de membrana
Diferencia de presión entre los colectores de cloro/hidrogeno fuera de especificación .
Este diferencial de presión tiene por Este diferencial de presión tiene por objetivo inmobilizar la membrana y objetivo inmobilizar la membrana y
minimizar las fluctuaciones, vibraciones minimizar las fluctuaciones, vibraciones que aumentan el voltaje que por periodos que aumentan el voltaje que por periodos
extensos podrían causar declive extensos podrían causar declive acelerado en la eficiencia de corriente y acelerado en la eficiencia de corriente y
fallas. fallas.
Celdas de membrana
Celdas de membranaDiferencia de presión entre los colectores de cloro/hidrogeno fuera de especificación Para una eficiente operación de la membrana, Para una eficiente operación de la membrana, la presión en el cabezal de hidrógeno debe ser la presión en el cabezal de hidrógeno debe ser
mayor que la presión en el cabezal de cloro.mayor que la presión en el cabezal de cloro.
Se recomienda 75 mm de columna de H2O Se recomienda 75 mm de columna de H2O para el colector de hidrógeno y 0 mm de para el colector de hidrógeno y 0 mm de
columna de agua para el colector de cloro. columna de agua para el colector de cloro.
Los rangos de operación permisibles se Los rangos de operación permisibles se encuentran entre 25 y 150 mm de columna de encuentran entre 25 y 150 mm de columna de
agua para el lado cátodo y -25 a 50 mm de agua para el lado cátodo y -25 a 50 mm de columna de agua para el lado ánodo.columna de agua para el lado ánodo.
Densidad de la corriente
El límite permisible de densidad de corriente para la operación de El límite permisible de densidad de corriente para la operación de los electrolizadores es 1.5 - 4.0 KA/m2.los electrolizadores es 1.5 - 4.0 KA/m2.
El límite superior de la El límite superior de la densidad de corriente está densidad de corriente está
relacionado con la capacidad relacionado con la capacidad de transporte de la membrana. de transporte de la membrana.
Las membranas operan Las membranas operan exitosamente a densidades exitosamente a densidades de corriente de 4 KA/m2; a de corriente de 4 KA/m2; a
densidades mayores la densidades mayores la distribución de corriente se distribución de corriente se
hace más crítica. hace más crítica.
Si la densidad de la corriente Si la densidad de la corriente es excesiva, encelen originar es excesiva, encelen originar ampollas en el área activa de ampollas en el área activa de
la membrana.la membrana.
La eficiencia de la corriente puede La eficiencia de la corriente puede declinar a densidades de corriente declinar a densidades de corriente inferiores el mínimo establecido y inferiores el mínimo establecido y
afectar también la pureza de la afectar también la pureza de la sosa cáustica.sosa cáustica.
Celdas de membrana
Celdas de mercurio
La celda es un recipiente en La celda es un recipiente en forma de caja.forma de caja.
El separador consiste en un tanque de El separador consiste en un tanque de solución de sosa cáustica que contiene solución de sosa cáustica que contiene empaques o enrejado de grafito. empaques o enrejado de grafito. Los ánodos de grafito están localizados en Los ánodos de grafito están localizados en la parte inferior y están conectados a los la parte inferior y están conectados a los bujes de corriente, y en el fondo el mercurio bujes de corriente, y en el fondo el mercurio sirve de cátodo.sirve de cátodo.El mercurio se El mercurio se bombea bombea continuamente del continuamente del separador a la celda separador a la celda donde se combina donde se combina con cerca del 0,5% con cerca del 0,5% del Na antes de fluir del Na antes de fluir hacia el separador. hacia el separador.
Celdas de mercurio
La celda se alimenta La celda se alimenta con cloruro de sodio y, con cloruro de sodio y,
con la diferencia de con la diferencia de potencial adecuada, se potencial adecuada, se
produce la reacción:produce la reacción:2Cl 2Cl - 2 e → Cl- 2 e → Cl22
Hg + 2 Na + 2 e → NaHgHg + 2 Na + 2 e → NaHg
A continuación se procede a la descomposición de la A continuación se procede a la descomposición de la amalgama formada para recuperar el mercurio. amalgama formada para recuperar el mercurio.
produciéndose las reacciones:produciéndose las reacciones:HH22O + 1e O + 1e →→ 1/2H 1/2H22 + OH + OHNaHg – 1e NaHg – 1e →→ Na + Hg Na + Hg
De esta forma el mercurio se regenera y puede reutilizarse.
Celdas de diafragma
Las celdas de diafragma contienen un diafragma, Las celdas de diafragma contienen un diafragma, generalmente hecho de fibras de asbesto, para generalmente hecho de fibras de asbesto, para
separar el ánodo del cátodo. Esto permite que los separar el ánodo del cátodo. Esto permite que los iones pasen a través de él por migración eléctrica, iones pasen a través de él por migración eléctrica,
pero reduce la difusión de los productospero reduce la difusión de los productos..
Los ánodos, por lo general, se han hecho de grafito, Los ánodos, por lo general, se han hecho de grafito, y los cátodos, de hiero fundido.y los cátodos, de hiero fundido.
Los diafragmas permiten la construcción de celdas Los diafragmas permiten la construcción de celdas compactas, de resistencia disminuida, por lo que los compactas, de resistencia disminuida, por lo que los
electrodos tienen que colocarse juntos.electrodos tienen que colocarse juntos.
Los diafragmas se obstruyen con el uso, lo que se Los diafragmas se obstruyen con el uso, lo que se manifiesta por una mayor caída de voltaje y por una manifiesta por una mayor caída de voltaje y por una
presión hidrostática más alta en la alimentación de la presión hidrostática más alta en la alimentación de la salmuera, por lo que deben reemplazarse con salmuera, por lo que deben reemplazarse con
seguridad.seguridad.
Una gran ventaja de la celda de diafragma es que puede funcionar con salmuera diluida (20%), bastante
impura.
Celdas de diafragma
Mercurio Diafragma Membrana
Densidad de Corriente de Operación( k A/m2)
8 - 13 0.9 - 2.6 3 - 5
Voltaje de la Celda (V) 3.9 - 4.2 2.9 - 3.5 3.0 - 3.6
Concentración de NaOH (% peso) 50 12 33-35
Consumo de Energía ( kWh/MT Cl2) a una densidad de
corriente de (kA/m2) 3360 (10) 2720 (1.7) 2650 (5)
Consumo de vapor kWh/MT Cl2) para concentración
de 50% NaOH 0 610 180
Comparación entre Celdas
PLANTA DE CLORO SODA-BASES DE DISEÑOLICENCIANTE: OXITECH
PRODUCCIÓN:377 TMD CLORO GASEOSO180 TMD CLORO LICUADO
30 TMD HCl (100%)436 TMD SODA CAUSTICA, EFICIENCIA DEL 94,5%
11,6 TMD HIDRÓGENO GASEOSO
SALA DE CELDAS:
DOS CIRCUITOS ELECTRICOS36 ELECTROLIZADORES/CIRCUITO
30 CELDAS/ELECTROLIZADOR180 KA MAXIMO ( MINIMO 90 KA REQUERIDOS EN LA
OPERACIÓN NORMAL4 KA/m2 MAXIMO DE DENSIDAD DE CORRIENTE ( 2 KA/m2
MINIMO)
Variables criticas en electrolizadores
