PRODUCCIN DE CIDO SULFRICO
El cido sulfrico se encuentra disponible comercialmente en un
gran nmero de concentraciones y grados de pureza. Existen dos
procesos principales para la produccin de cido sulfrico, el mtodo
de cmaras de plomo y el proceso de contacto. El proceso de cmaras
de plomo es el ms antiguo de los dos procesos y es utilizado
actualmente para producir gran parte del acido consumido en la
fabricacin de fertilizantes. Este mtodo produce un cido
relativamente diluido (62%-78% H2SO4). El proceso de contacto
produce un cido ms puro y concentrado, pero requiere de materias
primas ms puras y el uso de catalizadores costosos. En ambos
procesos el dixido de azufre (SO2) es oxidado y disuelto en agua.
El dixido de azufre es obtenido mediante la incineracin azufre,
tostando piritas (Bisulfuro de Hierro), tostando otros sulfuros no
ferrosos, o mediante la combustin de sulfuro de hidrogeno (H2S)
gaseoso.Proceso de cmaras de plomo
Diagrama del proceso de cmaras de plomoEs el proceso de cmaras
de plomo dixido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra por la parte
inferior de un reactor llamado torre de Glover donde es lavado con
vitriolo nitroso (cido sulfrico con oxido de nitrgeno (NO) y dixido
de nitrgeno (NO2) disueltos en l), y mezclado con oxido de nitrgeno
(NO) y dixido de nitrgeno (NO2) gaseosos. Parte de dixido de azufre
es oxidado a tritxido de azufre (SO3) y disuelto en el bao cido
para formar el cido de torre o cido de Glover (aproximadamente 78%
de H2SO4).SO2+ NO2NO + SO3SO3+ H2OH2SO4(cido de Glover)De la torre
de Glover una mezcla de gases (que incluye dixido y tritxido de
azufre, xidos de nitrgeno, nitrgeno, oxigeno y vapor) es
transferida a una cmara recubierta de plomo donde es tratado con ms
agua. La cmara puede ser un gran espacio en forma de caja o un
recinto con forma de cono truncado. El cido sulfrico es formado por
una serie compleja de reacciones; condensa en las paredes y es
acumulado en el piso del la cmara. Pueden existir de tres a seis
cmaras en serie, donde los gases pasan por cada una de las cmaras
en sucesin. El cido producido en las cmaras, generalmente llamado
cido de cmara o cido de fertilizante, contiene de 62% a 68% de
H2SO4.NO + NO2+ H2O2.HNO2HNO2+ H2SO3H2SO4(cido de cmara)Luego de
que los gases pasaron por las cmaras se los hace pasar a un reactor
llamado torre de Gay-Lussac donde son lavados con cido concentrado
enfriado (proveniente de la torre de Glover). Los xidos de nitrgeno
y el dixido de azufre que no haya reaccionado se disuelven en el
cido formando el vitriolo nitroso utilizado en la torre de Glover.
Los gases remanentes son usualmente liberados en la
atmsfera.Proceso de contactoEl proceso se basa en el empleo de un
catalizador para convertir el SO2en SO3, del que se obtiene cido
sulfrico por hidratacin.2 SO2+ O22 SO3SO3+ H2OH2SO4Diagrama del
proceso de contactoEn este proceso, una mezcla de gases secos que
contiene del 7 al 10% de SO2, segn la fuente de produccin de SO2(el
valor inferior corresponde a plantas que tuestan piritas y el
superior a las que queman azufre), y de un 11 a 14% de O2, se
precalienta y una vez depurada al mximo, pasa a un convertidor de
uno o ms lechos catalticos, por regla general de platino o pentxido
de vanadio, donde se forma el SO3. Se suelen emplear dos o ms
convertidores.Los rendimientos de conversin del SO2a SO3en una
planta en funcionamiento normal oscilan entre el 96 y 97%, pues la
eficacia inicial del 98% se reduce con el paso del tiempo. Este
efecto de reducciones se ve ms acusado en las plantas donde se
utilizan piritas de partida con un alto contenido de arsnico, que
no se elimina totalmente y acompaa a los gases que se someten a
catlisis, provocando el envenenamiento del catalizador. Por
consiguiente, en ocasiones, el rendimiento puede descender hasta
alcanzar valores prximos al 95%.En el segundo convertidor, la
temperatura varia entre 500 y 600C. Esta se selecciona para obtener
una constante ptima de equilibrio con una conversin mxima a un
coste mnimo. El tiempo de residencia de los gases en el convertidor
es aproximadamente de 2-4 segundos.Los gases procedentes de la
catlisis se enfran a unos 100C aproximadamente y atraviesan una
torre de leum, para lograr la absorcin parcial de SO3. Los gases
residuales atraviesan una segunda torre, donde el SO3restante se
lava con cido sulfrico de 98%. Por ultimo, los gases no absorbidos
se descargan a la atmsfera a travs de una chimenea.Existe una
marcada diferencia entre la fabricacin del SO2por combustin del
azufre y por tostacin de piritas, sobre todo si son arsenicales. El
polvo producido en el proceso de tostacin nunca puede eliminarse en
su totalidad y, junto con las impurezas, principalmente arsnico y
antimonio, influye sensiblemente sobre el rendimiento general de la
planta.La produccin de cido sulfrico por combustin de azufre
elemental presenta un mejor balance energtico pues no tiene que
ajustarse a los sistemas de depuracin tan rgidos forzosamente
necesarios en las plantas de tostacin de piritas.
PRODUCCIN DE CIDO NTRICO (I)El cido ntrico, HNO3, (tambin
conocido por sus nombres ancestrales como Aqua Fortis o Spirit of
Nitre) es en la actualidad uno de los cidos ms usados tanto a nivel
industrial como a nivel de laboratorio; su produccin anual en los
ltimos aos asciende a 60 millones de toneladas. El proceso
industrial ms frecuente para la produccin del cido ntrico est
basado en la oxidacin cataltica del amoniaco, proceso patentado por
vez primera por el qumico alemn Wilhelm Ostwald en
1902.CARACTERISTICAS Y PROPIEDADESEl cido ntrico es un lquido
incoloro en condiciones ambientales (en ausencia de agua) que se
descompone lentamente por accin de la luz, adoptando una coloracin
amarilla por el NO2que se produce en la reaccin.4HNO3 4NO2+ 2H2O +
O2El cido ntrico anhidro posee una densidad de 1,522 kg/m3, un peso
molecular de 63,0 g/mol y su frmula estructural es la siguiente: El
HNO3es miscible con agua en todas proporciones y forma un azetropo
con l a la composicin de 68% cido ntrico y 32% agua. Cuando la
concentracin de cido ntrico en la disolucin se encuentra por encima
del 86%, se adjunta el apellido fumante al cido. Se diferencian
entre cido ntrico fumante rojo o blanco, en funcin de la cantidad
de dixido de nitrgeno en la disolucin. Se denomina cido ntrico
fumante rojo cuando contiene un mnimo de 10% en NO2y blanco, cuando
contiene 0,5% de NO2y no ms de 2% de agua. En funcin de la
composicin de la disolucin varan las propiedades fsicas de la
misma, tal como se puede observar en la siguiente tabla:Tabla
1.Propiedades fsicas de las diferentes disoluciones de cido
ntrico.Propiedadc. ntrico 100%Acetropo con agua (68% c.) c. ntrico
rojo fumante
P. de ebullicin (C) (1atm) 84121,860
P. de fusin (C)-41,6-41 -52
Presio de vapor (mmHg)62 42 103
El cido ntrico es uno de los cidos ms fuertes desde el punto de
vista inico pero lo que de verdad lo caracteriza qumicamente es su
capacidad oxidante, que se manifiesta sobre casi todos los metales
excepto en el caso del oro y el platino.El cido ntrico, a pesar de
no ser combustible facilita la combustin de otras sustancias. As,
el HNO3reacciona violentamente con sustancias orgnicas como
acetona, cido actico, anhdrido actico, alcoholes, etc. causando
riesgo de fuego y explosin. Del mismo modo, puede ser agente de
reacciones explosivas si se mantiene en presencia de polvos
metlicos, carburos o sulfuro de hidrgeno.Adems de su capacidad
corrosiva, cabe destacar su toxicidad ya que una exposicin
prolongada puede provocar daos importantes en el tejido blando de
las fosas nasales, las vas respiratorias, el tracto respiratorio,
el tracto digestivo y los pulmones. En suma, el contacto con l
puede ser causa de irritaciones y quemaduras agudas. En las zonas
donde es manipulado, se necesita tanto una ventilacin adecuada as
como una correcta proteccin corporal (usando trajes de proteccin y
pantalla facial). En caso de darse su vertido accidental, el cido
debe neutralizarse con arena o tierras inertes.El cido ntrico se
almacena normalmente en tanques cubiertos de fondo plano, hechos de
acero (de bajo carbono austentico) inoxidable, instalados en las
zonas provistas de sistemas de contencin adecuados.Las principales
emisiones que genera la manufactura del cido ntrico consisten en
xidos de nitrgeno, trazas de amoniaco y cido ntrico, siendo el
NO2el compuesto ms txico generado en la produccin.APLICACIONESEl
cido ntrico, como ya se ha resaltado en el anterior apartado, es
uno de los cidos ms importantes desde el punto de vista de
aplicacin industrial, pues es consumido en grandes cantidades
dentro del sector. A partir de la Figura 1 se pude coger una idea
de las aplicaciones que posee este cido y en qu porcentaje se
aplica en cada una de ellas.
Figura 1.Aplicaciones del acido ntrico en el sector
industrial.Alrededor del 60% de la produccin mundial de cido ntrico
se emplea para la fabricacin de nitrato de amonio, usado bien como
fertilizante o como materia prima para la obtencin de explosivos
mineros. En torno a un 15% de la produccin se dedica a fabricacin
de fibras sintticas, el 10% a la fabricacin de steres de cido
ntrico y nitroderivados tales como: nitrocelulosa, plvora, pinturas
acrlicas, nitrobenceno, nitrotolueno, acrilonitrilos, etc y el 1,5%
a la obtencin de isocianatos (poliuretanos). En un porcentaje menor
tambin es utilizado para diversas aplicaciones que se mencionan
acto seguido.Debido a la capacidad oxidante del cido ntrico, es muy
eficaz en la purificacin de metales de sus respectivos minerales.
Por otro lado, tambin es utilizado en la obtencin de uranio,
manganeso, niobio, circonio o cido fosfrico (acidificando la roca
fosfrica).Una aplicacin muy interesante es la mezcla de cido ntrico
con cido clorhdrico para producir agua regia. Esta disolucin es una
de las pocas disoluciones capaces de disolver el oro y platino, y
que a su vez se puede utilizar para purificar ambos metales.Otra de
las aplicaciones de este cido es la de generar artificialmente un
efecto de antigedad en muebles de pino a partir de una disolucin de
aproximadamente 10% de cido ntrico en agua. Este proceso produce un
color "gris-oro" para la madera que no es muy diferente al color de
la madera envejecida con otros tratamientos.Asimismo, mezclas
acuosas de cido ntrico 5-30% y cido fosfrico 15-40% se utilizan
comnmente para la limpieza de alimentos y equipamiento de ordeo con
el fin de eliminar los compuestos de magnesio y calcio
precipitado.Entre sus aplicaciones a nivel de laboratorio, es
utilizado para anlisis por espectrometra de absorcin atmica de
llama e ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) de
diferentes metales, debido a su capacidad de disolverlos. Adems de
ello, el cido ntrico es aplicable para limpiar los materiales de
vidrio del laboratorio. INTRODUCCIN A LA PRODUCCIN DE CIDO
NTRICOAunque la qumica bsica del proceso de obtencin de cido ntrico
no ha cambiado en los ltimos cien aos, el desarrollo de la
tecnologa ha dado lugar a plantas ms eficientes, compactas y
amigables con el entorno.A lo largo de la historia reciente se han
propuesto diversas rutas de sntesis; entre ellos se encuentra el
proceso Birkeland-Eyde (inventado a comienzos del siglo XX), que
consiste la combinacin directa del oxgeno y nitrgeno atmosfricos en
un arco elctrico. La implatacin de dicha tecnologa no tuvo xito
debido a sus elevados costes energticos.A nivel de laboratorio, el
cido ntrico se puede preparar calentando nitrato de potasio con
cido sulfrico concentrado en un recipiente de vidrio, siguiendo la
reaccin (2). KNO3+ H2SO4 KHSO4+ HNO3 Los vapores de cido ntrico se
condensan en un receptor, que es enfriado por agua tal como se
aprecia en la Figura 2.
Figura 2.Esquema de la produccin de cido ntrico a nivel de
laboratorio.Hoy en da, como ya se ha mencionado al comienzo del
trabajo, el proceso utilizado para la generacin de cido ntrico se
basa en la oxidacin del amoniaco en presencia de un catalizador y
una posterior absorcin en agua de los xidos de nitrgeno generados
para producir el producto en custin. Este proceso fue llevado a
cabo por vez primera en 1838 por C. F. Kuhlmann, sin embargo, este
descubrimiento no fue comercializado debido al elevado coste del
amoniaco en comparacin con el salitre de Chile (compuesto por
nitrato de sodio). No obstante, los avances en la sntesis del
amoniaco a partir del proceso Haber-Bosch le dieron al proceso un
impulso importante, abaratando los costes de la materia prima y
favoreciendo la implatacin de esta tecnologa en las primeras dcadas
del siglo XX.En la actualidad, se puede producir cido ntrico dbil,
con una concentracin entre 30-70%, y cido ntrico de concentraciones
superiores al 90%. En el siguiente artculo me centrar en la
obtencin del cido ntrico dbil, poniendo nfasis en las diferentes
etapas que constan en su produccin as como en las diferentes
tecnologas que se4 e4mpl4ea4n o se han empleado en su obtencin.
cido clorhdrico
Elcido clorhdricoes un compuesto qumico, formado por
unadisolucinen agua del compuesto gaseoso HCl (cloruro de
hidrgeno). El cido clorhdrico recibe una infinidad de nombres
diferentes, nombres que cambian incluso dependiendo de la zona, as
por ejemplo tenemos el cido muritico, que es como se le conoce en
Amrica, el aguafuerte, como nombre comn en Espaa o tambin espritu
de sal, cido de sal, cido clrico, cido marino, etc.El cido
clorhdrico, presenta como caractersticas principales su alto poder
corrosivo y cido, adems se encuentra en estado lquido al ser una
disolucin acuosa con una cierta tonalidad amarillenta muy leve. El
gas pesa ms que el aire y tiene un olor que irrita bastante las
mucosas. Suele ser tratado en qumica como un cido fuerte, pues se
disocia totalmente en la disolucin acuosa; generalmente viene usado
como reactivo. Su pH suele ser ms bajo de 1, por lo que es
peligroso e incluso letal para el ser humano si se ingiere, aunque
sea una pequea cantidad.Cuando ste se encuentra a una temperatura
ambiente, su estado es gaseoso, pero no es inflamable, aunque si lo
exponemos al aire, formar vapores de un color blanco bastante
densos y corrosivos, como los gases que desprenden los volcanes,
entre los que se encuentra el HCl. Adems el gas tambin se forma al
quemar algunos tipos de plsticos, y en cuanto llega al contacto con
agua, tiene lugar la formacin del HCl.A parte de su uso como
reactivo, el cido clorhdrico tiene numerosos usos, como por
ejemplo, en la limpieza o tratamiento de metales, para tratar el
cuero, y en la fabricacin de numerosos y variados productos en la
industria.Histricamente, el cido clorhdrico se obtuvo por vez
primera en torno al ao 800 por el alquimistaYabir Ibn Hayyan, al
mezclar la sal de uso comn concido sulfrico(vitriolo). En la
antigedad, los alquimistas denominaban al cido clorhdrico como
espritu de sal. En Europa, a lo largo de la Revolucin Industrial,
la gran demanda existente por las sustancias de tipo alcalinas no
haca ms que crecer, as el proceso creado por el qumico francs
Nicolas Leblanc con la finalidad de obtener dichas sustancias ms
fcilmente, hizo posible que sustancias como la sosa, al ser usadas
con H2SO4, caliza y carbn, desprendieses cloruro de hidrgeno, que
en aquel momento era una producto llamado de desecho, siendo
liberado a la atmsfera. Esto fue as hasta el ao 1863, cuando por
obligacin, las industrias empezaron a verter los gases producidos
por la sosa en agua, con lo que se consigui producir cido
clorhdrico a gran escala.Cuando comenz el siglo XX, el proceso de
Leblanc, entr en desuso, siento sustitudo por el llamado proceso
Solvay, el cual no consegua cido clorhdrico como el anterior
proceso, y ya el HCl era bastante utilizado como un producto ms en
la qumica, por lo que pronto se tuvieron que desarrollar otros
procesos para su obtencin, los cuales llegan incluso a uso actual.
Hoy en da la gran parte del cido clorhdrico que se consigue, se
hace absorbiendo el HCl que se libera de procesos qumicos en la
industria para la produccin de otros compuestos.Qumicamente, el
cido clorhdrico es un cido de tipomonoprtico, es decir, que
solamente libera un protn (H+). Cuando se encuentra en disolucin
acuosa, dicho ion se enlaza a una molcula de H2O, dando lugar a la
produccin de un ion de oxonio (H3O+), siguiendo la reaccin:HCl +
H2O H3O+ + Cl-Junto al oxonio, tambin se da la formacin de otro
ion, el cloruro (Cl-). Es por ello que el cido clorhdrico puede ser
utilizado en las preparaciones de sales de cloruros. El HCl es un
cido considerado fuerte, pues cuando se encuentra en agua, sufre
una disociacin completa.Este tipo de cidos, poseen una constante de
disociacin de tipo cida (Ka), la cual nos da referencia del nivel
que posee en cuando a la disociacin en agua se refiere. Para un
cido como es el HCl, la Ka cuanta con un valor bastante alto. De
todos los cidos fuertes similares al HCl que existen, es ste el
nico que no participa o no produce reacciones de tipo redox. As
podemos decir, que es un cido fuerte no muy peligroso para trabajar
con el, si lo comparamos con los dems, adems las soluciones de HCl
que cuentan con unas concentraciones medias, suelen ser altamente
estables, consiguindose mantener con el tiempo, por lo que se
pueden preparar y conservar para una posterior utilizacin. Todo
esto, junto con que se puede conseguir como reactivo en estado
puro, hacen que el HCl sea un magnifico reactivo para acidificar,
as como un valorante cido estupendo en procesos volumtricos. Se usa
mucho en anlisis qumico para volumetras y para la digestin de
diversas muestras analticas. Tambin se usa para la disolucin de
algunos metales.Tiene numerosos usos, debido a que es un cido
fuerte econmico y voltil. Su uso ms comn es el de la eliminacin de
los restos de caliza, proceso en el cual se libera CO2 y agua tras
la formacin de cloruro clcico. En la rama de la qumica orgnica, el
HCl, viene usado a veces para sintetizar cidos orgnicos. Aplicacin
importante para el HCl es tambin la participacin para regenerar
resinas con un intercambio inico.En otras industrias como la
alimentaria, el HCl se utiliza en algunas producciones como por
ejemplo para producir gelatina, gracias a que disuelve las partes
seas.A pesar de ser altamente utilizado, no est exento de efectos
nocivos para nuestra salud, pues el HCl a adems de corrosivo es
bastante irritante para cualquier mucosa o tejido que se encuentre
en su contacto o inhalacin. Provocando desde dolor de garganta
hasta asfixia dependiendo del tiempo de exposicin. A algunas
personas sensibles les produce reacciones inflamatorias.Cuando el
HCl se ve mezclado con leja, u otros agentes de tipo oxidante, se
produce un gas txico de cloro. Siempre dependiendo de la
concentracin del cido que se utilice y de la exposicin a el, puede
provocar desde una leve irritacin, hasta serias quemaduras, ya sea
en la piel como en ojos u otras zonas. Una exposicin a largo plazo
aunque sea a niveles pequeos, provocar problemas en la respiracin,
irritaciones de mucosas y adems en los dientes, los cuales
decolorar.Losjugos gstricosque se encuentran en nuestros estmagos
tiene un contenido en HCl de en torno a un 3%, lo que le otorga un
papel de coenzima en la digestin de alimentos, para digerir
protenas y en la hidrlisis de los polisacridos que podamos ingerir
a travs de la dieta. El HCl del estmago es producido por las clulas
parietales del estmago, el cual est protegido frente a la accin de
dicho cido, pero cuando alguno de los procesos de proteccin fallan,
se producen las conocidas lceras de estmago.
cido clorhdrico - PRODUCCION- PROCESO DE PRODUCCIN Principio
cido clorhdrico se puede fabricar ya sea intencionadamente o como
un subproducto. Sin embargo, el volumen de cido clorhdrico
fabricado como un subproducto es tan importante que el cido
clorhdrico no es a menudo producido a propsito. Solvay comercializa
cido clorhdrico como los siguientes grados:Proceso o quemador
(sntesis directa inorgnico),o de subproductos orgnicos de sntesis o
la incineracin de residuos.
Proceso quemador El cloro y el hidrgeno reaccionan
exotrmicamente para formar cloruro de hidrgeno gaseoso como
sigue:Cl2 + H2 2 HCl Ambos gases pasan a travs de una boquilla de
quemador, y se encienden en el interior de una cmara de combustin
de grafito,que es enfriado por agua. El gas cloruro de hidrgeno
producido se enfra, y se absorbe en agua para dar cido clorhdrico a
la concentracin deseada.Orgnica de subproductos de sntesis El cido
clorhdrico se hizo durante la cloracin de los productos orgnicos de
la siguiente manera:RH + Cl2 HCl RCl +donde R es sinnimo de
productos orgnicos y RCl es sinnimo de productos orgnicos clorados,
tales como cloruro de metilo ,cloruro de metileno, cloruro de
alilo, etc. El cido clorhdrico tambin se realiza durante la
fluoracin de productos orgnicos clorados para la fabricacin de
(hidro) clorofluorocarbonos como sigue:RCl + HF RF + HCldonde RCl
significa cloroformo, tricloroetano, etc y RF significa (hidro)
clorofluorocarbonos tales como HCFC-Incineracin de Residuos
Orgnicos El cido clorhdrico se realiza durante la incineracin, a
altas temperaturas, de los desechos clorados comode la siguiente
manera:CYH (2z + 1) Cl + (y + z / 2) O2 y CO2 + H2O + z HCldonde
RhCl son inutilizables subproductos, disolventes clorados tales
como monmero vinylchlorid, etc.__
