Producción de Carbonato Sódico

Producción de carbonato sódico: Proceso Solvay. Imanol Gaskue Artículos  13 Octubre 2012  Visto: 10697 PRODUCCION DE Na2CO3: PROCESO PRO CESO SO! SO !" "#

El carbonato sódico es un producto que tiene una gran variedad de aplicaciones ho en d!a" donde destacan por e#e$plo su uso co$o pig$ento" agente neutrali%ador o co$o parte de  #abones  detergentes& En un principio '1790( se sinteti%aba $ediante el proceso )eblanc que se $uestra en este diagra$a de bloques:

Este proceso tiene varias desventa#as: •

*e consu$e $ucha energ!a en la etapa de +usión

•

Es un proceso en r,gi$en batch por lo que se necesita $ucha $ano de obra

•

-a lugar ha proble$as a$bientales" a que se libera cloruro de hidrógeno a la at$ós+era

En la actualidad este proceso a a no se aplica a que +ue substituido substituido 'hacia el a.o 1/6( por  el proceso deno$inado *olva& El proceso *olva se lleva a cabo por disoluciones  ello hace que las condiciones de proceso se han $s sencillas  el coste sea $enor& )a instalación *olva se +or$a por cuatro pilares:

1&

olu$na de saturación

2&

olu$na de carbonatación

3&

olu$na recuperadora de a$oniaco

&

4ornos de calcinación

El proceso se reali%a atendiendo al siguiente esque$a donde se pueden visuali%ar los cuatro  puntos anterior$ente $encionados&

$. COU%N" DE S"&UR"CION

En esta '1( colu$na el a$oniaco se adsorbe en la disolución saturada de 5al" para ello utili%ando una colu$na de adsorción de platos& El 5al entra por la parte de arriba  el a$oniaco por la parte in+erior& Esta colu$na est dise.ada para obtener una co$posición de

sal$uera a$oniacal a $edida" es decir" esta dise.ada para adsorber 1&1 $oles de a$oniaco  por cada $ol de 5al&  la sal$uera a$oniacal se le une el a$oniaco diluido en agua obtenido en la '( colu$na de recuperación& l ocurrir esto la disolución de 5al se dilue por lo que la disolución  pasa por un '2( lecho de 5al con el ob#etivo de saturarse& 2. COU%N" DE C"R'ON"&"CION

)a '3( colu$na de carbonatación es una colu$na de adsorción con platos agu#ereados donde se da esta pri$era reacción: NH4+ + CO2 + H2O → NH4HCO3

El bicarbonato de a$onio reacciona a continuación con el cloruro sódico para dar lugar el  bicarbonato sódico: NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl

En este $o$ento la disolución se sobre satura  el bicarbonato de sodio e$pie%a a  precipitar" obteni,ndolo por la parte de deba#o de la colu$na& En la disolución aparece  54l en una $is$a proporción al 5a4O precipitado" el 5al que no ha reaccionado 3 'dado que el rendi$iento de la reacción es del 7(  ta$bi,n aparecen peque.as cantidades de 544O3& 8or la parte superior de la colu$na se retira el O 2 que no ha sido adsorbido ade$s de los gases de co$bustión& eniendo en cuenta que el balance global de las reacciones es eot,r$ico" la colu$na esta re+rigerada a 20;30< para as! +avorecer la precipitación& Esta colu$na tiene dos entradas de O2: una concentrada que proviene de la desco$posición del 5a4O3'que entra por la parte in+erior(  otra diluida que proviene de los gases de co$bustión 'que entra por la $itad de la colu$na(& )a suspensión obtenida por el +ondo pasa por un '/( +iltro donde se separa el solido de la disolución& El solido pasa a un horno $ientras la disolución entra a la colu$na de recuperación de a$oniaco& o$o se ha podido ver la disolución consta de cuatro iones di+erentes: l;" 4O3;" 5a="  54=& 8ara anali%ar la co$posición de la disolución se utili%a el diagra$a de >aenec?e que se presente a continuación:

3. COU%N" RECUPER"DOR" DE "%ONI"CO

Esta colu$na es una '( colu$na de desorción para la recuperación del a$oniaco& on el ob#etivo de liberar el a$oniaco del bicarbonato la colu$na se calienta dando lugar a la siguiente reacción: NH4HCO3 ↔ NH3 + CO2 + H2O

8ara desorber el a$oniaco que esta en +or$a de cloruro se utili%a una base que en este caso es el a'O4(2& 8or la parte de deba#o de la colu$na se introduce vapor para de este $odo arrastrar el a$oniaco liberado& )a corriente que sale por la parte superior 'agua = a$oniaco( se introduce a la colu$na de saturación& En un principio no hace +alta introducir a$oniaco dado que este no se consu$e pero sie$pre ha perdidas" por lo que en ese caso se debe introducir a$oniaco +resco& 8or la parte in+erior se obtiene 5al 'que no ha precipitado(  al2 co$o subproductos& (. )ORNOS DE C"CIN"CION •

4orno para la desco$posición de 5a4O3 '6(

El 5a4O3 se desco$pone t,r$ica$ente 'a 10<( para dar carbonato sódico siguiendo la siguiente reacción: 2NaHCO3 ↔ Na2CO3+ CO2 + H2O

El O2 obtenido se introduce a la colu$na de carbonatación  el carbonato sódico se obtiene co$o producto& •

4orno de desco$posición de aO3 '7( El carbonato clcico se desco$pone a te$peraturas de $as de 1000<" es por eso que se utili%an los gases de co$bustión obtenidos a partir de la que$a de coque 'o gas natural en su de+ecto( para obtener esta te$peratura& @na ve% alcan%ada esa te$peratura en el horno se da la siguiente reacción: CaCO3 → CaO + CO 2 + gases de combustin

)a cantidad de O2 obtenida '$ucho $aor a la obtenida en el proceso anterior( se introduce a la colu$na de carbonatación&

El cal viva se AapagaB con agua obteniendo a'O4(2" el cual se utili%a para la recuperación del a$oniaco& l +inal las $aterias pri$as del proceso *olva son el 5al  aO3  los productos obtenidos 5a2O3  al2& 8or lo tanto" este proceso se puede de+inir de +or$a global de la siguiente $anera: NaCl + Ca CO3 ↔ Na2CO3+ CaCl2

*e puede decir a $odo de esti$ación que 1& tn de 5al" 1 tn de aO3  1 ?g de 543 dan lugar a 1 tn de 5a2O3&