Joan Alexander Padilla Edna Lucia Díaz
El HCl puede prepararse de diversos modos; los dos métodos más importantes y más usados son los siguientes: Industrialmente el acido clorhídrico se fabrica tratando el cloruro sódico con ácido sulfúrico concentrado en grandes retortas de hierro colado. La reacción trascurre en dos etapas; la primera se desarrolla a temperatura relativamente baja, y produce bisulfato sódico (SO4HNa) y acido clorhídrico (HCl); una vez terminada la primera fase, la mezcla de SO4HNa y ClNa se lleva a una retorta, donde se calienta al rojo, produciéndose la segunda reacción: ClNa + SO4HNa SO4Na2 + ClH (+ Q)
Por combinación directa de hidrógeno y cloro, obtenidos como subproductos en la fabricación del hidróxido sódico. El cloro se quema en exceso de hidrógeno, o de gas natural, en mecheros especiales.
La fabricación de hcl, consta de dos operaciones esenciales: Se obtiene una fase gaseosa con elevado porcentaje de ácido, realizándose generalmente en local cerrado.
Se realiza al aire libre, con la misión de absorber por agua el acido producido.
Pueden ser de calefacción directa o indirecta, y maniobradas a mano o mecánicamente.
HORNO DE REVERTERO
Consta de cubetas y solera separadas por un registro, esta cubierta por una bóveda de material antiácido, y va calentada por un hogar instalado en la parte inferior y en ella se introduce la sal y el sulfúrico, de concentración 60° Bé, es decir , procedente de la fabrica de sulfúrico previamente calentado a 90-100°.
HORNOS DE MUFLA
Este tipo de horno es análogo al anterior, pero con la solera cerrada verificándose la calefacción por el envolvimiento total de los gases calientes; este tipo de horno solo tiene un hogar por mufla.
HORNOS DE MUFLA FIJA
Consta de un hogar cuyos humos rodean una caldera de fundición; la cual esta atravesado por el eje de un agitador de fundición cuyos rastrillos no rozan con el fondo con el fin de que quede un capa de sulfato protegiendo al material de la caldera del contacto de los gases desprendidos durante la Rx.
HORNO BERLINÉS O DE MEYER
Tiene la ventaja de no consumir fuerza motriz ni mano de obra, pero tan solo efectúa la primera fase de la reacción de manera continua. Consta de una caldera de fundición, con 3 tubuladores en la parte superior; 2 en forma de tolva y una en forma de sifón.
En la técnica industrial moderna se tiende de nuevo a los hornos de mufla a los que se acoplan gasógenos, adaptándose mecanismos de agitación. Usando muflas de fundición el ataque seria tan fuerte que su duración resultaría muy corta; las de material antiácido su poca conductividad térmica disminuiría notablemente el rendimiento de la calefacción . Actualmente se ha resuelto ambas acciones expuestas empleando como material de construcción el carborundo (carburo de silicio), que resiste bien a la acción de los vapores ácidos y posee elevada conductividad térmica. Induschimie, de Bruselas.
En
1850, Hargreaves, contramestre en una fabrica inglesa de productos químicos, propuso la sustitución del sulfúrico en el procedimiento Leblanc por una mezcla de SO2, aire y agua, que actúa sobre la sal, según:
2ClNa
+ SO2 + H2O + ½ O2
SO4Na2 + 2ClH
Inconvenientes
diversos, que en un principio obstaculizaron el desarrollo de este procedimiento, se resolvieron con el apoyo económico del industrial Robinson, quien colaboró también personalmente en el perfeccionamiento del mismo, llegando a implantarlo en instalación industrial en 1870, con ventajas apreciables cuando se trata de grandes producciones y trabajo continuo. El balance térmico del proceso se determina considerando que para producir el SO2 la reacción es:
2S2Fe
+ 5 ½ O2 57,6 cal
FeO3 + 4SO2 + 419.8cal 191 cal 71,6x4cal
Calor referido a una mol de SO2 --419,8÷4=104,95 calorías. Los calores de formación de los componentes de la reacción fundamental son: 2 ClNa + H2O + ½ O2 + SO2 ------SO4Na2 + 2ClH + 45,2 cal 2 x 97,3 59 71,6 326,4 2 x 22 Que añadido a las 104,95 desarrolladas en la formación del SO2 dan un total de 150,15 calorías desprendidas en la formación de cada mol-gramo de sulfato sódico. Conociendo la composición y Ce. de los componentes de la fase (g-s) que salen de los hornos podremos determinar el número de calorías arrastradas y perdidas para el proceso que son de orden 61,54 , y el calor disponible en el conjunto de la reacción del procedimiento Hargreaves-Robinson será 150,1561,54=88,61 calorías; por lo tanto, haciendo uso de aparatos bien aislados térmicamente, no será necesario una vez iniciada la reacción consumo de combustibles e incluso, en ciertos casos, convendrá enfriar la masa para evitar la fusión de la sal a 772ºC o del sulfato a 860ºC.
Es preciso disponer la sal en bloques porosos
La sal pulverizada conducida por un tornillo sin fin (T) cae a la tolva de un molino de cilindros
Es sometida a la acción del vapor de agua y comunicada asi una humedad determinada.
Se extiende sobre un trasportador de cadena que la distribuye uniformemente en capa de25-30 mm de espesor gracias a la acción de unos rodillos de fundición;
La ancha capa formada es cortada por cuchillas (C) circulares verticales en bandas longitudinales de 9 cm de ancho, una guillotina (G) las corta luego transversalmente, dando cuadrados de la misma anchura.;
Moldeadas las placas de sal pasan por un secadero (S) con hogar independiente que las seca y da consistencia.
La sal así preparada pasa automáticamente por sestas de hierro a los aparatos productores de HCl, que constan de grandes cilindros de fundición de 5m de diámetro y 4m de altura montados en baterías de 8 a 12 elementos.
Por
el balance térmico vimos que las reacciones son exotérmicas, luego una vez iniciado el proceso debería continuar por sí solo, pero en la práctica las pérdidas de calor por radiación, convección, etc. son superiores a las calorías producidas por lo que es preciso un consumo de unos 80Kg de hulla por tonelada de sulfato fabricado quemada en los hogares laterales; consiguiendo un buen aislamiento térmico de los aparatos y considerando la continuidad del proceso, se llega en las instalaciones modernas a sensible ahorro de combustible, pudiendo mantenerse la reacción sin aportación de calor exterior.
El vapor de agua contenido en la mezcla reaccionante puede proceder del escape de los motores de la instalación, recalentado a 300ºC, y la circulación de la mezcla se consigue por un aspirador de cuero endurecido. La duración de una renovación completa de la carga en toda la batería (10 elementos) es de unas tres semanas, lo que supone la descarga de un elemento cada dos días, extrayendo el sulfato fabricado de gran pureza por las puertas laterales. Un elemento de 6,5m de diámetro y 3,6m de altura carga 45 Ton, de briquetas produciendo 50-52 Ton de sulfato sódico. Empleando pirita de 48 a 50% de azufre, se obtienen mezclas gaseosas con 8% SO2, Según el estudio de Walgue la fabricación de cien toneladas de sulfato exige 50 de sal, 53 de pirita y 12 de agua inyectada en forma de vapor, mas 40 Ton de hulla. Por cada 100Kg de sal no llega a obtenerse los 62,3 Kg de clorhídrico posibles teóricamente, sino que 57-58 y 110-115 Kg de sulfato según el grado de humedad.
El procedimiento se instala todavía en Inglaterra, Francia y algunas factorías Alemanas; sus ventajas son: Continuidad de trabajo Requiere de escasos cuidados de conservación Reducido consumo de combustibles (12-15% de la cantidad de sulfato contenido) No consume sulfúrico, que siempre encarece el producto, Da sulfato y clorhídrico exentos del sulfúrico; sin embargo, tiene inconveniente que el clorhídrico producido va muy diluido en la corriente de gases procedentes de los hornos de tostación de pirita.
Aparato Niccoli
Consta de una torre T de sección circular o cuadrada en cuya base hay dispuesto un mechero Bunsen B de combustión de hidrogeno y aire, en el que convergen por tubos dispuestos radialmente el cloro y el hidrogeno. El HCl producido se dirige a la condensación por un tubo de cuarzo t montado en la parte superior del aparato. La operación se conduce comenzando por encender el mechero y abriendo sucesivamente los conductos de cloro e hidrogeno, iniciándose la reacción y siendo suficiente el calor desprendido para mantenerla, por lo que una vez comenzada la producción de HCl se apaga el mechero.
