UNIJUI Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do SulDCEEng Departamento de Cincias Exatas e Engenharias

A FABRICAO DA SODA CUSTICA

Rafaela Letcia Fernandes RG 108330Sandi Rieger RG 106707IJU1 semestre/2014

Rafaela Letcia FernandesSandi Rieger

A FABRICAO DA SODA CUSTICA

Trabalho apresentado Professora Fernanda da Cunha Pereira da disciplina Introduo Engenharia Qumica do curso de Engenharia Qumica da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUI, como quesito parcial de avaliao.

IJU1 semestre/2014INTRODUO

O trabalho de pesquisa elaborado objetiva apresentar melhor conhecimento concernentes indstria de processos qumicos, onde ser estudado o processo qumico desde a matria prima at o produto final. O tema aqui escolhido foi a fabricao da soda custica.A soda custica ou hidrxido de sdio sendo uma das mais importantes atividades econmicas do mundo consumida nos seguintes setores da economia: Papel e Celulose (digesto da madeira), Qumica e Petroqumica (reagente de neutralizao), Alumnio (produo de alumina), Construo Civil, Sabes e Detergentes, Txtil, Metalrgica, Tratamento de gua, Alimentos, Bebidas e Embalagem. O uso domstico mais limitado porque altamente corrosivo, sendo usada para desobstruir encanamentos e sumidouros (fossas spticas), dissolvendo gorduras e sebos.Assim sendo, investigaremos a sua matria-prima, os recursos, o processo qumico utilizado e os resduos.

1 MATRIA-PRIMA

A matria-prima da soda custica ou hidrxido de sdio o sal, proveniente da evaporao solar da gua do mar ou das salmouras dos lagos ocidentais, das minas de sal gema e a partir das salmouras dos poos (injeo de gua em depsitos de sal). A eletrlise do sal produz simultaneamente o cloro e a soda numa proporo de 1 t de cloro para 1,12 t de soda.

2 RECURSOS

Para a fabricao da soda custica os recursos de produo mais relevantes so: a energia eltrica e o sal. O sal pode ser de origem marinha ou extrado das minas de sal-gema. O sal extrado das minas pode ser utilizado diretamente. Por outro lado, o de origem marinha, s pode ser produzido em poucas regies do mundo e o custo de transporte encarece muito o preo final.Para gerar corrente contnua so utilizados os dnamos. As cubas eletrolticas so produzidas pela Diamond-Shamrock, PPG-De Nora, Hooker, Dow, Olin, Solvay, Hoechts-Uhde, Kureha e Toyo-Soda.

Figura 1 Instalao tpica das clulas Diamond Shamrock.Fonte: BRINK JR, Joseph A.; SHREVE, R. Norris. Indstria de Processos Qumicos. 4 edio.

Alm disso, outros equipamentos e materiais so usados, como: as clulas usadas no processo de eletrlise (mercrio, diafragma ou membrana), tanques, reatores, filtros, evaporadores, lavadores de gs, torres de secagem, eliminadores de nvoas, tubulaes e vlvulas.

3 PROCESSO QUMICO

O processo qumico compreende vrias etapas como a preparao das matrias-primas, reaes qumicas, purificao do produto, embalagem e processo qumico. Neste caso, abordaremos a eletrlise de sal para a produo da soda. Existem trs processos de eletrlise sendo usados atualmente: o processo de membrana, de diafragma e de mercrio. No Brasil, o mais usado o diafragma.

3.1 Processo de membrana

Para produzir a soda so isoladas as substncias da salmoura super-depurada saturada em molculas de ons e , atravs da eletrlise. Em uma cmara, separada por uma membrana, temos uma cmara andica e outra catdica. Na andica, introduz-se a salmoura super-depurada saturada (NaCl) e na catdica, gua. Quando uma corrente eltrica aplicada, as molculas de ons e se separam. Os ons so atrados pelo nodo formando gs clordrico e, por sua vez, os ons atravessam a membrana, atrados pelo ctodo.Na cmara catdica, a gua sofre ionizao, formando ons e . O on atrado pelo ctodo formando o gs hidrognio. Portanto, os ons atrados pelo nodo e bloqueados pela membrana iro se juntar ao sdio , produzindo a soda custica.

Figura 2 Esquema da eletrlise em processo de membrana.Fonte: MARIANO, Renato. Indstria de cloro e lcalis.

3.2 Processo de diafragma

O sal recebido armazenado em ptios e dissolvido em equipamentos chamados de saturadores para a formao da salmoura que ir para a unidade de tratamento. O objetivo aqui remover o clcio e o magnsio (que podem comprometer o desempenho das clulas) atravs da adio de hidrxido de sdio e carbonato de clcio, resultando na precipitao do clcio na forma de carbonato e do magnsio como hidrxido. A seguir separamos a fase slida da lquida por meio de equipamentos como: clarificadores, filtros de areia e filtros de polimento.Ento, a salmoura tratada segue para as clulas de diafragma diferindo do processo de eletrlise por membrana. Usa-se um diafragma poroso de amianto que mantm separados os gases e , isolando os compartimentos: andico (nodo de titnio recoberto de platina ou xido de platina) e catdico (catodo perfurado de ao ou ferro). Esse processo produz uma soluo alcalina denominada de licor de clulas. Obtm-se uma mistura de 12% de NaOH (hidrxido de sdio) e 17% de NaCl (cloreto de sdio). A soluo concentrada num evaporador, cristalizando uma grande quantidade de NaCl em uma soluo final de 50% de NaOH e 1% de NaCl. Assim, a soda custica produzida e comercializada em vages-tanque e carros-tanque.Figura 3 Esquema da eletrlise em processo de diafragmaFonte: FERNANDES, Eduardo; GLRIA, Ana M.da S.; GUIMARES, Bruna de A. O setor de soda-cloro no Brasil e no mundo.

3.3 Processo de mercrio

Basicamente, consiste de um eletrolisador, onde a salmoura afluente parcialmente decomposta, e um decomponedor, onde o amlgama formado reage com gua desmineralizada. o processo mais antigo, com alto consumo de energia, apresentando grande risco ambiental. Porm, a que produz soda com a maior pureza.No eletrolisador, o ctodo de mercrio se localiza no fundo da clula e acima deste, o nodo de titnio recoberto de platina ou xido de platina. Nesta clula insere-se a salmoura que decomposta em molculas de ons e . Os ons de sdio atrados pelo ctodo de mercrio so descarregados formando o amlgama de sdio NaHg (liga de mercrio com sdio metlico) que flui para o decomponedor.No decomponedor, injeta-se gua desmineralizada que reage com o amlgama formando soda custica e hidrognio, regenerando o mercrio que retorna para a clula eletroltica. O objetivo principal desse tratamento remover o ferro proveniente da prpria clula de mercrio e de outros equipamentos envolvidos no processo.

Figura 4 Esquema da eletrlise em processo de mercrioFonte: MARIANO, Renato. Indstria de cloro e lcalis.

4 RESDUOS

Nos processos de evaporao da soluo de soda custica (concentrao final), na secagem do cloro, na purificao da salmoura (lavagem das resinas de permutao inica) e nas purgas do circuito da salmoura (para evitar acumulao de contaminantes), os seguintes gases so emitidos para a atmosfera: (gs cloro), (dixido de carbono). Para a gua so emitidos os: sulfatos, oxidantes livres, cloretos, cloratos, bromatos, metais e (tetracloreto de carbono). O hidrognio gasoso transformado em outros compostos, como a amnia, ou entra em reaes de hidrogenao orgnicas. Ou ainda, resfriado, filtrado e enviado ao tanque pulmo para venda ou utilizao interna como combustvel.Importante salientar que no processo de mercrio existe uma pequena perda deste metal para o ambiente (altamente prejudicial sade), sendo que este procedimento tornou-se ilegal no Japo e substitudo pelo de diafragma. No processo de membrana, as membranas utilizadas tem vida til de 2 a 4 anos sendo necessria a sua substituio dentro deste perodo.CONCLUSO

Como vimos, o sal extrado da natureza se transforma em soda custica, sendo muito importante para as indstrias de sabes e detergentes, de fibras e de plsticos, de vidros, de substncias petroqumicas, de polpa de madeira e de papel, de fertilizantes, explosivos e solventes, alm de outras substncias. Assim sendo, conclumos que um processo qumico exige muito conhecimento englobando vrias etapas, desde a escolha da matria-prima a ser utilizada at a sua produo final. Na indstria, a produo em larga escala e em operaes contnuas necessita de um profissional que se atente a esses detalhes. Neste quesito, cabe ao engenheiro qumico, trabalhar todas essas transformaes. Transformaes essas que vo desde projetar uma nova planta industrial, reestruturar uma fbrica existente e aperfeioar a produo visando melhoria da qualidade do produto, maximizar a produtividade, diminuir custos de produo at garantir o tratamento adequado dos efluentes industriais.No tnhamos noo de toda essa informao antes de realizar essa pesquisa. Atravs dela, ampliamos a nossa perspectiva em relao ao que um processo qumico industrial, onde aspectos fsicos, qumicos, e fsico-qumicos so relevantes tanto em processo qumico quanto de produto.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

BRINK JR, Joseph A.; SHREVE, R. Norris. Indstria de Processos Qumicos. 4 edio.

FERNANDES, Eduardo; GLRIA, Ana M.da S.; GUIMARES, Bruna de A. O setor de soda-cloro no Brasil e no mundo. Disponvel em: . Acesso em 16 mar.2014.

GRASSI, Eduardo Loureno. Estudo da incrustao em saturador de cloreto de sdio em unidade de produo de cloro-soda. Disponvel em: . Acesso em 16 mar.2014.

MARIANO, Renato. Indstria de cloro e lcalis. Disponvel em . Acesso em 07 mar.2014.

MONTENEGRO, Ricardo S.P.; PAN, Simon S.K. Soda-cloro. Disponvel em . Acesso em 16 mar.2014.

SANTOS, Jos Erasmo da Silva. Sal-Gema. Disponvel em: . Acesso em 16 mar.2014.

SCS, Comercial e Servios Qumicos Ltda. Soda Custica 98%. Disponvel em: . Acesso em 09 mar.2014.

SOLVAY. Soda Custica. Disponvel em . Acesso em 07 mar.2014.

VALE, Carine do. Processo de produo cloro-soda. Disponvel em: . Acesso em 14 mar.2014.

WIKIPDIA, a enciclopdia livre. Hidrxido de sdio. Disponvel em: . Acesso em 08 mar.2014.