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TECNOLOGIA QUIMICA UNIDAD 1 Industria basada en compuestos inorgánicos.

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1 TECNOLOGIA QUIMICA UNIDAD 1 Industria basada en compuestos inorgánicos

2 PRODUCCIÓN DE CLORO E HIDRÓXIDO DE SODIO La industria cloro –alcali produce cloro Cl 2 e hidróxido de sodio a partir de la electrólisis de una solución salina de NaCl. En la electrólisis, se forma hidrógeno en el cátodo y cloro en el ánodo

3 PRODUCCIÓN DE CLORO E HIDRÓXIDO DE SODIO Electrolisis con celda de amalgama de mercurio Fue el primer método empleado para producir cloro a escala industrial. Se emplea un cátodo de mercurio y un ánodo de titanio recubierto de platino u óxido de platino.titanioplatino

4 PRODUCCIÓN DE CLORO E HIDRÓXIDO DE SODIO Proceso de Diafragma: En este proceso se emplean disoluciones acuosas de NaCl. Las celdas industriales de diafragma consisten en un depósito en el cual los ánodos se montan verticalmente y paralelos unos a otros. Los cátodos se sitúan entre los ánodos, son planos y de acero, recubiertos por fibras de asbesto impregnados con resinas flúor-orgánicas.

5 PRODUCCIÓN DE CLORO E HIDRÓXIDO DE SODIO Proceso de Membrana: En este proceso el cátodo y el ánodo se encuentran separados por una membrana conductora iónica que es impermeable al agua, pero es permeable al paso de iones.

6 Acido clorhídrico Acido Clorhídrico: El Cloruro de Hidrógeno se produce comercialmente por cualquiera de las siguientes vías: Proceso Hargreaves : Este proceso está en desuso, debido a la dificultad de lograr Acido concentrado a partir de soluciones diluidas de gas y al incremento en la mano de obra.

7 Acido clorhídrico Proceso Sintético: El Cloruro de Hidrógeno se puede sintetizar por la combustión de una mezcla controlada de Cloro e Hidrógeno. Cloruro de Hidrógeno como Subproducto: La cloración de muchos químicos orgánicos genera Cloruro de Hidrógeno como subproducto. R-H + Cl 2 R-Cl + HCl (Reacción 1) R-Cl + HF R-F + HCl (Reacción 2)

8 CARBONATO DE SODIO Proceso Leblanc :Fue el primer proceso para obtener artificialmente carbonato de sodio (sosa).Haciendo reaccionar sal común (HCl)con ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) para dar sulfato de sodio (Na 2 SO 4 )(1), que posteriormente se quema con carbón y piedra caliza para obtener carbonato de sodio (Na 2 CO 3 )

9 CARBONATO DE SODIO Proceso Solvay: El proceso Solvay utiliza sal común NaCl y piedra caliza CaCO 3 como materias primas, el amoniaco NH 3 también necesario para producir carbonato de sodio no se considera materia prima, ya que se regenerado y reciclado en el proceso. El proceso puede resumirse en la siguiente ecuación: 2NaCl + CaCO 3 Na 2 CO 3 + CaCl 2

10 HIERRO Y ACERO El alto horno : El alto horno es la instalación industrial donde se transforma o trabaja el mineral de hierro. En general los altos hornos tienen un diámetro mayor a 8 m y llegan a tener una altura superior de los 60 m. Están revestidos de refractario de alta calidadhierro

11 HIERRO Y ACERO Reducción directa del mineral de hierro : Para la producción del hierro también se puede utilizar el método de reducción directa, el que emplea agentes reactivos reductores como gas natural, coque, aceite combustible, monóxido de carbono, hidrógeno o grafito. El procedimiento consiste en triturar la merma de hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementos no convenientes para la fusión del hierro son eliminados

12 HIERRO Y ACERO El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de carbón no está controlado y la cantidad de azufre rebasa los mínimos permitidos en los hierros comerciales. Sin embargo es el producto de un proceso conocido como la fusión primaria del hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales proceden.

13 HIERRO Y ACERO

14 Otros métodos de refinado del hierro Método directo para fabricar hierro y acero a partir del mineral, sin producir arrabio. En este proceso se mezclan mineral de hierro y coque en un horno de calcinación rotatorio y se calientan a una temperatura de unos 950 ºC. El coque caliente desprende monóxido de carbono, igual que en un alto horno, y reduce los óxidos del mineral a hierro metálico

15 HIERRO Y ACERO Horno de hogar abierto : Es uno de los hornos más populares en los procesos de producción del acero. Lingote al rojo vivo: El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como varillas, tubos, raíles (rieles) de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminando los lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo.

16 HIERRO Y ACERO El sistema de colada continua, en cambio, produce una plancha continua de acero con un espesor inferior a 5 cm, lo que elimina la necesidad de trenes de desbaste y laminado en bruto

17 AMONIACO El amoniaco, es uno de los productos intermedios más importantes de la industria química. El NH3 se obtiene exclusivamente por el método denominado Haber-Bosh (Fritz Haber y Carl Bosh). El proceso consiste en la reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno gaseosos, de acuerdo a la reacción: 3H ( 2 )+ N ( 2 ) 2NH ( 3 ) +Calor

18 ACIDO NÍTRICO La materia prima para al producción de ácido nítrico corresponde al amoniaco que se produce en el proceso Haber – Bosch. El proceso implica tres reacciones: Oxidación catalítica de amoníaco en aire Oxidación de monóxido de nitrógeno Absorción de dióxido de nitrógeno para producir el ácido. La reacción global del proceso, es la siguiente: 1. NH 3 (g) + 2O 2 (g) HNO 3(ac) + H 2 O (l)

19 UREA La síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amoníaco (NH 3 ) líquido y anhídrido carbónico (CO 2 ) gaseoso. La reacción se verifica en 2 pasos. En el primer paso, los reactivos mencionados forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea.

20 ABONOS NITROGENADOS Sulfato de amonio. ( NH 4 ) 2 SO 4 Se obtiene por la reacción del hidróxido de amonio con ácido sulfúrico Nitrato de amonio (NH 4 )NO 3 Se obtiene a partir del ácido nítrico, usando el proceso Otsvald Nitrato sódico NaNO 3 Se obtiene al reaccionar carbonato de sodio con ácido nítrico Nitrato potásico. KNO 3 NaNO 3 + KCl KNO 3 + NaCl

21 INDUSTRIA DEL AZUFRE Método Frasch: inventado en 1891 por el químico estadounidense Herman Frasch, éste método consiste en la inyección de agua sobrecalentada o de vapor de agua en las formaciones que contiene este elemento. El azufre también puede extraerse de las piritas por destilación en retortas de hierro o arcilla refractaria, aunque con este proceso el azufre obtenido suele contener porciones de arsénico

22 ÁCIDO SULFÚRICO Cámaras de plomo :El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y es utilizado actualmente para producir gran parte del acido consumido en la fabricación de fertilizantes. Este método produce un ácido relativamente diluido (62%-78% H 2 SO 4 ) Proceso de contacto : El proceso se basa en el empleo de un catalizador para convertir el SO 2 en SO 3, del que se obtiene ácido sulfúrico por hidratación

23 Fósforo y derivados( Vía seca) De la roca fosfórica se obtiene el fósforo elemental, mediante reducción con coque y en presencia de sílice en hornos eléctricos a más de 1.300°C, temperatura a la que escapa en forma de vapor junto con los gases del horno, condensando en electro filtros y siendo purificado a continuación. Cloruros: Tricloruro y pentacloruro por combustión de fósforo blanco en atmósfera de cloro. Óxidos: Pentóxido, por combustión de fósforo blanco en exceso de aire.

24 Ácido fosfórico ( Vía húmeda) El producto principal derivado de la roca fosfórica es el ácido fosfórico, que se produce masivamente por ataque directo de aquella con otro acido mas fuerte: sulfúrico, clorhídrico o nítrico, según procesos vía húmeda. Ca 5 (PO 4 ) 3 F + 5 H 2 SO 4 3 H 3 PO CaSO 4 + HF

25 Ácido fosfórico ( Vía húmeda) Proceso dihidrato: El proceso convencional consta de tres secciones principales: el ataque, donde tiene lugar la reacción sólido-líquido; la filtración, para separar el yeso del acido producido; y la concentración, en la que se lleva esta al %, con la que se almacena.

26 Ácido fosfórico ( Vía húmeda) Procesos hemihidrato y anhidrita : La formación del sulfato cálcico hemihidrato en presencia de ácido débil (del orden del 30% P 2 O 5 ) obliga a subir la temperatura en el ataque hasta casi 100°C, con graves problemas de corrosión, eliminando el enfriamiento evaporativo

27 Ácido fosfórico ( Vía húmeda) Proceso de horno de arco eléctrico : El proceso de horno eléctrico se basa en el hecho de que la sílice tiene propiedades de ácido fuerte a temperaturas elevadas. Si una mezcla de roca fosfórica, sílice y carbón se calienta a temperatura suficientemente alta, la sílice puede reemplazar al radical fosfato para formar un silicato de calcio, y el fósforo elemental puede destilarse de la mezcla reaccionante

28 FOSFATOS Y FERTILIZANTES Fosfatos: Se obtienen por la acción del ácido fosfórico con diferentes bases Fertilizantes fosfatados: En general son productos obtenidos por acción de ácidos sobre minerales de fósforo (fosfatos), comprenden tanto a los fosfatos como a las sales derivadas del ácido empleado.

29 Fertilizantes sólidos y líquidos Dentro de los abonos minerales sólidos encontramos los abonos simples (un solo nutriente), compuestos (más de un nutriente) y blending (mezcla de los anteriores). Dentro de los abonos minerales líquidos encontramos los abonos simples y los compuestos. Ejemplos: KNO 3 (NH 2 ) 2 CO (NH 4 ) 2 H 2 PO 4

30 Cloruro de potasio y otros derivados del potasio El cloruro de potasio se encuentra naturalmente como silvita, y puede extraerse de la silvinita. También puede extraerse de agua salada y puede producirse por cristalización, por flotación o por separación electrostática de minerales apropiados. Es un subproducto de la fabricación de ácido nítrico a partir de nitrato de potasio y ácido clorhídrico. agua saladacristalización flotaciónseparación electrostáticaácido nítriconitrato de potasioácido clorhídrico El potasio constituye del orden del 2,4% en peso de la corteza terrestre siendo el séptimo más abundante. Debido a su solubilidad es muy difícil obtener el metal puro a partir de sus minerales terrestre solubilidad minerales

31 Cloruro de potasio y otros derivados del potasio El potasio metal se usa en células fotoeléctricas.células fotoeléctricas El cloruro y el nitrato se emplean como fertilizantes.cloruronitratofertilizantes El peróxido de potasio se usa en aparatos de respiración autónomos de bomberos y mineros.peróxido de potasio El nitrato se usa en la fabricación de pólvora y el cromato y dicromato en pirotecnia.pólvoracromato dicromatopirotecnia El carbonato potásico se emplea en la fabricación de cristales.carbonato potásico La aleación NaK, una aleación de sodio y potasio, es un material empleado para la transferencia de calor.NaKaleaciónsodio Todos los fertilizantes de potasio se fabrican con salmueras o depósitos subterráneos de potasa. Las formulaciones principales son cloruro de potasio, sulfato de potasio y nitrato de potasio.cloruro de potasiosulfato de potasionitrato de potasio


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