Processo de Produção do cloro, Trabalhos de Química Inorgânica

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CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

GIULIA BRANDI 1301493

JADER HENRIQUE 1402920

PROCESSOS INDUSTRIAIS INORGÂNICOS

Processo de produção do Cloro

Jundiaí -SP 1º Semestre de 2018

Processo de produção do Cloro

O cloro faz parte do dia-a-dia das pessoas, pois ele é fundamental para o desenvolvimento humano. Geralmente ele é misturado com água. Desde 1908, ele vem sido usado no tratamento de água e no saneamento básico, isso devido ao seu poder de eliminar bactérias. Ele também é utilizado para limpar piscinas, isso devido sua propriedade desinfetante. Mas ainda é possível usá-lo em muitas outras coisas. O cloro é usado na fabricação de vários produtos essenciais as necessidades da sociedade contemporânea, ajudando a sociedade se desenvolver de forma viável. O cloro é encontrado na natureza fundido com outros elementos, a forma na qual é mais encontrado, é na de Cloreto de Sódio (NaCl), ou alguns outros minerais como a carnallita. É o halogênio mais abundante no mar e possui uma concentração de aproximadamente 18000ppm. Em menor quantidade, pode-se encontra-lo na crosta terrestre, uns 130ppm. Devido a sua reatividade, não é possível encontra-lo sem estar junto de outros instrumentos. Mais de 95% da produção do cloro, é obtido através da eletrólise do cloreto de sódio, em solução aquosa, denominado processo decloro-álcali. São utilizados três métodos:  Eletrólise com célula de amálgama de mercúrio.  Eletrólise com célula de diafragma  Eletrólise com célula de membrana.

Eletrólise com célula de amálgama de mercúrio

Foi o primeiro método utilizado para produzir o cloro em uma escala industrial Nesse processo ocorre perdas do mercúrio isso fez com que gerassem alguns problemas ambientais. No final do século XX, o processo ficou melhor, porém ainda ocorriam muitas perdas de 1,3g mercúrio por tonelada de cloro produzida. Como esse processo possui muitos problemas ambientais, ele está sendo substituída pela eletrólise de célula de membrana que, hoje em dia, cuida do suprimento de menos de 20% da produção mundial de cloro.

Permanece na dissolução uma mistura de NaOH e NaCl. Apenas o cloreto de sódio será utilizado novamente, o NaOH fica de interesse comercial. A vantagem desse método é que consome menos energia que utilizado na amálgama de mercúrio, mas o inconveniente é que o NaOH produzido tem um grau de puridade menor.

Eletrólise com célula de membrana

Este método é o que se pretende implantar para a produção de cloro. Estima-se uma produção mundial de aproximadamente 30% deste elemento. Este método é similar ao método que se emprega na célula de diafragma. O diafragma é substituído por uma membrana sintética seletiva que deixa passar íons Na+, porém não permite a passagem de íons OH-^ e Cl-.

Fluxograma do processo

A cadeia produtiva da indústria de soda-cloro inicia-se com a eletrólise da salmoura. Nesta operação, a soda é coproduzida com o cloro, em uma proporção fixa de 1 tonelada de cloro para 1,12 tonelada de soda cáustica. Na produção, uma solução de sal (cloreto de sódio – NaCl) em

água é eletrolisada pela ação direta da corrente elétrica, a qual converte – nos anodos – os íons cloreto do sal em cloro elementar. 1ª Semirreação: o gerador atrai os ânions A- para o polo positivo e os força a perder elétrons: A- A0 + elétron 2ª Semirreação: o gerador faz com que os cátions C+^ recebam os elétrons: C++ elétron C Existem dois tipos principais de eletrólise: a eletrólise ígnea e a eletrólise aquosa. Entenda a diferença entre elas a seguir:  Eletrólise Ígnea: ocorre quando a passagem de corrente elétrica se dá em uma substância iônica liquefeita, isto é, fundida. Daí a origem do nome “ígnea”, uma palavra que vem do latim, ígneus , que significa inflamado, ardente. Esse tipo de reação é muito utilizado na indústria, principalmente para a produção de metais. Veja o exemplo de eletrólise do NaCl (cloreto de sódio – sal de cozinha), com produção do sódio metálico e do gás cloro: Semirreação no cátodo: Na++ e-→ Na. (2) Semirreação no ânodo: 2 Cl-→ Cl 2 + 2e-____ Reação global: 2 Na++ 2 Cl-→ 2 Na + Cl 2  Eletrólise Aquosa: nesse caso, fazem parte os íons da substância dissolvida (soluto) e da água. Na eletrólise do cloreto de sódio em meio aquoso são produzidos a soda cáustica (NaOH), o gás hidrogênio (H 2 ) e o gás cloro (Cl 2 ). Note como se dá: Dissociação do NaCl: 2 NaCl- → 2 Na+^ + 2 Cl- Autoionização da água: 2 H2O → 2 H+^ + 2 OH- Semirreação no cátodo: 2 H+ 2e-^ → H 2 Semirreação no ânodo: 2 Cl-^ → Cl 2 + 2e-____________________ Reação global: 2 NaCl- + 2 H2O → 2 Na++ 2 OH- + H2 + Cl Solução cátodo ânodo Observe que foram formados dois cátions (Na+^ e H+) e dois ânions (Cl-^ e OH-). Porém, apenas um cátion (H+) e um ânion (Cl-) sofreram as descargas do eletrodo, os outros íons foram apenas espectadores nessa eletrólise Considerando 1000 kg de NaCl como referência: 2 NaCl- + 2 H2O → 2 Na+ 2 OH-+H2 + Cl Massa NaCL = 58g/mol Massa CL = 35g/mol Balanço de massa 2x 58g/mol PRODUZ 1x 35g/mol Cl 2