14.1) CLORO SODA

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Aula 42: TECNOLOGIA CLORO-SODA 
 
Profª. Dra. Iara Barros Valentim 
Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia de Alagoas – IFAL 
Curso Técnico em Química - integrado 
Disciplina: Tecnologia Química 
 
Maceió, 2015 
Cronograma 
13-08-2015 – Tratamento de água para caldeira 
 
14-08-2015 – Tratamento de água para caldeira 
20-08-2015 – Tecnologia da produção do açúcar 
21 -08-2015 – Tecnologia da produção do açúcar 
 
27-08-2015 – Feriado 
28-08-2015 – Exercícios (Ponto facultativo) 
 
03-09-2015 – Tecnologia da Produção de açúcar 
04-09-2015 – 1ª avaliação do 3º bimestre 
 
10-09-2015 – Refino do açúcar e Tecnologia da Produção de 
Álcool 
11-09-2015 - Tecnologia da Produção de Álcool 
17-09-2015 - Tecnologia da Produção de Álcool 
18-09-2015 - Tecnologia da Produção de Álcool 
24-09-2015 - Tecnologia da Produção de Álcool 
 
25-09-2015 - Exercícios 
 
01-10-2015 – Tecnologia da Produção de Álcool 2ª geração 
02-10-2015 - Exercícios 
 
08-10-2015 – 2ª avaliação do 3º bimestre 
 
09-10-2015 - Tecnologia cloro-soda 
 
15-10-2015- Tecnologia cloro-soda 
 
4 º Bimestre 
16-10-2015- Tecnologia de alimentos 
22-10-2015 – Exercício (ENEM) 
23-10-2015 – Trabalho em grupo (ENEM) 
29-10-2015 - Tecnologia de alimentos 
30-10-2015 -Tecnologia de alimentos 
05-11-2015 – Tecnologia de Alimentos 
06-11-2015 - 1ª avaliação do 4º bimestre 
12-11-2015 – Tecnologia da produção de fertilizantes 
13-11-2015 - Tecnologia da produção de fertilizantes 
19-11-2015 - Tecnologia da produção de fertilizantes 
20-11-2015 - Feriado 
26-11-2015 – Trabalho em grupo 
27-11-2015 - 2ª avaliação do 4º bimestre 
03 e 04-12-2015 – Recuperação 2 
10 e 11-12-2015 - Final 
Ementa 
Tecnologia Cloro-Álcali 
 
 
- Eletroquímica básica 
- Matéria prima 
- Unidades Industriais dos processos 
- Operações em célula de diafragma 
- Produtos obtidos e seus usos 
Tecnologia Cloro-Álcali 
Introdução 
Cloro e álcalis são materiais intimamente relacionados, uma 
vez que, em um mesmo processo, são obtidos a soda cáustica 
e o cloro. 
 
Os subprodutos podem gerar uma família bastante importante, 
como a barrilha (carbonato de sódio), o hipoclorito de sódio, o 
ácido clorídrico e o dicloroetano. 
 
Especificamente, a indústria de cloro e álcalis compreende a 
fabricação de três produtos de base: o hidróxido de sódio, o 
cloro e o carbonato de sódio (todos obtidos a partir da mesma 
matéria prima: o cloreto de sódio). 
O NaOH e o cloro, como citado acima, são obtidos 
simultaneamente pela eletrólise de uma solução aquosa de 
cloreto de sódio (salmoura). 
 
O NaOH é o álcali mais utilizado na indústria, e o gás cloro 
também é um produto químico industrial de grande 
importância. 
 
Já o carbonato de sódio é estudado em conjunto por dois 
motivos: primeiro, porque ele pode substituir o hidróxido de 
sódio em muitas de suas aplicações industriais. 
 
Como na fabricação de papel, sabões e detergentes. 
 
Em segundo lugar porque o Na2CO3 pode ser convertido 
facilmente em NaOH (e vice-versa). 
 
Desse modo, conforme a demanda e custos relativos do 
carbonato de sódio e do hidróxido de sódio, a reação reversível 
pode ser deslocada em um ou outro sentido. 
 
Esses três produtos químicos são classificados como “produtos 
químicos pesados”, pois são produzidos industrialmente em 
grande quantidade. 
 
Houve um tempo em que a demanda de soda cáustica era 
muito maior do que a de cloro, de modo que as indústrias 
produtoras não sabiam o que fazer com o excesso de cloro 
produzido. 
Pois, ao contrário do hidrogênio, não é um gás 
combustível, e também não pode ser lançado na 
atmosfera. 
 
Chegou-se até mesmo a introduzir cloro, sob pressão, em 
cilindros, os quais eram jogados no mar. 
Porém, hoje o consumo de cloro nas indústrias orgânicas 
(plásticos, etc) é extraordinário, e tende a aumentar. 
 
Como consequência, chegará o dia em que as indústrias de 
cloro não saberão o que fazer com a soda cáustica 
excedente... 
Os principais produtores de soda e cloro no Brasil são: 
 
 
- Carbocloro (São Paulo) 
- Braskem (Alagoas) 
- Bayer (Rio de Janeiro) 
- DuPont (São Paulo) 
- De Nora (São Paulo) 
- SASIL–Distrib. de Produtos Químicos (Bahia) 
- Solvay (São Paulo) 
- Eltech (São Paulo) 
- Dow (São Paulo) 
- Complexo Industrial de Aratú (Bahia) 
Extração de sal 
Extração de sal das reservas 
A partir de poços de 1200 m de profundidade injeta-se 
água doce que dissolve o sal, 
 
trazendo para superfície a solução com 25% de salinidade 
e depois há o transporte para as plantas de evaporação. 
 
A lavra por dissolução pode também ser considerada uma 
operação subterrânea. 
Em Alagoas, o Campo de 
Salmoura é uma 
unidade pertencente a 
Braskem, localizada no 
bairro de Bebedouro e 
distante cerca de 8 km 
da fábrica. 
 
A unidade possui dupla finalidade que é a de suprir água e 
matéria prima à unidade fabril. 
 
Basicamente essa atividade é executada através de poços 
d’água e poços de sal. 
 
A matéria prima é o cloreto de sódio ( sal ) , obtido através 
das extração das reservas no subsolo e transferido em 
forma de solução ( salmoura ) para a fábrica. 
 
 
A extração das reservas de sal mineral é feita através de poços 
profundos perfurados até cerca de 900 a 1200 m , onde se 
encontram os leitos de sal. 
 
A extração deste sal se dá através da solubilização do mesmo 
em água . 
 
Esse processo consiste em injetar água por uma tubulação 
central pelo interior da camada de sal, possibilitando o retorno 
desse volume em forma de salmoura concentrada. 
As cavernas geradas no interior da camada salina estão 
sempre cheias de salmoura, e mesmo após a desativação do 
poço, permanece com salmoura. 
 
A salmoura é recebida em um tanque para então ser 
bombeada para a fábrica, através de uma tubulação. 
 
Toda a água utilizada neste processo de extração é obtida 
através de captação por poços artesianos, localizados na 
área de mineração. 
 
Parte desta água é também transferida para a fábrica por 
meio de uma tubulação. 
Tratamento da salmoura 
Ver vídeo extração de sal marinho 
As áreas 227 e 327 se destinam a armazenar e tratar a salmoura 
(com 25 % de sal dissolvido) que são providas pela área de 
mineração (Campo de Salmoura). 
 
Esta salmoura contém impurezas: 
 - sais de cálcio, magnésio, ferro e amônia, sob a forma 
iônica de Ca ++, Mg++, Fe+++ e NH3, respectivamente, sendo 
então necessário a sua purificação, de forma a evitar perda de 
capacidade dos diafragmas depositados nas células 
eletrolíticas. 
 
TRATAMENTO DE SALMOURA 
Tem como objetivo reduzir os teores das impurezas (Ca++, 
Mg++ e Fe +++) existentes na salmoura bruta. 
É composto pelas seguintes etapas: 
• Pré-reação 
• Clarificação 
• Filtração 
A salmoura proveniente do campo é acondicionada em um 
tanque pulmão, tanque de salmoura bruta, e então alimenta o 
tanque de pré-reação. 
 
Pré-reação 
 
Nesse tanque carbonato de sódio ( concentração de 10 % ) 
e licor de célula ( concentração de 12 % NaOH -soda 
caustica -15 % NaCl - sal) são adicionados. 
 
Com o objetivo de iniciar o processo de formação de flocos 
de sais de cálcio, magnésio e ferro , CaCO3, Mg(OH)2 e 
Fe(OH)3, respectivamente. 
Reações de precipitação 
A mistura é então transferida para o floco decantador, aonde 
recebe uma corrente de agente acelerador de floculação ( 
polieletrólito ). 
O floco decantador tem por objetivo permitir que os flocos 
incialmente formados no tanque de pré-reação, cresçam e 
decantem. 
 
Formando a chamada lama de salmoura e separando-se assim 
da solução de salmoura os sais de cálcio,magnésio e ferro. 
Decantação e clarificação 
A salmoura, agora clarificada, é retirada pela região superior do 
floco decantador, alimenta o tanque de salmoura clarificada e 
então é filtrada utilizando para isso filtros de areia. 
Filtração 
Após filtração a salmoura é acondicionada em um tanque 
pulmão de salmoura tratada. 
A salmoura tratada ( clarificada ) na área de 
Tratamento de Salmoura é utilizada para promover 
o resfriamento da corrente de hidrogênio. 
 
A salmoura tratada entra em contato com a 
corrente de hidrogênio, em uma coluna - Coluna de 
Hidrogênio- retirando calor dessa e promovendo 
assim o seu resfriamento. 
Resfriamento da corrente de hidrogênio 
O objetivo promover o resfriamento da corrente de 
hidrogênio, proveniente das casas de células e a ressaturação 
da salmoura. 
É composto pelas seguintes etapas: 
• Resfriamento de H2 
• Compressão de H2 
• Ressaturação da salmoura 
• Acidificação da salmoura 
 
Resfriamento 
 
Nesse resfriamento a água ( umidade ) presente na corrente 
de hidrogênio, condensa e passa para a corrente de 
salmoura. 
Compressão de H2 
 
A corrente de hidrogênio é então pressurizada, através de 
compressores de anéis líquidos, 
 
e enviada para a caldeira - sendo queimada e gerando 
vapor- ou para a unidade de produção de HCl. 
 
A salmoura, após contato com o hidrogênio , além do ganho 
de temperatura tem a sua concentração decrescida, em 
função da condensação de água da corrente de hidrogênio, 
 
 
Ressaturação da salmoura 
 
Assim ela é forçada a passar por dois tanques com leito de sal, 
de forma a recuperar essa concentração. 
Após o tratamento e a ressaturação, a salmoura deverá 
ter a seguinte especificação: 
COMPONENTE CONCENTRAÇÃO
NaCl 320 g/l
Ca++ 1,5 mg/l
Mg++ 0,3 mg/l
Fe+++ 0,1 mg/l
NH3 ausente
O sal necessário para manutenção do leito provém das 
unidades de evaporação e concentração de soda caustica. 
 
Na área 221, um sistema de separação ( hidrociclone ) 
permite dividir a corrente desse sal, de forma a estocá-lo e 
enviar para a unidade de soda cloro da Bahia. 
 
Acidificação da salmoura 
 
Após ser reconcentrada a salmoura é acidificada com ácido 
cloridríco, para então alimementar a casa de células. A 
solução é aquecida a 65°C para iniciar a eletrólise. 
NaOH + HCl  NaCl + H2O 
Eletrólise 
 Por definição, eletrólise é o ramo da eletroquímica que 
caracteriza um processo não-espontâneo de descarga de íons, 
baseado na conversão de energia elétrica em energia 
química. 
 
 O termo se origina dos radicais eletro (eletricidade) e lisis 
(decomposição), ou seja, decomposição por eletricidade. 
 
O processo da eletrólise é uma reação de oxirredução, oposta 
àquela que ocorre numa célula galvânica, sendo portanto, um 
fenômeno físico-químico não espontâneo. 
A esta uma solução aquosa saturada de NaCl (sal) dá-se o 
nome de Salmoura. 
 
 Como sabemos a água pura não é condutora de eletricidade, 
sendo portanto necessário a adição de alguma substância 
(neste caso o cloreto de sódio), 
 
De modo a obtermos uma solução condutora (eletrolítica), e 
então apta a sofrer eletrólise. 
 Na eletrólise, primeiramente ocorre a liberação dos íons na 
solução, através da ionização ou dissociação de uma espécie 
química. 
 
 Os íons que podem sofrer a eletrólise podem se originar 
tanto da espécie química dissolvida (NaCl) como da própria 
água (auto-ionização). 
 
 Apenas uma espécie de íon positivo ou negativo descarrega 
por vez, e essa prioridade é definida através de um potencial, 
que todo íon possui. 
 
Quanto maior o potencial maior será a preferência deste íon 
em descarregar. 
Para a eletrólise da salmoura verifica-se que o H+ tem maior 
facilidade de descarga que o Na+ , que ocorre no CATODO. 
E o Cl- descarrega no ANODO mais facilmente que o OH- . 
 Segue abaixo todas as reações que ocorrem na eletrólise da 
salmoura - NaCl(aq). 
Nota-se pela reação global que a eletrólise do NaCl é método 
de obtenção de H2, Cl2 e de soda cáustica (NaOH). 
 Na eletrólise das salmouras, o cloro é produzido no ânodo e o 
hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio, no cátodo. 
PROCESSO INDUSTRIAL 
Claudio 
 Inventaram-se industrialmente muitos modelos engenhosos de 
cuba eletrolítica em virtude de ser necessário manter separados 
os produtos do ânodo e do cátodo. 
 
Todos os modelos, entretanto, são variedades do tipo a 
diafragma ou do tipo com eletrodo intermediário de mercúrio. 
Clorato de sódio 
• Usa-se um catodo de aço (carbono), e um diafragma poroso, 
frequentemente feito de fibras de asbestos (amianto), 
 
que separa a área do ânodo com a do cátodo, para que a 
reação do NaOH com o Cl2 seja prevenida, evitando–se a 
formação do hipoclorito de sódio. 
 
• A salmoura então é introduzida no compartimento do anodo 
e flui através do diafragma para o compartimento do catodo. 
 
• Uma soda cáustica diluída deixa a célula. 
• Em virtude da eficiência das células eletrolíticas (50%), metade 
do NaCl está na solução diluída de soda cáustica, sendo 
necessário concentrar a solução de NaOH que está a 10-12% a 
50%, para diminuir a solubilidade de NaCl na solução e assim 
retornar este ao sistema. 
 
 Evaporação 
 
• Então, a salmoura cáustica diluída que sai da cuba passa por 
uma bomba que une esta corrente com uma parte da corrente 
de soda concentrada, para assim facilitar o abaixamento da 
solubilidade do sal na solução de soda. 
Esta nova corrente formada dirige-se ao separador de sal. 
 
• O sal precipitado no fundo do separador é levado a um filtro 
lavador. 
 
•Do filtro sai o sal que irá retornar ao sistema. 
E a solução de NaOH que é levada a corrente de alimentação 
do evaporador, sendo esta formada pela solução que ficou em 
suspensão no separador de sal. 
 
• A outra parte da corrente que sai do evaporador, contendo 
a solução concentrada de NaOH 50%, vai para um tanque de 
depósito de soda concentrada a 50%. 
Concentração de Soda Cáustica 
A área de concentração de soda cáustica tem por objetivo 
aumentar a concentração desta soda cáustica no licor de 
células produzido nas Áreas 220/320 ( Casa de Células ) , ao 
mesmo tempo que retira o sal remanescente do processo 
eletrolítico. 
 
O processo de produção do licor de células utilizado é 
baseada na eletrolização da salmoura concentrada, através 
da tecnologia de diafragmas. 
 
A unidade de evaporação é subdividas em : 
. Evaporação 
. Resfriamento 
. Centrifugação e estocagem de soda 
. Centrifugação de sal 
. Evaporação : o licor de células alimenta o sistema de 
evaporação o qual utiliza vapor da água como fonte inicial de 
calor. 
 
O sistema basicamente permite o aquecimento e consequente 
vaporização de água da solução de licor, aumentado assim a 
concentração da soda caústica, ao mesmo tempo, que o sal ( 
cloreto de sódio ) é cristalizado e retirado da solução. 
 
. Resfriamento : após concentração da soda a solução é 
resfriada com o objetivo de retirar sais ainda remanescente da 
corrente dos evaporadores. 
 
O resfriamento é realizado utilizando como agentes 
refrigerantes água de resfriamento e água gelada. 
 
 . Centrifugação e estocagem de soda caústica: 
 
Após resfriamento, a soda caústica concentrada passa por 
centrífugas que retiram o sal cristalizado no sistema de 
resfriamento 
 
 
A soda caústica, após essa etapa é estocada no sistema de 
tancagem da unidade para avaliação de sua pureza e 
posterior comercialização. 
. Centrifugação de sal : 
 
O sal cristalizado no sistema de evaporação é enviado para o 
sistema de centrífuga, de forma a ser separado da solução de 
licor. 
 
O sal separado é então enviado para o pátio de estocagemde 
sal ou para refazer os leitos dos ressaturadores. 
Próxima aula 
 
Tipos de células 
 
Processamento do Cloro 
Utilidades – geração de vapor e torre de resfriamento 
PRODUTO SODA CÁUSTICA 
PRODUTO CLORO 
PRODUTO HIDROGÊNIO