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Guia do Formando M .T .0 9 Ut .1 11 IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 1XI . 1XI . 1XI . 1XI . 1 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica M . T. 09 U t.1 1 OBJECTIVOS No final desta unidade temática, o formando deverá estar apto a: • Explicar qual a extensão desta indústria e quais os objectivos de cada um dos seus constituintes; • Identificar, dentro de cada tipo de indústria, quais as Operações Unitárias que deverão existir para se produzirem as diferentes substâncias químicas. TEMAS • Ácido sulfúrico e enxofre • Derivados do azoto • Cloreto de sódio • Carbonato de sódio • Ácido clorídrico • Sal de Glauber • Soda cáustica • Fosfatos, fósforo, fertilizantes e sais potássicos • Explosivos químicos • Resumo • Actividades / Avaliação Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 2XI . 2XI . 2XI . 2XI . 2 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 O ácido sulfúrico é um dos produtos químicos pesados, oleaginoso, de elevada viscosidade e fortemente corrosivo, que constitui o eixo de muitas outras indústrias (ácido clorídrico, sulfato de amónio, etc.). Queimando pirites através de um processo intitulado ustulação, obtém-se dióxido de enxofre que, depois de oxidado, origina trióxido de enxofre; combinando este óxido com água, obtém-se ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico é fabricado nas chamadas câmaras de chumbo, onde o dióxido de enxofre é oxidado com oxigénio e óxido de azoto misturado com água pulverizada. Os óxidos de azoto são activadores (catalisadores gasosos) da reacção da oxidação. A temperatura, nas câmaras de chumbo, é de cerca de 110°C. O ácido sulfúrico produzido vai-se acumulando no fundo, de donde é extraído, posteriormente, para tanques de armazenamento. A concentração de ácido varia entre 62 e 93% (50 e 66° Bé). As matérias-primas para a fabricação do ácido sulfúrico são as seguintes: • Enxofre fundido • Pirites • Outros materiais O processo das câmaras de chumbo que constitui, sem dúvida, o sistema mais divulgado, tem a configuração que se apresenta na Fig. XI.1. Fig. XI.1 – Isométrica de câmaras de chumbo ÁCIDO SULFÚRICO E ENXOFRE 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 CT F CT G G AB OC EF B Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 3XI . 3XI . 3XI . 3XI . 3 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 Dada a importância deste sistema, apresentam-se, a seguir, os componentes principais que estão na legenda da Figura anteriormente referida: F . Alimentador de enxofre B . Queimador de enxofre CT . Torres de combustão G . Torre de Glover AB . Queimador de amoníaco OC . Câmara lateral EF . Extractor de ar 1 a 12 . Câmaras de chumbo Os fornos de ustulação de pirites são de vários tipos, sendo, o mais comum, de tipo rotativo de placas, onde se obtêm gases com um teor de 8% de SO2. Um vez iniciada a reacção, esta torna-se auto-suficiente, pois é exotérmica. O gás libertado da ustulação passa, em seguida, a precipitadores. Na fase de purificação dos gases quase todo o calor é absorvido podendo, no entanto, aproveitar-se alguma dessa energia para produzir vapor. Os equipamentos que queimam enxofre geram um gás rico em SO2 (10 a 11%). Estes gases entram na torre de Glover, onde se encontram com o ácido proveniente da torre de Gay-Lussac, o qual é rico em gases nitrosos e água (esta serve para separar o gás nitroso). A torre de Glover tem por objectivo arrefecer o gás sulfuroso e concentrar o ácido. Nesta torre forma-se mesmo uma certa quantidade de ácido sulfúrico novo. Estes componentes são forrados com sílica fundida ou chumbo. O gás sulfuroso com vapor e os gases nitrosos arrastados da torre da Gay-Lussac saem da torre de Glover conjuntamente com o excesso de oxigénio e azoto, passam pela zona do queimador de amoníaco (para enriquecer em óxidos de azoto) e entram nas câmaras de chumbo. Pela base da torre de Glover sai ácido novo aí produzido. Modernamente, o ácido das torres de contacto passa, também, pelas torres de Glover para se tornar mais concentrado. Na zona de queima catalítica (sobre platina) do amoníaco, este passa a monóxido de azoto. No método de contacto, os gases reagentes passam através de um catalisador sólido, onde o dióxido sulfuroso se converte em trióxido de enxofre ou óxido sulfúrico. Este é, em seguida, absorvido por ácido sulfúrico, permitindo atingir concentrações de 98 ou 100%, ou mesmo, ultrapassar este valor, formando os chamados oleums. A procura de ácido sulfúrico a 100%, ou superior, deve-se à indústria dos corantes. Quando existe enxofre em grandes quantidades em vez de pirites, as instalações são mais pequenas não sendo necessárias câmaras de pó, precipitadores, torres lavadoras, etc., o que torna o método mais simples. Em muitas ocasiões, o ácido sulfúrico usa-se como desidratante, sendo necessário separar a água absorvida, mediante concentradores, para que se possa voltar a utilizar. Estes sistemas baseiam-se num processo de câmaras de chumbo, em que o ácido é aquecido por óleo mineral. Ácido sulfúrico Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 4XI . 4XI . 4XI . 4XI . 4 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 O enxofre é outro produto inorgânico de grande importância que aparece na natureza em jazidas minerais. Para ser purificado, é fundido e filtrado no estado líquido. O enxofre pode ser igualmente aproveitado como subproduto de outras indústrias, como as do petróleo ou do carvão (coque). A fabricação do amoníaco é dos processos que a Indústria Química mais fabrica, em unidades de grande dimensão. Para o efeito, é necessário juntar azoto e hidrogénio a alta pressão e temperatura moderada sobre um catalisador. A importância do amoníaco deve-se, essencialmente, aos fertilizantes. Devido à utilização de nitrato de amónio e ureia como fertilizantes, tem-se registado uma grande procura mundial de amoníaco e ácido nítrico (que é outro derivado do azoto). Os principais métodos de azoto resumem-se, a seguir, na Tabela XI.1. Tabela XI.1 – Métodos de fabricação de amoníaco Todos os métodos, com excepção do Mont Cenis, usam o ferro como catalisador. O hidrogénio é proveniente de gás de petróleo, electrólise ou de outros processos como, por exemplo, a queima de produtos petrolíferos. A reacção de combustão mais frequente transforma os produtos de carbono em dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrogénio, com teores variáveis, os quais são, posteriormente, sujeitos a reacções de enriquecimento em reactores com catalisadores. Uma das operações importantes a sofrer pelo gás de síntese é a purificação, de modo a retirar H2S, CS2, COS e outras impurezas. A lavagem com azoto líquido permite lavar o gás de síntese de traços de monóxido de carbono, sendo o dióxido de carbono retirado previamente por arrefecimento e separação. Amoníaco DERIVADOS DO AZOTO Método Catalisador P, bar T, ºC Recicl.gás Rend.% Origem H2 Americano Haber Mont Cenis Claude(França) Casale (Itália) Fauser Ferro activado Ferro activado Complexo de Cianeto de ferro Ferro activado Ferro activado Ferro activado 300 200 100 900 750 200 500 550 400 650 500 500 sim sim sim não sim sim 20 - 30 8 9 - 12 40 - 85 15 - 18 12 - 23 Gás Nat. Coque Vap Gás pobre Electrol Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 5XI . 5XI . 5XI . 5XI . 5 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 A síntese de amoníaco faz-se em reactor de alta pressão, com uma espessura de parede extremamente elevada (Fig. XI.2). Fig. XI.2 – Reactor de amoníaco A reacção, embora a alta temperatura, é isotérmica pelo que o corpo tem de estar bem protegido a fim de evitar a degradação. À saída do reactor de síntese, o gás é arrefecido num permutador de calor, onde se faz a separação a alta e baixa pressão, sucessivamente. O ácido nítrico é outro dos produtos azotados conhecido desde o século XIII. O processo Glauber usa ácido sulfúrico com nitrato de sódio. Actualmente, o ácido nítrico obtém-se a partir da oxidação do amoníaco com o ar, sobre um catalisador de metal nobre, a baixa pressão e a uma temperatura entre 800 e 900°C. São vários os métodos utilizados hoje em dia e que se resumem na Tabela XI.2. Tab. XI.2 – Métodos de fabricação de ácido nítrico Ácido nítrico Temp. ºC P, bar Con. % Baixa pressão Média pressão (Montecatini) Alta pressão (Muleman) Alta pressão (Dupont) Hoko Fauser 800 850 - 950 - atm. 2,8 2,8 8,4 - 50 - 52 60 70 98 - 99 Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 6XI . 6XI . 6XI . 6XI . 6 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 Após a produção de óxidos de azoto, os gases passam a uma torre de absorção. O dióxido de azoto reage com a água, formando monóxido de azoto e ácido nítrico. Na torre de absorção, deverá existir ar suficiente para oxidar o óxido nítrico, à medida que este se vai formando. O ácido nítrico não pode concentrar-se por simples destilação, pois forma uma mistura azeotrópica com 68% do peso; para tal, usa-se um agente desidratante para eliminar a água. O agente desidratante mais usado é o ácido sulfúrico concentrado. A mistura é destilada, em seguida, obtendo-se ácido nítrico para ser concentrado (95 a 98%) e ácido sulfúrico a 70% (depois de desnitrificado). Este ácido sulfúrico pode ser reconcentrado e novamente usado. Um dos outros produtos derivados do azoto é o nitrato de amónio, que se obtém fazendo neutralizar o ácido nítrico com amónia (Fig. XI.3). Fig. XI.3 – Diagrama de fabricação do nitrato de amónio O nitrato de amónio é desidratado e granulado, antes de ser armazenado. Este produto é de extrema perigosidade e, quando combinado com matéria orgânica, produz uma explosão violenta. Outro produto azotado é a hexametilenotetramina ou, simplesmente, tetramina, que se obtém por reacção do amoníaco com álcool metílico. A reacção dá-se a 50°C e em solução a um pH entre 7 e 8. A tetramina usa-se para fabrico de explosivos de alta potência ou como agente conservante na fabricação de resinas, por exemplo, do tipo fenol-formaldeído. Outro composto proveniente do azoto é a hidrazina, cuja fórmula é N2H4, usada como combustível de elevada potência ou como neutralizador de águas de alimentação de caldeira de alta pressão. Nitrato de amónio Ar Ar NH4 NO3 Sólido NH4 NO3 Conc. NH4 NO3 Diluido NH3 HNO3 Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 7XI . 7XI . 7XI . 7XI . 7 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 Apresentam-se, em seguida, outros compostos azotados de elevada importância: • Ureia • Ácido cianídrico • Acrilonitrilo A ureia é um produto obtido a partir da combinação de amoníaco com dióxido de carbono (dois produtos da fabricação de amoníaco). A reacção passa por carbamato de amónio, o qual se decompõe em ureia e água. O óxido de carbono e o amoníaco que não reagirem voltam a ser reciclados e entram no processo. Existem vários métodos de obtenção, que se passam a descrever: • Du Pont • Pedriney • Montecatini • Inventa • Chemico O ácido cianídrico obteve grande importância devido à fabricação do anilonítrico, o qual constitui a matéria-prima de algumas fibras sintéticas. O cloreto de sódio existe na natureza em quantidades quase sem limite, constituindo a matéria-prima para outros produtos inorgânicos: • Carbonato de sódio • Soda cáustica • Sulfato de sódio • Sulfato de sódio cristalizado ou sal de Gauber É, também, a matéria-prima do ácido clorídrico e do sódio. A obtenção de sal pode ter várias proveniências: • Evaporação • Sal gema • Salmoura O sal tem grande poder de solubilidade em água, pelo que as salmouras são industrialmente evaporadas de água, até à sua obtenção. Posteriormente, é seco em secadores rotativos, feitos em monel. CLORETO DE SÓDIO Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 8XI . 8XI . 8XI . 8XI . 8 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 O método Europeu mais comum de extracção de carbonato de sódio é a partir de carbonato de amónio (soda Solvay), e deve-se ao químico belga Solvay. O processo baseia-se no facto de que, se se dissolver bicarbonato de amónio com uma solução concentrada de sal comum, o sal amónico dissolve-se e separa-se o bicarbonato de sódio na forma sólida, isto é, é filtrado, seco e calcinado, obtendo-se o carbonato de sódio. Este processo passou a ser rentável a partir do momento em que Solvay conseguiu uma recuperação do amoníaco. Na prática, uma solução saturada de sal trata-se com amoníaco gasoso (Fig. XI.4); esta dissolução satura-se com dióxido de carbono, permitindo a continuidade da acção; a suspensão resultante de bicarbonato de sódio em solução de cloreto de amónio é filtrada e o bicarbonato de sódio é calcinado, a fim de se obter carbonato de sódio. O cloreto de amónio é tratado com cal apagada (hidróxido de cálcio), permitindo a recuperação do amoníaco. Fig. XI.4 – Processo Solvay para fabricação de carbonato de sódio com amoníaco Não existe grande risco de se perder o amoníaco nesta operação. O cloro, no entanto, não é recuperado. O sulfato de sódio comercial é um produto proveniente do cloreto de sódio por acção do ácido sulfúrico, sendo o ácido clorídrico um subproduto desta reacção. Processo Solvay Carbonato de sódio CARBONATO DE SÓDIO Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 9XI . 9XI . 9XI . 9XI . 9 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 2Na Cl + H2 SO4 ® 2HCl + Na2 SO4 Para o efeito, usa-se o chamado “forno de Mannheim” (Fig. XI.5). A . Carga D . Sistema de accionamento B . Saída de gases E . Refrigeração C . Descarga Fig. XI.5 – Forno Mannheim para produção de sulfato de sódio com ácido clorídrico como subproduto O sulfato de sódio é bastante importante para a fabricação dos seguintes produtos: • Papel • Detergentes • Vidro O ácido clorídricopode fabricar-se através dos seguintes processos: • A partir de sal, em fornos; • Combustão do cloro obtido por electrólise; • Subproduto de cloração de hidrocarbonetos como benzeno e penteno; • Cloro e vapor sobre coque a 350°C. ÁCIDO CLORÍDRICO AB E C D Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 10XI . 10XI . 10XI . 10XI . 10 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 O cloreto de hidrogénio é um gás que, por arrefecimento à temperatura ambiente, não se condensa, sendo necessária a sua dissolução em água. A concentração normal é de 20° Bé a 15,5°C (32,46% de ácido). Por exemplo, pode aproveitar-se o cloreto de hidrogénio proveniente dos fornos de Mannheim para, através de uma conduta de gás coberta com alcatrão, entrar numa caixa, onde deixa a maior parte do ácido sulfúrico que transporta. Passa, posteriormente, por um sistema de refrigeração e, depois, entra em torres de absorção (Fig. XI.6). A . Caixa B . Refrigerador C . Torres de absorção (1,2,3)– saída de gás tratado Fig. XI.6 – Sistema de absorção de ácido clorídrico O ácido clorídrico é usado como decapante nas instalações de arame de aço ou de chapa, na fabricação de corantes, fenol, plásticos e outras aplicações de menor importância. O sal de Glauber é o sulfato de sódio decahidratado, obtido por dissolução do sulfato de sódio em tanques de madeira com agitação e com passagem de vapor para evitar a saturação. A solução é tratada com cal, para tratar o ácido sulfúrico que o sulfato de sódio arrasta e para precipitar os sais de ferro e alumínio. SAL DE GLAUBER A B C 321 Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 11XI . 11XI . 11XI . 11XI . 11 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 O líquido é, em seguida, sedimentado, passando para os cristalizadores. Quando o sal cristaliza num líquido ácido, obtêm-se cristais incolores; em líquidos neutros produzem-se sais de cor acastanhada, cuja composição qualitativa é a seguinte: • Sulfato de sódio hidratado • Cloreto de sódio • Humidade • Sulfato férrico • Sulfato de cálcio • Ácido livre O sal de Glauber deve a sua importância ao uso tradicional na indústria têxtil. A soda cáustica ou hidróxido de sódio, é um sólido branco muito solúvel em água. Obtém-se por caustificação do carbonato de sódio com cal e por electrólise do cloreto de sódio em solução aquosa, com produção simultânea de cloro e hidrogénio. A soda cáustica pode-se obter, como atrás se referiu, por meio duma reacção a quente do carbonato de sódio com hidróxido de cálcio, dando hidróxido de cálcio e carbonato de cálcio, através da seguinte reacção: Na2 CO3 + Ca(OH)2 ® 2Na OH + Ca CO3 O processo electrolítico obtém-se por aplicação de uma corrente eléctrica. Na Fig. XI.7, pode ver-se a célula electroquímica. O ião cloreto forma gás cloro nos ânodos marcados com A e C; o ião hidrogénio forma hidrogénio nos cátodos B e D. Um diafragma separa a salmoura do compartimento anódico do catódico. Na solução, vai-se acumulando hidróxido de sódio que sofre, posteriormente, um processo de purificação. Apresenta-se, na Fig. XI.8, um esquema de uma célula de diafragma tipo Hooker. Seguidamente a esta operação, dá-se uma outra de concentração da solução de soda cáustica. Na célula de mercúrio, o cátodo é de mercúrio e o ânodo de grafite, não existindo diafragma. O ião sódio, ao receber um electrão, passa a metal e dissolve-se de imediato no mercúrio. O cloro liberta-se sob a forma de gás amarelo. Estes dois fenómenos processam-se numa das câmaras da célula. A amálgama de mercúrio com sódio sai da célula, fazendo-a reagir com água existente na câmara, dando origem a hidrogénio e a uma solução de hidróxido de sódio. Soda cáustica SODA CÁUSTICA E CLORO Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 12XI . 12XI . 12XI . 12XI . 12 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 Fig. XI.7 – Célula electrolítica para electrólise de soluções aquosas de cloreto de sódio Fig. XI.8 – Célula Hooker tipo “S-3B” A soda cáustica possui muitas aplicações industriais, como por exemplo: • Pasta de papel • Metalurgia • Refinação do petróleo Saída do cloro Entrada da salmoura Tubo de nível Saída de soda Saída do hidrogénio Cátodo forrado de amianto Barra anódica Anodos de grafite Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 13XI . 13XI . 13XI . 13XI . 13 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 • Lixívias e detergentes • Têxteis • Sabões Como subproduto da soda cáustica, obtém-se cloro e hidrogénio, os quais se podem vender como gases ou produzir ácido clorídrico sintético. O cloro é obtido, principalmente, a partir de electrólise, como subproduto de sódio ou soda cáustica. O armazenamento do cloro consegue-se liquefazendo-o por compressão a 0°C e 18 bar, a -20°C e 5,5 bar ou a -33,5° e a uma pressão ligeiramente superior à atmosférica. O cloro usa-se também como branqueador, quando em reacção com a cal, originando hipoclorito de cálcio. Os fosfatos são, em grande parte, retirados às chamadas “fosforites”. Podem ser beneficiados, também, como fertilizantes. A fosforite converte-se em produtos utilizáveis por dois métodos: • Processo por via húmida, que produz ácido fosfórico impuro, usado para fertilizantes; • Combustão de fósforo elementar para obtenção de ácido fosfórico puro, que se converte em fosfato. No processo de forno eléctrico, existem as seguintes etapas na fabricação de ácido fosfórico: • Preparação da fosforite (com carga à base de óxido de cálcio, sílica, alumínio, fluor, óxido de ferro, etc.); • Alimentação do forno; • Forno de aço onde se produz fósforo elementar; • Precipitação num electrofiltro de pó de fósforo; • Condensação dos gases de fósforo; • Conversão, por via húmida, em ácido fosfórico. Como compostos mais importantes do fósforo, usados como fertilizantes têm-se os seguintes: • Fosfato de sódio (por reacção de ácido fosfórico com soda cáustica); • Fosfato de cálcio (por reacção do ácido fosfórico com cal hidratada); • Tricloreto de fósforo; • Pentasulfureto de fósforo. FOSFATOS, FÓSFORO, FERTILIZANTES E SAIS POTÁSSICOS Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 14XI . 14XI . 14XI . 14XI . 14 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 Os fosfatos usam-se como fertilizantes, misturando-se com compostos azotados, como nitratos, ureia e outros compostos. Por exemplo, os superfosfatos amónicos possuem na sua constituição um superfosfato (18% P2 O3) com amoníaco. Como fertilizantes, existem ainda muitos outros sais, dos quais se destacam: • Granulado de nitrato de sódio, que é um produto em grão arredondado, obtido por fusão, a partir de sal, para diminuir as características higroscópicas; • Sais de potássio, misturas complexas de sais hidratados, como cloretos, sulfatos, etc. e que são usados como fertilizantes para correcção de solos. A indústria de explosivos ocupa muitosmilhares de pessoas na sua fabricação, sendo uma das indústrias mais importantes no mundo. Os explosivos podem classificar-se em: • Explosivos detonadores • Explosivos deflagradores São, em muitos casos, produtos orgânicos, mas, por vezes, são produtos inorgânicos, como no caso da pólvora negra. Muitos dos produtos inorgânicos constituem a carga oxidante necessária para a explosão, como o nitrato de sódio, nitrato de amónio, etc. EXPLOSIVOS QUÍMICOS Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 15XI . 15XI . 15XI . 15XI . 15 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente Científico-Tecnológica M . T. 09 U t.1 1 O ácido sulfúrico é um produto de elevada viscosidade, com diversos derivados. É obtido a partir de enxofre, pirites e outros produtos derivados com enxofre. O processo das câmaras de chumbo é o processo mais usado; consiste num reactor de oxidação que utiliza gases nitrosos como catalisadores. No método de contacto, os gases reagentes são activados por um catalisador sólido, onde o dióxido de enxofre passa a óxido sulfúrico. Outro produto importante da Química Inorgânica é o amoníaco, derivado azotado, utilizado na Indústria dos adubos. A maioria dos processos de fabricação usa o ferro activado como catalisador, uma pressão elevada e uma temperatura média. Outro derivado do azoto é o ácido nítrico, obtido a partir da oxidação do amoníaco, e cuja reacção é produzida a uma temperatura entre 800 e 900°C, com um catalisador de metal nobre. Existem ainda outros derivados com azoto, como o nitrato de amónio, a ureia, o ácido cianídrico e o acrilonitrilo. O carbonato de sódio é um sal cuja fabricação foi iniciada por Solvay, no século passado. É obtido por reacção do bicarbonato de amónio com sal comum. A inovação deste processo consistiu na recuperação do amoníaco. O ácido clorídrico produz-se a partir de vários processos, sendo necessário dissolvê-lo em água para o manter estável no estado líquido por forma a poder ser utilizado. O sal de Glauber é o sulfato de sódio decahidratado obtido em cristalizadores, vastamente utilizado na indústria têxtil. A soda cáustica é um sólido que pode ser obtido por vários processos, sendo o mais tradicional a reacção a quente do hidróxido de cálcio com carbonato de sódio. Outro processo utilizado na sua obtenção consiste na electrólise a partir de cloreto de sódio. As aplicações da soda cáustica são muitas e vão desde a pasta de papel aos sabões. Como subprodutos da electrólise do cloreto de sódio existem, ainda, o cloro e o hidrogénio. Outros produtos da indústria da química inorgânica são os fosfatos, fósforo, fertilizantes e sais potássicos. RESUMO Guia do Formando IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP • ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ Química IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica IndustrialQuímica Industrial XI . 16XI . 16XI . 16XI . 16XI . 16 Introduçªo à Indœstria de Química Inorgânica Componente PrÆtica M . T. 09 U t.1 1 1. Quais os métodos de fabricação de ácido sulfúrico e em que princípio se baseiam? 2. Qual o papel do ácido nítrico no método das câmaras de chumbo? 3. Que princípios básicos são aplicados na fabricação de amoníaco? 4. Que outros produtos inorgânicos azotados conhece, que sejam derivados do ácido nítrico? 5. Descreva o processo Solvay para a fabricação de carbonato de sódio. 6. Qual a massa de ácido clorídrico que se pode obter em 710 gr de cloro? ACTIVIDADES / AVALIAÇÃO QUÍMICA INDUSTRIAL FICHA TÉCNICA NOTA INTRODUTÓRIA ÍNDICE GERAL INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS MOAGEM MISTURA E DOSAGEM PENEIRAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO. SEPARAÇÃO EXTRACÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E ESPESSAMENTO FILTRAÇÃO, PRENSAGEM E CENTRIFUGAÇÃO EVAPORAÇÃO, SECAGEM E CRISTALIZAÇÃO DECANTAÇÃO, DESTILAÇÃO E CONDENSAÇÃO ABSORÇÃO E ADSORÇÃO DE GASES INTRODUÇÃO À INDÚSTRIA DE QUÍMICA ORGÂNICA INTRODUÇÃO À INDÚSTRIA DE QUÍMICA INORGÂNICA Objectivos / Temas Ácido sulfúrico e enxofre Derivados do azoto Cloreto de sódio Carbonato de sódio Ácido clorídrico Sal de Glauber Soda cáustica e cloro Fosfatos, fósforo, fertilizantes e sais potássicos Explosivos químicos Resumo Actividades / Avaliação INTRODUÇÃO À BIOTECNOLOGIA ANEXO I - Introdução às Unidades e Dimensões ANEXO II - Peneiração e Peneiros BIBLIOGRAFIA
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