Cloro Soda Daniela

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE QUÍMICA CÁTEDRA: QUÍMICA INDUSTRIAL

“CLORO SODA”

Elaborado por: Pascal Daniela. CI: 20.084.016 Maracaibo, Septiembre de 2011

CLORO SODA

1.- GENERALIDADES Y PROPIEDADES. La planta de Cloro Soda utiliza como materia prima el NaCl (Sal Común), form forman ando do así así una una solu soluci ción ón ac acuo uosa sa llam llamad ada a salm salmue uera ra.. Elab Elabor orán ándo dose se los los siguientes productos: •

CLORO (Cl2). El Cloro es un gas verde amarillento de olor picante y muy venenoso. Es

dos veces y medio más pesado que el aire y a temperatura ordinaria es un líquido. Propiedades. 

Reacciona con casi todos los metales en ambiente húmedo.



Se disuelve en agua formando soluciones de alto poder oxidante. Estas soluciones se descomponen lentamente bajo la acción de la luz, formando ácido clorhídrico y oxígeno.



Se licú licúa a a pres presió ión n atmo atmosf sfér éric ica a y a la temp temper erat atur ura a de -34, -34,6° 6°C, C, adquiriendo un color amarillo oscuro.



Peso Molecular de 35,46 g/mol.



 Temperatura  Temperatura Crítica de -144 -144 °C.



Presión Crítica de 76,1 atm.



Punto de Ebullición a 1 atm 34,6 °C.



Punto de Fusión a 1 atm 102 °C.

Usos. 

Desinfectante Desinfectante: Esterilización Esterilización del agua, piscinas, piscinas, purificación purificación de aguas en embalses, protección de ríos, plantas de tratamiento de agua para industrias.



Agente blanqueador: Algodoneras en general, eliminación de colores, blanqueo de tejidos de hilo y algodón, tintorerías, fabricas de papel.



Industri Industria a: Cloruro Cloruro de vinilo vinilo (MVC), (MVC), cloració cloración n de ceras, ceras, blanqueo blanqueo y purificación de celulosa, tratamiento de aguas negras, solventes para

1.- GENERALIDADES Y PROPIEDADES. La planta de Cloro Soda utiliza como materia prima el NaCl (Sal Común), form forman ando do así así una una solu soluci ción ón ac acuo uosa sa llam llamad ada a salm salmue uera ra.. Elab Elabor orán ándo dose se los los siguientes productos: •

CLORO (Cl2). El Cloro es un gas verde amarillento de olor picante y muy venenoso. Es

dos veces y medio más pesado que el aire y a temperatura ordinaria es un líquido. Propiedades. 

Reacciona con casi todos los metales en ambiente húmedo.



Se disuelve en agua formando soluciones de alto poder oxidante. Estas soluciones se descomponen lentamente bajo la acción de la luz, formando ácido clorhídrico y oxígeno.



Se licú licúa a a pres presió ión n atmo atmosf sfér éric ica a y a la temp temper erat atur ura a de -34, -34,6° 6°C, C, adquiriendo un color amarillo oscuro.



Peso Molecular de 35,46 g/mol.



 Temperatura  Temperatura Crítica de -144 -144 °C.



Presión Crítica de 76,1 atm.



Punto de Ebullición a 1 atm 34,6 °C.



Punto de Fusión a 1 atm 102 °C.

Usos. 

Desinfectante Desinfectante: Esterilización Esterilización del agua, piscinas, piscinas, purificación purificación de aguas en embalses, protección de ríos, plantas de tratamiento de agua para industrias.



Agente blanqueador: Algodoneras en general, eliminación de colores, blanqueo de tejidos de hilo y algodón, tintorerías, fabricas de papel.



Industri Industria a: Cloruro Cloruro de vinilo vinilo (MVC), (MVC), cloració cloración n de ceras, ceras, blanqueo blanqueo y purificación de celulosa, tratamiento de aguas negras, solventes para

remover grasas, germicidas, solventes para lavado seco, explosivos, fungicidas e insecticidas. insecticidas. •

Hidróxido de sodio (NaOH) El hidróxido de sodio es una sustancia incolora e higroscópica que se

vende en forma de trozos, escamas, hojuelas, granos o barras. Se disuelve en agua con fuerte desprendimiento de calor y la disolución acuosa se denomina lejía de soda. Tanto la soda cáustica como la lejía atacan la piel. Es de color blanco cristalino en estado sólido y ligeramente turbio en soluciones, no es inflamable y no tiene poder explosivo. No corroe ni ataca las gomas, ni las resinas resi nas sintétic sintéticas as a temperat temperatura ura ambiente. ambiente. Ataca Ataca fuertemen fuertemente te el aluminio, aluminio, estaño estaño,, plomo plomo y sus compu compuest estos os.. Destru Destruye ye tejido tejidoss vegeta vegetales les,, animal animales es y orgánicos en general. Reacciona fuertemente con los ácidos y con diversas sustancias sólidas, sólidas, líquidas y gaseosas. Tiene alto poder de dilución, por lo cual al disolverse es posible que alcance el punto de ebullición; esto se evita realizando la operación en forma lenta. Es un álcali fuerte, y como tal es peligrosa cuando se manipula sin las atenciones y debidas precauciones. Propiedades. 

Peso molecular de 40.1 g/mol.



Punto de ebullición de 1390°C.



Punto de fusión 318.4°C.



Densidad a 20°C de 2.13 Kg/l.



Calor de fusión de 40 cal/g.

Usos. 

Industria de la pulpa y el papel: papel : Son los mayores consumidores de la soda cáusti usticca a nivel ivel mundial. ial. Las apl aplicac icacio ion nes inc incluye luyen n el tratamiento del papel usado y de aguas residuales, y adicionalmente se emplea como materia prima en los procedimientos que reducen a pulpa y blanqueadores.



Industria textil: textil: La soda soda cáustica cáustica se utiliza utiliza en el proceso proceso químico de producción producción de algodón y de fibras sintéticas como nylon y poliésteres. poliésteres.



Industrias de jabones y detergentes det ergentes : Es el hidróxido hidróxid o principal usado en la saponificación o conversión de las grasas o aceites provenientes de vegetales o minerales para el proceso de manufactura de jabones. En el ca caso so de los los dete deterg rgen ente tess es frec frecue uent ntem emen ente te usad usada a para para la producción de surfactantes iónicos.



Indust Industria ria de ma manuf nufac actur tura a de blanq blanquea ueador dores es: Es emplea empleada da en la producción de agentes blanqueadores como hipoclorito de sodio o de calcio.



Industria petrolera: Se usa en los procesos de exploración producción y procesamiento de petróleo y gas natural. También se emplea en la remoción de materiales ácidos como el H 2S y mercaptanos generados en los procesos.



Industria del aluminio: Es usada para disolver bauxita en la primera etapa para la producción producción de aluminio.



Industri Industria a de los procesos procesos químicos químicos: La soda cáustica cáustica es la materia materia prima para una amplia gama de productos, porque se utiliza como intermedio y como reactivo en los procesos que producen solventes, los plásti plástico cos, s, las telas telas sintét sintética icas, s, los pegam pegament entos os,, las capas, capas, los herbicida herbicidas, s, los tintes, los producto productoss farmacéu farmacéutico ticos, s, y muchos muchos más productos industriales. También se utiliza para la neutralización de corrientes inútiles ácidas y para componentes ácidos de gases de escape.



•

Entre Entr e otras aplic a plicacio aciones nes .

Hidrogeno (H2). El hidrogeno es en condiciones normales un gas incoloro, inodoro e

insípi insípido, do, compue compuesto sto de moléc molécula ulass diatóm diatómica icas, s, H 2. Es la sustanc tancia ia más infl inflam amab able le de toda todass las las que que se co cono noce cen, n, es un poco poco más solu solubl bles es en disolventes orgánicos que en el agua, a temperatura ordinaria el hidrogeno es una sustancia poco reactiva a menos que se haya activado de alguna manera;

por ejemplo, por un catalizador adecuado. A temperaturas elevadas es muy reactivo. Propiedades. 

Peso molecular de 1.00797 g/mol.



Punto de ebullición de -252.7°C.



Punto de fusión -259.2°C.



Densidad de 0.071 g/ml.

Usos. 

Síntesis del amoniaco.



Rompimiento por hidrogeno (hydrocracking), y en el tratamiento con hidrogeno para eliminar azufre.



La hidrogenación se utiliza en la manufactura de productos químicos orgánicos.



Como combustible de cohetes, en combinación con oxigeno y flúor, y como un propulsor de cohetes impulsado por energía nuclear.

•

Ácido Clorhídrico (HCl). El ácido clorhídrico es una solución de cloruro de hidrogeno en agua,

presenta aspecto cristalino cuando esta puro, presenta color amarillento debido a la presencia de hierro, cloro o sustancias orgánicas. Ataca a todos los metales comunes, reacciona con metales e hidróxidos formando óxidos metálicos y cloruros respectivamente. Causa irritación al tener contacto con la piel y las membranas mucosas. Propiedades. 

Peso molecular de 36.46 g/mol.



Punto de ebullición de -84.9°C.



Punto de fusión 114.8°C.



Gravedad especifica de 1.00045 g/l.

Usos.

•



Lavado de metales.



Refinación de caña de azúcar.



Producción de goma sintética.



Producción de glucosa y azúcar de maíz.



Almidón.



Activación de pozos petroleros.

Hipoclorito de Sodio (NaClO). El hipoclorito de sodio es una solución clara, sin sedimentos de un color

amarillo verdoso ligero. De olor penetrante e irritante. Es una solución fuertemente oxidante. Muy eficaz en el control bacteriológico y microbiológico. Propiedades. 

Peso molecular de 74.44 g/mol.



Punto de ebullición de 100.85°C.



Punto de fusión 17.85°C.



Densidad de 1.11 g/cm 3.

Usos. 

Se emplea como desinfectante y desodorante en lecherías, crecerías, abastecimiento de aguas negras y para propósitos caseros.



Obtención de hidróxido férrico Fe(OH) 3, bióxido de manganeso, de nitratos, sulfatos y cianatos (por reacción con los cianuros).

2.- MATERIA PRIMA. La sal común es la materia prima de la planta de cloro soda ubicada en el tablazo. La sal común se importa desde Bonaire o se trae por vía marítima desde las salinas de Araya (Edo. Sucre) hasta el muelle de manejo de sal o también proviene de la empresa Produsal del Sector Los Olivitos y mediante una correa transportadora, se envía hasta un patio de almacenamiento el cual está diseñado para contener 17000 m 3 (19600 TM) de sal, lo cual equivale a un inventario para 30 días de operación de la planta a máxima capacidad.

3.- TIPOS DE PROCESOS. •

Método Le Blanc. El método Le Blanc obtiene la soda a partir de tres procesos separados

que trabajan en discontinuo: primero, la reacción entre el cloruro de sodio (sal común) y el ácido sulfúrico para dar sulfato de sodio y ácido clorhídrico; en segundo lugar, la reacción del sulfato con caliza, carbón y calor, para producir las cenizas negras (mezcla que contenía cantidades más o menos variables de soda); y en tercer lugar, la lixiviación de las cenizas negras para separar la soda y posterior concentración y cristalización del producto. Una de las ventajas del método Le Blanc que le permitió sobrevivir al creciente empuje que producía el método Solvay, residió en la importancia de los distintos subproductos que el propio proceso generaba, en especial el ácido clorhídrico que era susceptible de convertirse en cloro, producto muy importante por sus propiedades blanqueantes y desinfectantes. i.

A partir de Cloruro de Sodio y Ácido sulfúrico se obtienen Sulfato

de Sodio y Cloruro de Hidrógeno. ii.

El sulfato de Sodio se reduce con coque y se calcina con caliza, así 

se obtiene Carbonato de Sodio, Sulfuro de Calcio y Dióxido de Carbono. iii.

Por extracción con agua pueden separarse el Carbonato de Sodio

(soluble) y el Sulfuro de Calcio (insoluble). iv.

El Carbonato de Sodio puede tratarse con cal apagada para

obtener una solución de Hidróxido de Sodio.

•

Método Solvay. El método utilizado por Solvay, denominado de

caustificación, hace

reaccionar la soda con cal apagada dando lugar a una disolución más o menos concentrada de soda. La obtención de productos más concentrados implicaba laboriosas tareas de concentración, que se veían entorpecidas por la fragilidad cáustica del acero y por los costos de combustibles inherentes al proceso.

Este proceso tiene como reacción global la siguiente: (Reacción imposible de forma directa) La reacción global en sentido inverso es inmediata y constituye una experiencia elemental de ejemplo de una reacción química de precipitación. En el sentido que nos interesa, no es posible llevarlo a cabo directamente en disolución, ya que la insolubilidad del carbonato cálcico hace que el equilibrio correspondiente esté prácticamente desplazado hacia la izquierda. i.

Haciendo pasar Amoniaco y Dióxido de Carbono (gaseosos) por

una solución saturada de Cloruro de Sodio se forma Carbonato Ácido de sodio y Cloruro de Amonio (ambos insolubles).

ii.

El Carbonato Ácido de Sodio se separa de la solución por filtración

y se transforma en Carbonato de Sodio por calcinación. iii.

El Cloruro de amonio obtenido se hace reaccionar con Hidróxido

de Calcio y se recupera Amoníaco. iv.

El Hidróxido de Calcio se produce en la misma fábrica por

calcinación de Carbonato de calcio (piedra caliza) y así se produce el Dióxido de Carbono necesario en la ecuación 1.

4.- REACCIONES QUÍMICAS INVOLUCRADAS. •

Tratamiento químico de la salmuera.

•

Intercambio Iónico de la resina.

•

i.

Reacción de purificación de la salmuera.

ii.

Reacción de Regeneración de la Resina.

iii.

Reacción de conversión de la Resina.

Electroquímica del proceso cloro soda. i.

Reacción en el ánodo.

ii.

Reacción en el cátodo.

iii.

Reacción Global.

iv.

Subproductos.

•

Destrucción de cloratos.

•

Declorinación de la salmuera agotada.

•

Producción de Ácido Clorhídrico.

5.- PROCESO PRODUCTIVO PARA LA OBTENCIÓN DE CLORO SODA. La planta de clorosoda de PEQUIVEN en el Tablazo utiliza la tecnología de membranas en el cual se emplean dos trenes de producción, cada uno conformado por 36 electrolizadores en los cuales se lleva a cabo el proceso de descomposición electrolítica que tiene como productos cloro (Cl 2), soda cáustica (NaOH) e Hidrogeno (H2) utilizando como materia prima sal común. Posteriormente el cloro y el hidrogeno se procesan para obtener Ácido Clorhídrico y adicionalmente se emplea soda cáustica y cloro gaseoso para producir Hipoclorito de Sodio. Esta planta recibe energía trifásica de 34.5 KV en corriente alterna, la cual se transforma en 110V y se rectifica para entregar 179000 A de corriente continua a cada electrolizador. Capacidad. 377 TMD de Cloro gaseoso. 180 TMD de Cloro líquido. 100 TMD de Ácido Clorhídrico (32%). 436 TMD de Soda Cáustica (100%). 11.6 TMD de Hidrógeno gaseoso. Calidad. 

Cloro Gas. Componente Cloro Dióxido de Carbono Oxígeno Nitrógeno Hidrógeno Agua

Composición 98.30% vol. 0.10% 1.67% Trazas 95% por volumen). El oxígeno presente en el cloro (a una concentración normal del 1.5% por volumen en base a agua libre) se combina con el hidrógeno en una reacción altamente exotérmica, la cual da una temperatura de llama suficiente para mantener la reacción de síntesis de HCI. Sin embargo, cuando los gases contiene aire en exceso (oxígeno), la rata de flujo de hidrógeno a cloro debe aumentarse para compensar por la reacción adicional de cloro (promedio total de estequiometria es: H2 = C12 +202). Este es el caso donde O2 en C12 puede estar en un rango de 7-8% por volumen. Por otra parte, cuando los gases contienen “inertes”, la temperatura de la llama disminuye; si la concentración de los gases inertes es demasiado alta, entonces la temperatura de la llama puede bajar realmente por debajo de los 1500°C y se debe agregar aire (oxígeno) para mantener la síntesis de HCI. Es poco posible una alta concentración de “inertes” en esta planta. Aunque no se incluye ningún dispositivo de medidas para la temperatura de la llama, esta no afecta la cantidad de enfriamiento externo que se necesita para mantener la temperatura adecuada del absolvedor/producto de HCI. El quemador de HCI normalmente se enciende de manera automática para el arranque, pero puede hacerse en forma manual con una lanza portátil de H 2. Esta lanza se enciende fuera del quemador de HCI con un flujo pequeño de H2. Luego, se inserta a través del visor abierto y se envía un flujo pequeño de H2 al quemador de HCI para encender la llama. Se utiliza un soplador de arranque para crear la corriente necesaria dentro de la sección del quemador de HCI. Esta unidad de síntesis de HCI está equipada con diferentes dispositivos de control de seguridad. Si la llama dentro del quemador se apaga, un dispositivo sensor de llama lo detecta envía una señal hasta un relé de control. Este relé activa una alarma y cierra de forma automática una válvula de bloqueo en ambas líneas de suministro de H2y C12. El relé de control también

abre una válvula en la línea de suministro de N2 para comenzar la purga del sistema. El dispositivo sensor de llama se diseña para activar el relé de control sólo si la llama se apaga por cerca de un segundo ya que una reacción más rápida podría causar el paro por una simple fluctuación en la llama. El relé de control de paro automático también se activa por el interruptor de baja presión en cualquiera de las líneas de suministro de H 2 o de Cl2 si la presión en cualquiera de las tuberías disminuye por debajo de unos 0.035 Kg/cm2 (0.5psig). De hecho, las válvulas en las líneas de suministro de H 2 y Cl 2 pueden utilizarse para mantener la contrapresión a la unidad de HCI a unos 0.07 Kg/cm2 (1psig). Como se describe después, el interruptor de bajo flujo en la tubería de suministro de agua de enfriamiento también se interconecta con el sistema de paro automático. Se incluyen detenedores de llama en ambas líneas de suministro de H 2 y Cl2 para evitar que la llama se dirija al equipo aguas arriba y cree una situación de peligro de explosión. Por lo general, los detenedores de llama tienen empaques de anillo rasching y funcionan también como demisters. Por lo tanto, se deben colocar drenajes para eliminar condensados. La concentración del producto se ajusta al 32% de ácido clorhídrico con un flujo regulado d agua demonizada como líquido absorbente según la densidad del producto de HCL. El líquido absorbente entra por el tope del depurador de gas de cola de HCI a través de tuberías rociadotas y sirve para un par de propósitos. Enfriar y absorber el cloro que no ha reaccionado en el depurador de gas de cola de HCI (una columna de empaques con flujo contracorriente) con exceso de hidrógeno que fluye hacia arriba y hacia afuera del depurador de gas de cola de HCI. Luego, el líquido absorbente fluye al absorbedor donde la mayor parte de HCI se absorbe contracorriente. Un controlador de flujo con alarma de flujo se incluye en la tubería de suministro de agua D.I. Además del efecto enfriador de agua D.I., se requiere un enfriamiento adicional de la unidad de HCI; por lo tanto, una chaqueta de agua de enfriamiento rodea la unidad completa de HCI. El agua de enfriamiento rodea la unidad completa de HCI. El agua de enfriamiento primero fluye al fondo de la sección de absorbedor hacia un enfriador interno de ácido. De esta manera, el producto ácido hace contacto por último con el agua de HCI. Por medio de una

tubería externa, el agua de enfriamiento fluye hasta el fondo de la unidad de HCI. De nuevo, el agua de enfriamiento sale de la unidad de HCI y se dirige al sistema de retorno de agua de enfriamiento. La tubería de suministro de agua de enfriamiento está equipada con un medidor de flujo y una alarma de bajo flujo. El interruptor de bajo flujo está diseñado para entrelazarse con el sistema de control de paro de suministro. Se incluye una conexión de muestra para asegurar que no haya fugas de HCI a través de los sellos internos. El producto de HCI al 32% deseado fluye hacia abajo a través del absorbedor, cae y se recoge alrededor del enfriador interno de ácido. El enfriador de ácido rodea la cámara central a través de la cual el HCI fluye hacia arriba y dentro del absorbedor. Sin embargo, la cámara central se extiende hasta arriba, hasta el tope de la torre de HCI donde existe un disco de ruptura. Este disco de ruptura protege la unidad de HCI de algún daño físico en caso de explosión menor durante el arranque o de una explosión más violenta por una operación incorrecta. El producto de HCI al 32% fluye hacia fuera de la bandeja de recolección a través de una plataforma externa y, por gravedad, el área de almacenamiento de HCI. El producto de HCI se recoge en un tanque pequeño y se bombea a tanques de almacenamiento más grandes. El uso de los tanques pequeños permite la purga del material diluido fuera de las especificaciones en el arranque y también en los paros. El HCI para los usuarios en el proceso interno se envía fuera de los tanques de almacenamiento de HCI al 32% por las bombas de transferencia de HCI al 32%. Estas mismas bombas se utilizan para enviar el producto de HCI a las instalaciones da carga de camiones. Se incluye un depurador de agua en el área de almacenamiento para eliminar los vapores de ácido desde los venteos de los tanques de almacenamiento grandes.

6.- REACTOR. •

Celdas de Membrana. Las celdas de membrana son las utilizadas en el Complejo Químico Ana

María Campos debido a las siguientes características: Las celdas de membranas tienen una membrana semipermeable para separar los compartimientos de ánodo y cátodo. En las celdas de membrana se separan los compartimientos con hojas porosas de plástico químicamente activas, que permiten el paso de los iones sodio, pero rechazan los iones

oxhidrilo. Se han desarrollado varios polímeros para este servicio exigente. El propósito de esta membrana es excluir los iones OH - y Cl- de la cámara del ánodo, haciendo así un producto mucho más bajo en sal que el obtenido en una celda de diafragma. Las celdas de diafragma operan con una salmuera más concentrada y dan un producto más puro, y más concentrado (NaOH al 28% que contiene 50 ppm de NaCl; se asegura haber obtenido un producto con NaOH al 40%). Este producto requiere solo la evaporación de 715 Kg de agua para producir una tonelada métrica de cáustico al 50%; así representa un ahorro considerable. En la industria se le ha designado a estas celdas como “celdas de membrana de intercambio iónico”. Estas celdas idealmente:    

 Tienen alta conductancia electrolítica. Son inertes al ambiente de trabajo.  Tienen buenas propiedades mecánicas. Selectivamente transfieren los iones Na

+

, rechazando otros

aniones o cationes. 

 Tienen alta resistencia al fluido de fluidos.

Problemas primarios Selectividad o eficiencia de la membrana hacia los iones oxhidrilos que son transferidos a través de la membrana. Problemas secundarios 

Voltaje más alto que el deseado.



Algunos cloruros difunden a través de la membrana.



La vida y eficiencia de la membrana por iones multivalentes como Ca+2 y Mg+2.

Componentes. Para la reacción electroquímica de una solución de cloruro de sodio, la celda tendrá los siguientes componentes. 

Un electrodo cargado positivamente (+) ánodo.



Un electrolito en el compartimiento del ánodo formado por salmuera,

denominado anolito. 

Un electrodo cargado negativamente (-) cátodo.



Un electrolito en la cámara del cátodo formado por una solución de soda

cáustica denominado catolito. 

Membrana, para separar el anolito del catolito. La membrana, Polímero de fluorocarbón que contiene grupos ácidos o

sales de carboxilatos y sulfonatos y que esta reforzada con una malla de fluorocarbón o teflón. El espesor del polímero sulfonado en el lado ánodo suministra una alta conductividad y absorbe suficiente agua para mantener flexible la membrana y resistente a las condiciones de operación. La capa carboxilada de menor espesor en el lado cátodo, tiene excelente rechazo a los cationes y alta eficiencia de la corriente.

Separación de los iones. Los grupos ácidos de la membrana neutralizados por cationes. Estos cationes son móviles y

se desplazan libremente bajo la influencia de

diferencias de concentración, temperatura, etc. Los aniones son rechazados

debido a su carga neta fija. Razón fundamental de que la membrana puede transportar cationes y ofrecer una barrera para los aniones. Características de las Membranas. 

Alta eficiencia de la corriente (evitar la migración del ión hidroxilo).



Baja resistencia eléctrica.



Excelente resistencia química al cloro y la soda cáustica.



Buena resistencia al calor.



Buena estabilidad dimensional.



Baja permeabilidad a la sal y al agua.



Larga duración operacional.

Problemas Operacionales. 

Insolubilidad de las especies que entran a la membrana, en su paso

desde un anolito relativamente acido hasta un catolito fuertemente básico. 

Presencia de impurezas dañinas que incluyen los cationes alcalino

térreos (magnesio, calcio, bario, estroncio, etc.) 

Niveles máximos de impurezas en la salmuera: de 10 a 100ppb

Condiciones de Operación. El principal propósito de las condiciones de operación es mantener el flujo de masa

(iones sodio + agua) dentro de los límites de la capacidad de

transporte de la membrana. La composición de los polímeros influye en dicha capacidad de transporte, así como también la temperatura y el contenido de agua. Las condiciones de operación las selecciona el fabricante de las membranas, con el objetivo de obtener un mejor rendimiento y tiempo de vida en todos los electrolizadores.

La medida del deterioro de las membranas viene dada por incrementos en el consumo de energía, lo cual significa aumentos en el voltaje, disminución de la eficiencia o ambas. 

 Temperatura de la celda. La membrana es una solución de electrolitos y al igual que éstos, su

conductividad aumenta con el incremento de la temperatura. El rango de operación recomendado oscila entre 80°C y 95°C. A temperaturas mayores de 95°C, el contenido de agua en la membrana aumenta, por lo que ésta absorbe agua originando expansión, arrugas y abombamiento. Por otra parte, una temperatura demasiado alta puede ocasionar falla de las partes plásticas del electrolizador. Normalmente, una alta temperatura en el electrolizador se detecta frecuentemente chequeando la temperatura del catolito. El rango óptimo de temperatura del anolito varía ente 85 – 92°C. Generalmente la temperatura del anolito será 1 – 5°C más baja que la del catolito. Es importante mantener la temperatura del anolito/salmuera de alimentación, constante, para ayudar a asegurar una operación del electrolizador en estado estable. La temperatura del anolito afecta la cantidad de agua que se evapora dentro del gas cloro y la cantidad de agua que transporta a través de la membrana, lo cual afecta la concentración de NaCl en el anolito. 

pH del anolito. −

El pH de salmuera ultra pura permitido es de 3 – 10.

−

El flujo de HCl se debe controlar para mantener pH del anolito > 2.

−

El pH del anolito normalmente se encuentra entre 3.5 – 4.5.

−

Cuando el pH anolito < 2 se transporta una fracción de corriente más alta. Capa carboxílica no conductiva. Daño irreversible a la membrana.

−

El pH anolito > 11 puede deberse a la existencia de orificios en la membrana. Puede deteriorar el revestimiento anódico.

−

El pH de la salmuera que se alimenta a celdas afecta marcadamente el pH del anolito.



Concentración de NaOH producto (catolito). Los niveles de concentración de soda se deben encontrar en un rango de

30-35% o 30-32%, para menor consumo de energía. Valores superiores ocasionan una disminución de eficiencia de corriente y aumento de voltaje. La disminución de la eficiencia puede ser permanente si la desviación es mayor a 37%. Para valores inferiores, si es menor a 25% hay mayor cantidad de agua produciendo abombamientos, pliegues y problemas mecánicos. La concentración de NaOH se controla con la regulación del agua que se recircula y empleando una relación de reciclo grande. 

Calidad de salmuera de alimentación. A excepción del cloruro, sodio y agua el resto de las especias se

considera impurezas. Su efecto sobre la membrana es: −

Pueden pasar a través de la membrana

−

Reducir sitios activos disponibles para transporte de sodio

−

Precipitan y rompen la membrana: disminución de eficiencia de corriente y mayor voltaje. Ca, Ba, sulfatos.

Algunos ejemplos de contaminantes es el hierro que contiene la salmuera de alimentación, los sulfatos, carbono orgánico total (TOC). Independientemente del tipo de membrana se requiere un grado intermedio de pureza, lo cual asegura que la cantidad de impureza que logre atravesar la membrana sea mínima y el producto se vea vagamente afectado. 

Concentración de NaCl en el anolito. Para un electrolizador el rango normal de operación en cuanto a la

concentración de NaCl en el anolito es de 190 – 230 g/l. Se define el límite inferior cuando baja la concentración del anolito, por debajo de este valor pasa más agua hacia la membrana. En la operación se desea evitar que se exceda la capacidad de la membrana.

El valor mínimo de 190 g/l incluye un factor de seguridad debido a un mezclado imperfecto. A concentraciones