TPI 1 - Tecnologia dos Processos Industriais - 3º Módulo 2º Semestre 2013 Professores Andréia Castro, Carmelo Neto e Daniel Rossi

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1 TPI 1 - Tecnologia dos Processos Industriais - 3º Módulo 2º Semestre 2013 Professores Andréia Castro, Carmelo Neto e Daniel Rossi EPIs Avental Luvas Óculos Sapato Fechado OORDEM DE PRODUÇÃOO Produto Sulfato de Sódio Data 06/09/2013 Quantidade & Unidade 30g Lote CTEMN003 Matérias-Primas (Reagentes) Nº do Lote do Fornecedor 1 Água destilada ou deionizada* ND 2 Balança Analítica* 3 Solução de Ácido Sulfúrico 5 mol/l (H2SO4)* ND 4 Bastão de vidro* 5 - Becker de 250 ml * 6 Chapa Aquecedora* 7 Soda Cáustica (NaOH) Lote: 31212ª / Val: 07/11/ Tela de amianto* 9- Tripé de Ferro* 10- Estufa 11- Papel de Filtro 12- Pisseta 13- Vidro Relógio

2 Procedimento Operacional 1. Calcular uma quantidade de soda caustica (NaOH) e ácido sulfúrico (H2SO4 ) para produzir 30 gramas de sulfato de sódio, por estequiometria. 2. Pesar um béquer de vidro, limpo e seco (de 750 ou 1000ml) antes da utilização; adicionar 250ml de água para que a soda caustica (NaOH) se dilua e adicionar muito lentamente o Ácido Sulfúrico, sempre com muito cuidado e com agitação constante. 3. Levar ao aquecimento sob agitação continua, até que sobre somente sulfato de sódio (Na2SO4 ). 4. Após evaporação da água, levar o béquer com o produto para ser seco na estufa por 30 minutos. 5. Retirar o béquer da estufa e deixá-lo no dessecador por 24 horas para atingir a temperatura ambiente. 6. Após esse tempo pesar o valor bruto do béquer. Dado fornecido: Densidade do ácido sulfúrico = g/ml Calcular a porcentagem de impurezas do Sulfato de Sódio produzido, admitindo-se que as 30,0 gramas possuem 100% de pureza. 30g 100% Xg Y% Pesquisa Operacional Sobre o Sulfato de Sódio Nome Comercial: Nome Químico: Fórmula Quimica Grupo Químico: Estado Físico: Aspecto: Cor: Odor: Classificação de Perigo: Especificação do Produto: Sulfato de Sódio Sulfato de Sódio Na2SO4 Sal Inorgânico Sólido Pó Cristalino Branca Inodoro Não Classificado como Perigoso Sulfato de Sódio Russia (PDF 121kb) Sulfato de Sódio Elementis (PDF 121kb)

3 ONDE PODE SER UTILIZADO Cinquenta por cento da produção mundial de Sulfato de Sódio Na2SO4, também conhecido como Sal de Glauber, é utilizado como carga em detergentes em pó. Esta utilização está diminuindo à medida que os consumidores domésticos estão cada vez mais mudando para detergentes sólidos ou líquidos que não incluem o sulfato de sódio. É usado em medicamentos, laxantes, antiinflamatório e diuréticos. Celulose O Sulfato de Sódio é utilizado na fabricação de celulose Kraft, sulfato de sódio é usado para compensar os níveis de sódio e enxofre durante a recuperação do licor de cozimento. Este produto é obtido como um subproduto de nitrato de sódio. Vidro Na indústria de vidro também tem uma aplicação importante. Sulfato de Sódio é usado como um agente purificador, para ajudar a remover pequenas bolhas de ar do vidro fundido. Evita a formação de espuma nos fluxos de vidro fundido durante o refino. Têxtil Sulfato de sódio é importante na fabricação têxtil, ele ajuda no nivelamento, reduzindo a carga negativa sobre as fibras de modo que os corantes podem penetrar uniformemente. Com a criação, em 1861, do processo Solvay, que não utilizava ácido sulfúrico e produzia apenas cloreto de cálcio, que podia ser descartado no oceano, este revelou-se tanto economicamente melhor quanto menos poluente, o que levou ao declínio das plantas industriais baseadas no processo Leblanc. Nas últimas décadas do século XIX estas plantas passaram a ser centradas na produção de gás cloro, sendo o já não-lucrativo carbonato de sódio apenas um co-produto. Em 1900, 90% da produção mundial de carbonato de sódio já era feita através de plantas que utilizavam o processo Solvay, a última usina baseada em Leblanc foi a falência em Porém, sendo o método de Solvay ineficaz para a produção de carbonato de potássio, algumas plantas continuaram em funcionamento limitado produzindo-o por algum tempo. Processo Solvay O Processo Solvay é um processo industrial criado por Ernest Solvay no século XIX para a obtenção de carbonato de sódio. Responsável por três quartos da produção mundial de carbonato de sódio, o processo Solvay se baseia na insolubilidade do bicarbonato de sódio em meios alcalinos a baixas temperaturas, utilizando para isso grandes colunas de saturação gasosa.

4 Processos Quimicamente Fluxograma do processo, cada círculo representa uma etapa. O Processo Solvay utiliza como insumos salmoura e carbonato de cálcio, também há a utilização de amônia, mas esta é reciclada durante o processo. Na primeira etapa a salmoura é saturada de NH 3, de forma a, além dos íons sódio e cloreto, gerar em solução amônio e hidroxila, segundo a reação: Em seguida, injeta-se CO 2 na solução, de forma que ocorram as seguintes reações, resultando em NaHCO 3, que, nas condições do processo, precipita. O NaHCO 3 é então filtrado da solução e aquecido até a calcinação, de forma a produzir o Na 2 CO 3. Industrialmente De início é necessário purificar a salmoura, fim de retirar os contaminantes que acompanham o NaCl, como MgCl 2, CaCl 2, CaSO 4 e outros, isso se dá por precipitação e subsequente filtragem. Uma vez purificada, a solução é conduzida então a uma torre de saturação de amônia, onde a solução entra pelo topo e recebe a amônia em baixas temperaturas por contra-corrente, sendo esta injetada na base da coluna de forma que suba, borbulhando através da solução de NaCl, podendo então ser absorvida. Em seguida, a solução, ainda resfriada pela ação da amônia, é conduzida a uma torre semelhante, onde ao invés de amônia é injetado CO 2, produzindo uma solução com um precipitado suspenso de NaHCO 3. Essa solução é levada então a um filtro tambor, onde os cristais de NaHCO 3 são filtrados e lavados, a fim de livrálos completamente do cloreto de amônio, que comprometeria a continuidade do processo.

5 Por fim, os cristais de NaHCO 3 são levados a um forno rotativo onde ficam até a calcinação, que produz Na 2 CO 3 com um bom grau de pureza. Observe que o CO 2 obtido nesta etapa é retornado ao processo. Etapas paralelas Industrialmente, além do processo principal, que converte o NaCl da salmoura em Na 2 CO 3, são realizadas alguns outros procedimentos, a fim de viabilizar o processo, são eles: Produção de CO 2, que provém da queima do CaCO 3 em forno de grelha giratória, que funciona queimando coque, combustão essa que fornece o calor necessário a decomposição do CaCO 3 : O CO 2 obtido no processo é então conduzido à torre de carbonatação. Regeneração do NH 3, que se dá primeiro pela transformação do CaO obtido no processo anterior em Ca(OH) 2, através de tratamento com água: Esta solução é entao combinada à solução de NH 4 Cl, de forma a regenerar o NH 3 segundo a reação: