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Decomposição térmica do Bicarbonato de Sódio
Tipologia: Notas de estudo
Oferta por tempo limitado
Compartilhado em 27/11/2013
4.3
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08/10/
CENTRO DE CIENCIAS EXATAS TECNOLÓGICAS E DA NATUREZA
CURSO DE QUÍMICA INDUSTRIAL
DISCIPLINA – PROCESSOS UNITÁRIOS DA INDÚSTRIA QUÍMICA I
PROFESSOR – IRINEU VIEIRA DA SILVA JÚNIOR
O Carbonato de sódio também conhecido como barrilha ou soda de fórmula molecular Na2CO 3 é um sal branco e translúcido. Ele endurece e se agrega quando exposto ao ar devido à formação de hidratos, pode ser produzido por cristalização adequada de seus depósitos naturais (trona; natro; ranksita; pirsonita e gailussita).
O carbonato de sódio é usado em fotografia, em limpezas, no controle do pH da água, no tratamento têxtil, como aditivo alimentar, na fabricação de vidros, sabão, tintas, papel, corantes, no tratamento da água de piscinas e principalmente na fabricação de vidro comum.
Pode ser obtido na natureza ou artificialmente, antes pelo Leblanc , e atualmente pelo método Solvay.
Assim, em 1791, Nicolas Leblanc patenteou uma solução e deu início a construção de uma planta industrial em Saint-Denis, com produção de 320 toneladas por ano. Porém, com a revolução francesa, esta foi estatizada e os trabalhos de Leblanc foram transformados em domínio público. Napoleão a devolveu em 1801, mas, sem fundos para repará-la e sem condições de competir com os outros produtores já estabelecidos, Leblanc terminou por cometer suicídio em 1806.
Essa indústria cresceu principalmente na Inglaterra, chegando ao seu ápice na década de 1870. Porém, sendo extremamente poluente, com produção de cerca de 7 toneladas de descarte sem valor comercial e 5,5 toneladas de Ácido clorídrico para cada 8 toneladas de produto, acabou por sofrer fortes pressões por parte da população e do parlamento. Até o surgimento do Processo Solvay, que a suplementou completamente, uma vez que produzia apenas Cloreto de Cálcio, que pode ser descartado no mar, e utilizava matérias-primas mais baratas, utilizado até hoje.
Entropia molar padrão S o 298 135 J/mol·K
Classificação UE: Irritante (Xi) Ponto de fulgor: Não Inflamável
O cloreto de sódio, popularmente conhecido como sal ou sal de cozinha, é uma substância largamente utilizada formada na proporção de um átomo de cloro para cada átomo de sódio. A sua fórmula química é NaCl. O sal é essencial para a vida animal e é também um importante conservante de alimentos e um popular tempero. O sal é produzido em diversas formas: sal não refinado (como o sal marinho), sal refinado (sal de cozinha), e sal iodado. É um sólido cristalino e branco nas condições normais. No processo de produção da barrilha, o cloreto de sódio é usado como salmoura (NaCl + H2O).
Substância química de fórmula CaCO3. É o principal componente de casas como os calcários. Tem características alcalinas (ou seja, é um sal com características básicas, e possui pH alto quando em solução aquosa ), e é resultado da reação do óxido de cálcio ( cal virgem ) com dióxido de carbono. CaO + CO2 F 0E 0 CaCO
Quando em solução aquosa sofre uma hidrólise salina, produzindo uma base forte. CaCO3 + H2O F 0E 0 CO2 + Ca(OH)
O Carbonato de Cálcio possui importante função no processo Solvay, Pois ao ser aquecido libera CO 2 e CaO. O CO 2 é utilizado em várias partes do processo e o CaO é utilizado na recuperação da amônia.
O dióxido de carbono, ou gás carbônico é um composto químico constituído por dois átomos de oxigênio e um átomo de carbono. A representação química é CO (^) 2.
O CO 2 e o NaCl são os principais reagentes no processo Solvay, pois juntos são os responsáveis pela produção do carbonato CO 3 -^.
Pode ser obtido pelo aquecimento do carbonato de cálcio ou através da decomposição térmica do bicarbonato de sódio no final do processo.
A amônia de fórmula NH3, é muito utilizada em sistemas de refrigeração. No processo Solvay a Amônia tem por função promover, como intermediário, outras reações, não sendo considerado como reagente, pois o mesmo é reciclado no final do processo e suas perdas, quando comparadas com o produto final são mínimas.
Cloreto de cálcio é um composto químico formado por cálcio e cloro. É extremamente solúvel em água. É um sal que se apresenta no estado sólido à temperatura ambiente e comporta-se como um típico haleto iônico. Tem muitas aplicações comuns como em salmoura para máquinas de refrigeração, controle de pó e gelo nas estradas, e no cimento. Por causa de sua natureza higroscópica, deve ser mantido em contêineres bem selados.
,
Fig. 2 – Planta do Processo Solvay, desenvolvido por Ernest Solvay, em 1863.
O Processo Solvay é resumido pela equação global :
CaCO 3 + 2NaCl Na2CO 3 + CaCl (^2)
A equação global na qual o processo Solvay pode ser resumido não representa uma reação que possa ser realizada na prática. Efetivamente, a produção de carbonato de sódio segundo o processo Solvay abrange oito operações sucessivas:
1ª : Preparação de uma salmoura depurada e saturada em cloreto de sódio: (NaCl + H (^) 2O).
2ª: Absorção do amoníaco - a salmoura é saturada em amoníaco (NH (^) 3),
recuperado originando assim uma salmoura amoniacal:
(NaCl + NH (^) 4OH).
3ª: Carbonatação da salmoura amoniacal - a salmoura amoniacal é trazida ao contato com o dióxido de carbono (CO (^) 2), proveniente da calcinação do calcário. O dióxido de carbono e o amoníaco, em solução aquosa, originam o bicarbonato de amónio: NH (^) 4OH + CO 2 F 0E 0 (NH (^) 4)HCO 3
O bicarbonato de amónio e o cloreto de sódio entram então em decomposição, para formarem o cloreto de amónio e o bicarbonato de sódio: (NH (^) 4)HCO 3 + NaCl F 0E 0 NH4Cl + NaHCO (^3)
O bicarbonato de sódio, sendo pouco solúvel neste meio, é finalmente obtido no estado sólido. 4ª: Filtração - o bicarbonato de sódio é separado da solução (águas mães) por filtração. 5ª: Calcinação - o bicarbonato de sódio (NaHCO (^) 3), aquecido num secador, decompõe^ 0 01 E se em carbonato de sódio (soda leve), água e dióxido de carbono: 2 NaHCO 3 F 0E 0 Na (^) 2CO 3 + H (^) 2O + CO 2
O dióxido de carbono que se liberta é reenviado para a instalação de carbonatação. 6ª: Calcinação do calcário - o calcário é decomposto num forno de cal, dando o dióxido de carbono e cal viva (CaO), de acordo com a equação: CaCO 3 F 0E 0 CaO + CO (^2)
sendo o dióxido de carbono enviado à instalação de carbonatação.
ainda usado em alguns países que não possuem importação do Carbonato de Sódio natural. A partir da Segunda Guerra Mundial houve um rápido aumento da soda natural vendida nos mercado. Esta produção desenvolveu-se principalmente pela abertura de minas para exploração do sesquicarbonato de sódio (trona ),encontrado em jazidas na Green River Basin, no Wyoming sul-ocidental, que produz cerca de 10 bilhões de toneladas desse minério numa camada de 3m de espessura média por 2300 Km 2.
O Carbonato de Sódio proveniente da trona é feito por decomposição térmica de acordo com a seguinte reação global: 2Na (^) 2CO (^) 3. NaHCO3. 2H (^) 2O F 0E 0 3Na (^) 2CO 3 + CO 2 + 3H (^) 2O
Ano
Produção Processo Solvay (T)
Produção a par�r da Trona (T)
1948 4.575 289 1965 4.900 1. 1968 4.596 2. 1971 4.275 2. 1972 4.305 3. 1974 3.480 4.
FONTE: SHREVE, R. N., BRINK JR., J.A., Indústrias de Processos Químicos
Ela existe há 63 anos. A empresa estatal detinha o monopólio da produção de barrilha no Brasil, com proteção alfandegária que impedia a importação. O Grupo Fragoso Pires comprou-a num leilão de privatização, em 1992. Logo em seguida, o governo removeu as barreiras à importação. A CNA foi a primeira empresa privatizada dentro do processo de desestatização.O Grupo Fragoso Pires, por sua vez, além de não ter nenhuma experiência na atividade, pagou apenas a primeira parcela da privatização. “O grupo também possuía o Banco Vega, que foi fechado com o escândalo dos precatórios nos anos 1990. Com isso, o conglomerado inteiro entrou em decadência e a CNA, também”. Quando a empresa se tornou inviável, o grupo doou-a para os funcionários, sem quaisquer recursos tecnológicos e caixa. A CNA tentou se modernizar, mas não conseguiu. Resumindo: para voltar a produzir, a companhia precisa de 10 milhões de reais em caixa. “Acreditamos que ela só voltará a funcionar se tiver algum dinheiro público, o que é muito difícil. O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) não tem interesse em assumir a dívida da empresa, pois ela é uma fábrica sucateada”. O consumo brasileiro de barrilha está em torno de 800 mil toneladas por ano. No ano passado, a produção da CNA, que já chegou a casa das 240 mil toneladas por ano, ficou em torno de 150 mil toneladas.Ou seja, a companhia atende, hoje, a menos de 20% do mercado. “Ela é uma referência de preço para o mercado interno. “Isso é importante porque a cotação do produto está subindo muito no mercado internacional devido à demanda chinesa por barrilha“. Há dois tipos de barrilha no mercado: a leve e a densa. O setor vidreiro só utiliza a densa, que correspondia a 40% do total produzido pela Álcalis. Isso representa, aproximadamente, 60 mil a 80 mil toneladas do total necessário – aproximadamente, 470 mil toneladas por ano. “A produção da CNA correspondia a menos de 15% do total da demanda da indústria do vidro”. Depois da paralisação da empresa nos últimos meses, quem está fornecendo a barrilha correspondente ao que a CNA fornecia são as empresas Ansac (americana) e Solvay (belga). As duas atendem 95% do mercado mundial.
10. Gestão Ambiental
O sistema de Gestão ambiental é uma pratica ainda muito recente, que vem ganhando espaço na indústria. Através dela é possível a mobilização das organizações para se adequar a legislação ambiental. A finalidade geral do Sistema de Gestão Ambiental é interligar a proteção ambiental e prevenção a poluição com as necessidades sócio-econômicas. Ou seja, produzir e desenvolver com menores custos, mantendo a qualidade dos produtos, visando à melhoria do meio ambiente. Atualmente ela começa a ser encarada como um assunto estratégico por parte das empresas, já que uma empresa ambientalmente correta é bem visto por seus clientes, e além de estimular a qualidade ambiental, também possibilita a redução de custos diretos, (redução de desperdícios com água, energia e matéria prima.), e indiretos (multas pagas por danos ambientais), Ou seja, a implantação de um Sistema de Gestão Ambiental esta diretamente ligada á direta na economia da empresa. A gestão ambiental é a capacidade de organização das atividades humanas para que estas originem o menor impacto possível ao meio. Essa organização vai desde as melhores técnicas ate o cumprimento da legislação e alocação dos recursos humanos e financeiros. O objetivo maior da gestão ambiental deve ser a busca permanente de melhoria de qualidade ambiental, dos serviços, dos produtos, e ate mesmo do ambiente de trabalho.
A busca permanente da qualidade ambiental é portanto um processo de aprimoramento constante do sistema de gestão ambiental, de acordo com a política ambiental estabelecida pela empresa.
Os objetivos estabelecidos em um sistema de gestão ambiental, são oriundos da ISO (ISO 14000/SGA), no entanto são observados outros objetivos que podem ser listados:
Finalidades básicas da gestão ambiental: Servir de instrumentos de gestão com vistas a obter e assegurar a economia e o uso racional de matérias primas e insumos, destacando-se a responsabilidade ambiental da empresa:
No processo Solvay, a amônia é praticamente toda reaproveitada pelo sistema, mais há possibilidades de perdas através do efluente de descarte.
O carbonato de Sódio (Na2CO (^) 3) é comercializado com o teor de 99,6%.
Sua principal impureza é cloreto de sódio (NaCl), com resultados analíticos da ordem de 99,6% de Na (^) 2CO 3 e 0,15% de NaCl. Produtos mais puros, para fins analíticos ou alimentícios, podem ser obtidos a partir de uma solução do carbonato de sódio industrial, borbulhando-se gás carbônico para convertê-lo no bicarbonato. Este cristaliza, podendo ser separado. Um produto típico para fins alimentícios apresenta a composição: 99,7% NaHCO (^) 3, 0,2% Na (^) 2CO3, 0,004% NaCl, 0,05% H (^) 2O e 0,003% de impurezas insolúveis.
Não apresenta riscos em incêndios, pois não é inflamável, não é explosivo, sendo usado até mesmo como agente contra o fogo.
A barrilha não é um produto venenoso, não faz parte de sua composição substâncias carcinogênicas nem de mutagenicidade, mas pode causar efeitos adversos a saúde humana.
A barrilha não é um produto agressivo ou venenoso ao meio ambiente, mas por ser de fácil dissolução, deve-se evitar sua entrada em curso de água, pois atua aumentando o pH da água. Quando descartado em aterros ou corpos d'água tende a promover a sua alcalinização, o que afeta fortemente a fauna e a flora locais. A sua produção industrial tem como subproduto o Cloreto de Cálcio, que, quando descartado em corpos d'água fechados ou semi-fechados, promove uma forte salinização, afetando os peixes e demais seres vivos. Não são conhecidos danos significativos provocados pelo seu descarte no oceano
12. Em Caso de Acidentes
Afastar os curiosos e esclarecer que é produto químico e não alimentício. Ventilar a área de vazamento e se possível interrompe-lo imediatamente. Não deixe o produto entrar no esgoto ou em qualquer fonte de água.
Quando ocorrer o vazamento, recolher o material num container apropriado para descarte posterior, usando um método que não gere lixo. Se não houver container recolher o material derramado para um recipiente adequado, que pode ser sacos plásticos, baldes, latões, etc. Usar equipamento de proteção individual apropriado: máscara contra pó e óculos de proteção.
13. Anexo
Tabela de levantamento de aspectos e avaliação de impactos ambientais em processos e serviços, baseada no modelo de SUELY, M. “Estratégia e Implantação do Sistema de Gestão Ambiental”.
(aguardando tabela)
