química industrial

Contenidos

1.-         Materias primas y productos químicos.

2.-         Características de la química industrial.

3.-         Productos básicos en la industria.

4.-         Procesos representativos en la química industrial.

4.1.       Produccion de ácido sulfúrico.

4.2.       Producción de cloro.

4.3.       Síntesis de Haber de amoniaco.

4.4.       Obtención de ácido nítrico por oxidación catalítica de amoniaco.

Materias primas y productos químicos.

Son muy abundantes.

Principales materias primas:

·      Aire

·      Minerales

·      Carbón

·      Petróleo y gas natural.

A partir de las mismas se forman los “intermedios de síntesis”, productos básicos para la obtención de la mayoría de otros productos industriales..

Abundancia relativa de elementos en la corteza terrestre.

Características de la química industrial

Está marcada por su rentabilidad económica (incluyendo el tiempo).

Busca un equilibrio entre el rendimiento y los costes del método utilizado.

Suele utilizar elevadas condiciones de presión y temperatura y el flujo continuo de materiales (reactores).

Antes de fabricar a gran escala, se realiza una planta piloto a escala intermedia entre el laboratorio y la industria.

Esquema del proceso de producción industrial


Productos básicos (Intermedios de síntesis)

PRODUCTO

APLICACIONES

H2SO4

Fertilizantes, HCl, metales, detergentes, colorantes, pinturas. Papel, fármacos, explosivos...

O2

Acero, ozono, papel, fármacos...

N2

NH3, metales, abonos...

Na2CO3

Vidrio, NaOH, jabones, textil...

NaOH

Papel, aluminio, lejía, derivados de petróleo...

Cl2

HCl, disolventes, blanqueantes, insecticidas...

CH2=CH2

Plásticos, fármacos, fibras...

NH3

Fertilizantes, plásticos, explosivos...

C6H6

Disolventes, colorantes...

Producción de ácido sulfúrico.

En la actualidad se usa el método de contacto que ha sustituido al de las cámaras de plomo.

A partir de las materias primas, azufre/pirita y oxígeno, se obtiene el SO2.

S (s) + O2 (g) ® SO2 (g)

FeS2 (s) + 11 O2 (g) ® 8 SO2 (g) + 2Fe2O3 (s)

Éste método tiene un rendimiento máximo en fabricar SO3 a partir de SO2 por la relación:

2 SO2 (g) + O2 (g) Â 2 SO3 (g)

Al ser exotérmica esta reacción debe realizarse a temperatura poco elevada; la velocidad de reacción es, por tanto muy pequeña y se tiene que emplear un catalizador (platino u óxido de vanadio).

2 SO2 +  O2  (Pt/V2O5) ® 2 SO3

Se obtiene un mayor rendimiento si en vez de adicionar agua directamente, formamos como producto intermedio el ácido disulfúrico:

SO3 + H2SO4 ®  H2S2O7

H2S2O7 + H2O ® 2 H2SO4

Esquema de producción de H2SO4.

Obtención de cloro y NaOH por electrólisis del NaCl (ac).

Se obtienen ambos productos por electrólisis de disoluciones muy concentradas de NaCl (salmueras):

Reducción (cátodo): 2 H2O + 2e® H2 + 2 OH (aq)

Oxidación (ánodo): 2Cl(aq) ® Cl2(g) + 2e

Los OH junto con los cationes Na+ forma el NaOH.

Se obtiene H2 como subproducto.

Producción de NaOH (celda de mercurio)

Síntesis de Haber en la producción de amoníaco

N2 + 3H  2NH3 ; DH = –92,4  kJ

El rendimiento del amoníaco  disminuye al aumentar la temperatura, pero la reacción es muy lenta; por eso se necesita un catalizador (una mezcla con Fe, Mo y Al2O3).

Para que se aproveche industrialmente la reacción ha de hacerse a presión elevada (disminución de volumen).

El hidrógeno y el nitrógeno que se usan deben ser puros, para evitar el envenenamiento del catalizador.

Esquema de producción del amoniaco

Ácido nítrico

Es un ácido oxidante que se utiliza para introducir grupos nitro en compuestos aromáticos (TNT)

En la naturaleza se hallan los nitratos, o sales derivadas del ácido nítrico. Los más importantes son: el nitrato de Chile [NaNO3], el nitrato de Noruega [Ca(NO3)2] ,el salitre [KNO3]

Industrialmente se obtiene actualmente por la oxidación catalítica del amoniaco con aire enriquecido con oxígeno con arreglo al esquema:

4 NH3 + 5 02 Â 4 NO + 6 H2O

El NO formado se combina con O2  y posteriormente con agua:

2 NO + O2 Â 2 NO2

3 NO2 + H2O Â 2 HNO3 + NO

El NO que se obtiene vuelve a reciclarse.

Etiquetas de productos químicos.