Baixe Carbonato de Sódio e outras Trabalhos em PDF para Engenharia de Produção, somente na Docsity! Carbonato de Sódio O carbonato de sódio, Na2CO3, é um sal branco e translúcido, de sabpr alcalino, também conhecido como barrilha ou soda. Usos O carbonato de sódio é usado em fotografia, em limpezas, no controle do pH da água em estações de tratamento, no tratamento têxtil, como aditivo alimentar, na fabricação de tintas, papel, corantes, no tratamento da água de piscinas, mas é usado principalmente na produção de vidro, sabões e detergentes Processos de Produção Pode ser obtido na natureza em depósitos de minérios de trona ou artificialmente pelo Processo Solvay. Inicialmente, era produzido pelo Processo Leblanc, mas este caiu em desuso com o surgimento do processo Solvay. • Extração Minério de Trona Trona é um mineral composto de carbonato e bicarbonato de sódio hidratado (Na3HCO3CO3·2H2O). É extraido como fonte primária para a obtenção do carbonato de sódio nos Estados Unidos, substituindo Processo Solvay usado no resto do mundo para a produção do carbonato de sódio. • Processo Leblanc Nicolas Leblanc patenteou o método em 1791 e construiu, ainda no mesmo ano, uma usina em Saint-denis com produção de 320 toneladas por ano. Este método baseava-se na calcinação do sulfato de sódio com carvão e calcário num forno rotatório, seguido pela lixiviação do produto pela água. Ocorria a hidrólise dos sulfetos, que eram convertidos a carbonato pelo tratamento com dióxido de carbono dos fornos de calcinação. No processo LeBlanc ocorrem as seguintes reações químicas: Reação do sal comum com o ácido sulfúrico: 2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl Reação de calcinação do Na2SO4 com calcário e carvão: Na2SO4 + CaCO3 + 2C → Na2CO3 + CaS + 2CO2 Vantagem Produz HCl como subproduto que tem valor comercial Desvantagem Alto custo Causava problemas sérios de poluição ambiental: para cada 8 toneladas de carbonato de sódio produzido, eram produzidos 7 toneladas de sulfeto de cálcio e liberados 5,5 toneladas de ácido clorídrico. O sulfeto de cálcio vinha na forma de um sólido preto, insolúvel e de forte odor, que era depositado em aterros, onde ia gradualmente liberando gás sulfídrico. Por causa destas emissões nocivas, o processo Leblanc tornou-se alvo de pressões por parte da população e de legislação específica. Em 1863 foi publicado pelo parlamento inglês o Alkali Act, considerado a primeira legislação moderna sobre poluição do ar, que, entre outras atribuições, limitava a 5% a quantidade do ácido clorídrico produzido que poderia ser liberado na atmosfera. Para atender a esta legislação as indústrias adicionaram a torre de carvão, mas, uma vez que o ácido clorídrio ainda não tinha valor comercial, a solução produzida era simplesmente descartada em corpos d'água, matando as formas de vida aquáticas. Na década de 1880 ainda foram descobertos métodos para recuperar o enxofre do resíduo de sulfeto de cálcio e para a transformação do ácido clorídrico em gás cloro, mas ainda assim o Processo Leblanc continuou sendo poluente e desvantajoso em relação ao Processo Solvay, já desenvolvido à época, e aos métodos eletrolíticos para a produçao de gás cloro. Fluxograma Simplificado do Processo Leblanc Inicialmente o cloreto de sódio é dissolvido numa solução de ácido sulfúrico e aquecido brandamente. No processo original, neste etapa era perdido praticamente todo o ácido clorídrico produzido, liberado na atmosfera uma vez que tinha escasso valor comercial. Mais tardiamente, devido a valorização do ácido clorídrico e pressões contra a poluição, adaptou-se ao processo uma coluna de carvão vegetal, que absorve o ácido solubilizando-o em água, o que permite o seu aproveitamento. Na etapa seguinte, da calcinação do sulfato de sódio, devem ser observadas algumas características dos insumos. O coque utilizado deve ter baixa percentagem de nitrogenio, que pode ocasionar a formação de cianetos, e o carbonato de cálcio deve ter pouco magnésio ou silíca. Uma vez misturados na proporção de 2:2:1 de sulfato de sódio, carbonato de cálcio e coque respectivamente, inicia-se a combustão a cerca de 1000 ºC. A mistura negra resultante deve sofrer o processo de lavagem (lixiviação) imediatamente, para que o sulfeto não seja oxidado novamente a sulfato. São feitas então lavagens sucessivas, visando a máxima obtenção do produto. A solução final é tratada então com borbulhamento de CO2, que precipita cálcio dissolvido e outras impurezas e volatiliza o sulfeto, liberado na forma de H2S. Por fim, seca-se a solução e se submete o sólido a recristalização, aumentando assim seu grau de pureza. • Processo Solvay Em 1861, Ernest Solvay, químico belga, desenvolveu o processo amônia-soda. O processo Solvay só substituiu completamente o processo LeBlanc por volta de 1915. Utilizou como matérias primas, o cloreto de sódio (sal comum) , o amoníaco e o carbonato de cálcio (pedra calcária), conseguindo tornar mais barata a obtenção do sal e eliminar alguns dos problemas que apresentava o método Leblanc. O Process Solvay utiliza como insumos salmoura e carbonato de cálcio, também há a utilização de amônia, mas esta é reciclada durante o processo. A reação global do processo é a seguinte: 2NaCl + CaCO3 --> Na2CO3 + CaCl2 Tal qual, esta reação é impossível. Em efeito, considerando as solubilidades, se colocamos junto , na água, o cloreto de cálcio e o carbonato de sódio, irão se formar um precipitado de carbonato de cálcio e uma solução de cloreto de sódio. O processo Solvay contorna este problema. ***Na primeira reação, o anidrido carbônico borbulha numa solução amoniacal de cloreto de sódio obtendo bicarbonato de sódio e cloreto de amônio: NaCl+ CO2 + NH3 +H2O --> NaHCO3 + NH4Cl Sem amônia , iria se formar HCl que impederia a formação e a precipitação de NaHCO3. ***O anidrido carbônico é obtido pela calcinação do calcário. Obtém se também cal virgem. CaCO3 --> CaO + CO2 ***O cal virgem reage com o cloreto de amônio ob�do, regenera o amônio e produz o cloreto de cálcio. CaO + 2NH4Cl --> 2NH3 + CaCl2 + H2O ***O bicarbonato de sódio calcinado fornece carbonato de sódio e o anidrido carbônico que é reu�lizado no processo. 2NaHCO3 --> Na2CO3 +CO2 +H2O