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Blog Produccion de Hipo

El Hipoclorito de Sodio se produce por la reacción entre el Cloro y el Hidróxido de Sodio (Soda Cáustica)

Cl2 + 2 NaOH = NaOCl + NaCl + H2O (1)

Cloro Hidróxido de Sodio Hipoclorito de Sodio Cloruro de Sodio Agua

Durante el proceso de producción del hipoclorito de sodio se puede presentar una adición involuntaria de cloro superior a lo que la estequiometria de la reacción demanda, muy normal en el caso de producción por lotes sin control de la adición del mismo, causando una descomposición parcial y a veces hasta total de Hipoclorito de sodio.

De hecho en algunas ocasiones en las plantas tradicionales de cloro con torres de absorción, los lotes de producción se sobre cloran hasta el punto que se “saltean” y tienen que ser drenados para posterior lavado de las torres y los tanques de reacción. Pasa mucho más de lo que normalmente se reporta.

Existen dos mecanismos comprobados de descomposición del Hipoclorito de Sodio.

La más común es:

3NaOCl = 2NaCl + NaClO3 (Clorato de Sodio) (2)

Aunque el oxígeno generado por la descomposición del Hipoclorito es un problema para el consumidor, ésta es una reacción de menor importancia comparada con la descomposición del Hipoclorito.

La siguiente reacción es:

2NaOCl = 2NaCl + O2 (3)

Como se observa en las tres reacciones indicadas se produce siempre el mismo sub-producto, es decir SAL, NaCl

Para evitar el tan polémico tema del Clorato de Sodio con la dificultad de valorar su contenido por métodos analíticos, se considera en este documento otro compuesto para valorar la eficiencia de producción de Hipo, el otro sub-producto del proceso de descomposición la SAL, y que teóricamente solo es el resultado de la primera reacción.

Peso Moleculares

Cl2 70.90
NaOH 40.00
NaOCl 74.44
NaCl 58.44
NaClO3 106.44

Considerando la reacción No 1 y los pesos molecular para cualquier hipoclorito de sodio producido con una eficiencia de conversión del 100%, la relación molecular entre el Hipoclorito de sodio y el Cloruro de Sodio en es el resultado de dividir 74.44 entre 58.44, lo que arroja como resultado 1.27, es decir cualquier relación menor encontrada en cualquier hipoclorito significa que ese contenido adicional de sal es Hipo proporcionalmente descompuesto a Cloruro de Sodio y a Clorato de Sodio, de acuerdo con la reacción No 2.

Tomemos el caso de la planta de la Planta A

La producción estimada para la planta A días antes de introducir la tecnología Powell fue de alrededor de 100 toneladas por día. La unidad Powell de producción continua de hipo inicio operaciones el día Martes 7 de Octubre desde entonces la producción se ha aumentado a valores cercanos a las 220-250 toneladas día de Hipo. Pero analicemos lo que ha pasado con la calidad. Datos de almacenamiento TAH 3

Junio 27/03 al Oct 10/03 Oct 08/03 al Dic 9/03

Número de Muestras 201 189 Relación
%
NaOH 8.183 8.193 -0.12
NaOCl 146.031 146.241 -0.14
NaCl 145.649 128.729 13.14
Densidad 1.209 1.197 0.95

Relación NaOCl/ NaCl 1.002 1.14

Relación Estequiometria, Reacción 1 1.27

De la anterior tabla se puede concluir:

1. La representatividad de ambos grupos de muestras es la misma dado que son casi el mismo número de datos.
2. Dos cambios interesantes, la reducción simultanea del contenido de sal y de la densidad del producto desde la instalación de la unidad Powell.
3. La concentración del hipo aumento un 0.14%, la densidad del producto final es ligeramente inferior a 1.2 en razón de que aumento el exceso de soda tratando de compensar y alcanzar el valor de 1.2 especificado por los clientes, concepto que sugerimos sea revalorado, no es buen argumento de valoración de la calidad la densidad del producto.
4. A pesar que se ha tratado de compensar la perdida de densidad del producto, esto no se ha logrado y la razón es que el contenido de Sal en el producto es sensiblemente menor, 13.14%.

El único origen posible de esa sal, es la que durante el proceso de producción se presentaron una o las dos reacciones de descomposición listadas anteriormente.

Si se acepta que la reacción 3 sucede por la presencia de metales pesados en el hipoclorito y que por lo tanto esta reacción no alcanza a suceder durante la etapa de producción, entonces la única fuente adicional de sal es la reacción No 2., donde se obtiene dos mol de sal por cada mol de Clorato de Sodio.

Análisis.

Base de Calculo: Un Litro de Hipo de 146 gramos por litro

Bajo condiciones controladas un Hipoclorito de 146 gramos por litro debe contener solamente 109.91 gramos de sal por litro, nuevamente se cumple la relación molar de 1.27. Hoy en día el exceso de sal corresponde a:

Junio 27/03 al Oct 10/03 Oct 08/03 al Dic 9/03

Número de Datos 201 189

NaOCl 146.031 146.241
NaCl 145.649 128.729
NaCl Teórico 114.640 114.810

Sobrante NaCl 31.01 13.92

La diferencia entre el proceso anterior y el nuevo proceso genera una disminución de 16.92 gramos de sal por litro de Hipo producido, que obviamente demando Soda y Cloro para su generación.

Si se tiene en cuenta la reacción No 2 el Hipo perdido por esta generación de 16.92 gramos de sal en adición a la cantidad teórica es igual a 32.33 gramos de hipo por litro, lo que es equivalente a que por cada 100 toneladas de hipo se hayan usado en adición a la cantidad teóricamente requerida 2.57 toneladas de cloro y 2.9 toneladas de Soda al 100%.

El contenido de sal en el hipo producido usando la tecnología Powell es superior al teórico y existen dos explicaciones para eso: 1. La soda de Diafragma tiene un contenido de sal, 1% normalmente, que obviamente termina proporcionalmente en el hipo. 2. El agua clorada usada como parte del agua de disolución de la sal, tiene también un contenido importante de sal, en teoría es agua saturada con cloro y sal, entre estos dos factores se puede explicar el excedente, que en este caso es de 13.92 gramos por litro.

Con esta aproximación hemos dejado a un lado el tema de Cloratos para enfocarnos en los datos que tenemos, que son un hecho y que son reportados por el laboratorio con base continua. Cada mes transcurrido desde el inicio de la operación de la unidad Powell le ha significado al usuario un ahorro de 77 toneladas de cloro y 87 toneladas de soda. Este análisis solo considera la capacidad en ese entonces de 100 toneladas por día de Hipo precisamente antes de la modificación al proceso.

Aunque el proyecto fue suficientemente justificado solamente por el aumento de producción, los ahorros mensuales en materia prima son lo suficientes para el pago mensual de la obligación financiera con Powell, asumiendo un costo de producción de 160 dólares por tonelada ECU.

Este sencillo análisis se puede duplicar para el caso del usuario donde información anterior nos permite indicar que el contenido de sal es sensiblemente superior al teórico y de esta forma se puede justificar un proyecto de rápida y sencilla ejecución.

Ingeniero de Proyecto BCO

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