Processos Industrials: Ciment, Clor-Àlcali, Petroli

Producció de Ciment Portland

Què és el Ciment Portland?

Resultat de moldre sulfat de calci natural i clinker.

Què és el Clinker?

Material obtingut escalfant materials argilosos i calcaris a 1400-1500°C.

Fases del Clinker Portland

• Silicat dicàlcic
• Silicat tricàlcic
• Aluminat tricàlcic
• Ferrit dicàlcic
• Ferrit aluminat tetracàlcic

Matèries Primeres del Ciment

• 23% argila
• 70% roca calcària
• 6% gres
• 1% escòria

Procés de Fabricació del Ciment

1. Extracció de calcària (font de calci).
2. Trituració (filtrat).
3. Transport per cinta.
4. Primer molí de boles (filtrat).
5. Barreja amb argila (silicat d'alumini), sorra silícia i limonita (font de ferro).
6. Molí de boles.
7. Ciclons (filtrat, preescalfament a 150-500°C).
8. Forn rotatori a 1400-1500°C.
9. Refredador.
10. Addició de guix.
11. Segon molí de boles.

Tipus de Ciment

• Siderúrgic
• Resistent a l'aigua de mar
• Aluminós
• Putzolànic
• Mixt de baix calor d'hidratació
• Resistent als sulfats

Indústria Clor-Àlcali

Productes Principals

• Hidròxid de sodi (sosa càustica)
• Hidròxid de potassi (potassa càustica)
• Derivats del clor

Procés d'Electròlisi

Aplicació de corrent elèctric a aigua salada (salmorra) per dissociar-la. El clor es forma a l'ànode (+, oxidació) i el sodi al càtode (-, reducció).

Cel·la de Mercuri

1. Dipòsit amb aigua i salmorra.
2. El clor es dirigeix a l'ànode (titani).
3. El mercuri circula pel fons del dipòsit (càtode).
4. El sodi, juntament amb el mercuri, forma una amalgama.
5. L'amalgama es porta a un dipòsit a part.
6. En aquest dipòsit, es filtra el mercuri.
7. El sodi, juntament amb l'aigua, forma hidròxid de sodi i es desprèn hidrogen gasós.
8. El mercuri filtrat recircula al dipòsit principal.

Cel·la de Membrana

1. Una membrana permet el pas dels ions de sodi però no dels de clor.
2. S'utilitza aigua amb salmorra diluïda.
3. El clor es forma a l'ànode.
4. Els ions de sodi es dirigeixen al càtode.
5. El clor s'extreu en forma de gas.
6. Els ions de sodi formen hidròxid de sodi (també es desprèn hidrogen gasós).

Cel·la de Diafragma

1. Utilitza un diafragma porós.
2. La salmorra s'introdueix al costat de l'ànode.
3. El clor es dissocia i es dirigeix a l'ànode.
4. Els ions de sodi passen a l'altre costat del diafragma i van al càtode.
5. S'obté hidròxid de sodi al càtode i hidrogen en forma de gas.

Inconvenients de la Cel·la de Diafragma (Amiant)

• Cancerigen (en el cas de diafragmes d'amiant).
• No selectiu als ions (la sosa conté salmorra).
• Cal evaporar molta aigua per obtenir la concentració desitjada (més cost).
• Resistència elèctrica alta.

Procés Solvay (Carbonat de Sodi)

1. Es barregen salmorra (NaCl) i amoníac (NH₃).
2. Carbonat de calci (calcària) es descompon en un forn de calç per obtenir òxid de calci (CaO) i CO₂.
3. La barreja de salmorra i amoníac es barreja amb el CO₂ en una torre de carbonatació.
4. S'obté carbonat de sodi àcid (NaHCO₃) i clorur d'amoni (NH₄Cl).
5. Es filtra per separar el carbonat de sodi àcid i el clorur d'amoni.
6. El clorur d'amoni es tracta per recuperar l'amoníac, que recircula.
7. Com a producte secundari s'obté clorur de calci (CaCl₂).
8. El carbonat de sodi àcid s'escalfa per obtenir carbonat de sodi (Na₂CO₃).

Processos de Refinat de Petroli

Separació de Productes Afins

Processos per obtenir productes afins, com ara la fracció BTX (benzè, toluè i xilè).

Craqueig amb Vapor

Procés per obtenir barreges d'olefines (molècules amb enllaç doble de carboni) i gas de síntesi (mitjançant reformat catalític).

Dessalat del Cru

Escalfar el petroli i netejar-lo amb aigua. Es decanten les sals polaritzables aplicant voltatges alts.

Destil·lació Atmosfèrica

1. Després de dessalar, s'afegeix NaOH per treure calci i magnesi.
2. Es posa en un reactor de pre-flash (fase vapor i líquida).
3. La fase líquida s'escalfa en un forn.
4. Tot el vapor es destil·la fraccionadament.

Processos de Refinat (Tipus)

1. Craqueig Catalític en Llit Fluiditzat

   Millora la proporció dels productes lleugers intermedis a partir de crus pesats.

   Reactor Orthoflow

   • Té 3 tubs: alimentació, mescla amb catalitzador.
   • A dalt del reactor la catàlisi té més eficàcia.
   • El que no ha reaccionat va a les cambres dels costats (es recicla el catalitzador, recircula).
   • Els gasos de combustió surten.
   • A dalt surten els vapors craquejats.
   • Té una segona entrada per a producte recirculat.

2. Hidrocraqueig

   Trencar enllaços mitjançant reaccions amb hidrogen, obtenir enllaços dobles, pes molecular variable.

3. Craqueig Tèrmic

   Objectiu: obtenir olefines i fracció C4.

4. Reforma amb Vapor

   Tractar nafta o gas natural per obtenir gas de síntesi.

5. Separació d'Aromàtics (BTX)

   La fracció BTX és rica en aromàtics: xilè, benzè, toluè. Es separen amb:

   • Destil·lació
   • Cristal·lització fraccionada
   • Extracció líquid-líquid