Producción de cl2

La producción industrial de Cl2 se lleva a cabo mediante la electrólisis de disoluciones de NaCl: Las sales de NaCl empleadas suelen llevar impurezas que deben ser eliminadas antes de efectuar la electrolisis, en particular los iones Ca2+, Mg2+ y SO42-.
Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2¯ + Ca2+
Ca2+ + Na2CO3 → CaCO3¯ + 2 Na+
SO42- → Na2SO4 (tras concentrar)
La extracción de la sal bruta se obtienemediante evaporación de las salinas por el sol. Esta evaporación tiene lugar en varios pasos: concentración del agua salada del mar en estanques; transporte del concentrado a otro estanque de evaporación donde se precipita el CaSO4, y finalmente en otro estanque de evaporación se realiza la cristalización del NaCl. Esta sal todavía tiene un alto contenido en magnesio y potasio, por lo que se debellevar a cabo el lavado de la sal en unidades especiales donde se alcanza un contenido de NaCl en la sal de > 99%. De 1m3 de agua salada se obtienen 23 kg de NaCl. Dependiendo del tipo de proceso electrolítico utilizado se realizan posteriores purificaciones.
Existen tres tipos de procesos para producir Cl2: el del mercurio, el de membrana y el de diafragma.
Proceso del Mercurio
Este procesoutiliza disoluciones concentradas del NaCl (salmuera). La celda de amalgama está constituida por un contenedor de acero alargado e inclinado por debajo del cual fluye una capa de mercurio que actúa de cátodo y absorbe el Na que se produce en la reacción:
NaCl → Na + ½ Cl2

Figura 3. El proceso del mercurio
El cloro se produce en el ánodo que se puede ajustar en altura. La amalgama de Na que seobtiene se transfiere a un reactor donde se descompone, mediante hidrólisis con H2O, en Hg, NaOH (50%) e H2.
Na(Hg) + H2O → NaOH + H2 + Hg
Durante la electrólisis se dan las siguientes reacciones:
Reacción en el ánodo: Cl¯ → ½Cl2 +1e¯.............................Eº = 1.24 V
Reacción en el cátodo: xHg + Na+ + 1e¯ → NaHgx...........Eº = -1.66 V
Reacciones colaterales:
Cl2 + NaOH → NaOCl + NaCl+ H2O (ánodo)
Cl2 +2e¯ → 2Cl¯ (cátodo)
ClO¯ + 2H+ + 2e¯ → H2O + Cl¯ (cátodo)
El rendimiento del proceso es del 94-97%. Una planta a gran escala produce de 50 a 300x103 ton del Cl2/año y de 56 a 340x103 ton de NaOH/año.
Datos de la Celda
* Área del cátodo: 10 a 30 m2
* Espesor de la capa de Hg: 3 mm
* [Na]Hg: 0.2 a 0.4% en peso
* 50-180 ánodos por celda
* Separacióncátodo-ánodo: 3 mm
* Ánodo: grafito o Ti recubierto por metales del grupo del Pt.
* Sal procesada: 2 a 20 m3/h

Figura 4. Diagrama de flujo del proceso de mercurio.
Proceso de Diafragma
En este proceso se emplean disoluciones acuosas de NaCl. Las celdas industriales de diafragma consisten en un depósito en el cual los ánodos se montan verticalmente y paralelos unos a otros. Los cátodos se sitúanentre los ánodos, son planos y de acero, recubiertos por fibras de asbesto impregnados con resinas flúor-orgánicas.

Figura 5. Celda del proceso de diafragma.
La disolución salina entra en la celda, pasa a través del diafragma de asbesto y entra en la cámara catódica. El Cl2 que se produce en el ánodo sale por la parte superior mientras que el H2, NaOH y NaCl residual se producen en el cátodoy salen de la celda por el lateral. El diafragma de asbestos cumple dos funciones:
a) Evitar la mezcla de H2 y Cl2.La estructura tan fina del material permite el paso de líquidos a través del mismo, pero impide el paso de las burbujas de gas. Un 4% del cloro (disuelto en la disolución) sí pasa a través del diafragma y se pierde en reacciones colaterales, disminuyendo el rendimiento
b) Impedir ladifusión de los iones OH¯ formados del cátodo al ánodo.
La disolución que sale de la celda contiene un 12% de NaOH y un 15% de NaCl (en peso). La capacidad de una planta puede ser de hasta 360x103 ton de Cl2/año, y de hasta 410x103 ton de NaOH/año. Estas plantas consumen un 20% menos de energía que las plantas basadas en celdas de mercurio.
Proceso de Membrana
En este proceso el cátodo y...