PRODUÇÃO DE ÁCIDO HIDROCHLÓRICO - HCl

INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS GERAIS – IFNMG

CAMPUS MONTES CLAROS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS QUÍMICOS

PROF. M.Sc. VITOR HUGO FERNANDES

PRODUÇÃO DE ÁCIDO CLORÍDRICO - HCl

João Guilherme Prates Faim

Laisse Dias Ribeiro

Montes Claros – MG

Abril/2014

1. INTRODUÇÃO

Ácido Clorídrico, ácido muriático, ou ainda Cloreto de Hidrogênio em solução, é um composto químico de fórmula molecular HCl. Fabricado em larga escala a partir do século XV, sua produção industrial iniciou-se na Inglaterra. O HCl puro (cloridreto) é um gás incolor, bastante tóxico, não inflamável e corrosivo. A sua solução aquosa é denominada ácido clorídrico, podendo ser vendido comercialmente com o nome de ácido muriático (impuro), para a limpeza de pisos e de peças metálicas antes de soldagens. É utilizado ainda na indústria e em laboratórios de diversas formas. Suas classificações químicas são as seguintes: monoácido, hidrácido, volátil e forte (dissociação = 92,5%). O ácido clorídrico, embora não seja fabricado nas mesmas proporções do ácido sulfúrico, é um produto químico de indústria pesada de igual importância. O preço do ácido clorídrico varia de acordo com a sua concentração na faixa de 25 a 32 dólares por tonelada. O HCl anidro pode ser obtido em botijões de aço, a um preço consideravelmente maior, em virtude do custo do vaso. O tamanho do mercado mundial aberto é estimado em 5 milhões de toneladas/ano.

O ácido clorídrico foi descoberto por volta do século IX, pelo alquimista persa Jabir Ibn Hayyan, conhecido também como Geber, a partir dessa e outras descobertas Geber deu origem a diversas outras substâncias, tais como a água régia, uma mistura de HCl com HNO3.

A produção industrial do ácido clorídrico principiou na Inglaterra, e atingiu seu auge durante a Revolução Industrial, quando se promulgaram leis proibindo a descarga indiscriminada de cloreto de hidrogênio na atmosfera. Esta legislação obrigou os fabricantes de barrilha, pelo processo Leblanc, a absorver o cloreto de hidrogênio em água. À medida que se descobriram novos usos para o ácido clorídrico, foram sendo construídas fábricas visando somente à sua produção.

Outros nomes que se destacam na história do HCl foram Basilius Valentinus (século XV Alemanha), Johann Glauber (século XVII – Alemanha), Joseph Priestley (século XVIII – Reino Unido) e Humphry Davy (século XIX – Reino Unido).

2. APLICAÇÕES

As principais aplicações do ácido clorídrico são as indústrias metalúrgicas e siderúrgicas, químicas, de alimentos e de petróleo. Estima-se que o uso do produto está distribuído em cerca de 47% na indústria de metais; 33% para a indústria química, farmacêutica e de processamentos; 7% para a indústria de alimentos; 6% para a indústria petroquímica; 7% para fins diversos.

Uma das aplicações mais importantes do ácido clorídrico é de decapagem de aço, tratamento da superfície para remover a crosta de laminação, antes de processamentos subsequentes, tais como extrusão, laminação, galvanização, e outras técnicas. Antes de 1963, quase todo o aço era decapado com ácido sulfúrico. A substituição pelo ácido clorídrico ocorreu pelo fato de que este reage mais rapidamente com a crosta em relação ao ácido sulfúrico, ataca menos o metal de base e o aço decapado fica com uma superfície melhor para as operações posteriores de revestimento ou de deposição, além de produzir menor quantidade de decapagem usada.

Outros exemplos de importantes aplicações pode ser citada a aplicação na produção de compostos orgânicos, como o PVC; produção de compostos inorgânicos, como policloreto de alumínio (PAC), que é amplamente utilizado no tratamento de águas e efluentes industriais; limpeza doméstica, neste caso apresenta concentrações de 10 a 12%; na petroquímica, a produção de petróleo pode ser estimulada através da injeção de ácido clorídrico na formação de rochas de um poço de petróleo, dissolvendo parte da rocha; na indústria alimentícia é utilizado como agente neutralizante e no preparo de açúcar líquido.

O ácido clorídrico é produzido em soluções de HCl até 38% (grau de concentração), utilizadas como reagente para análise. Concentrações mais elevadas de até mais de 40% são quimicamente possíveis, mas a taxa de evaporação é tão elevada que o armazenamento e a manipulação precisam de precauções adicionais, tais como baixa pressão e temperatura. A maior concentração na utilização industrial é de 30% a 34%, otimizada para um transporte eficiente. As soluções para uso doméstico são tipicamente de 10% a 12, com recomendações para diluir antes de utilizar e assim reduzir os perigos do produto.

3. PRODUÇÃO

O ácido clorídrico é preparado através da dissolução de cloreto de hidrogénio em água. O cloreto de hidrogénio pode ser gerado de diversas maneiras, portanto existem vários precursores de ácido clorídrico. A fabricação do ácido clorídrico em grande escala é quase sempre integrada a produção em escala industrial de outros produtos químicos. As operações em que o ácido clorídrico aparece como subproduto correspondem a 90% de sua produção.

As técnicas de fabricação modificaram-se e aperfeiçoaram-se nos anos recentes, hoje, o gás cloro e o gás hidrogênio são obtidos por métodos eletrolíticos, através de uma planta periférica para a produção de cloro e soda cáustica, usando-se cloretos fundidos ou soluções aquosas de cloretos de metais alcalinos. Na eletrólise das salmouras, o cloro é produzido no ânodo e o hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio ou de potássio, no cátodo. Inventaram-se e industrializaram-se muitos modelos engenhosos da cuba eletrolítica em virtude de se manter separados os produtos do ânodo e do cátodo. Todos os modelos, entretanto, são variedades do tipo a diafragma ou do tipo com eletrodo intermediário de mercúrio.

O ácido clorídrico é obtido de quatro fontes principais: Cloração de Hidrocarbonetos Aromáticos e Alifáticos (Síntese Orgânica),