Presentacion de cloro-soda

SAL COMÚN
Constituye la materia prima principal, se
importa desde Bonaire o se trae por vía marítima
desde las salinas de Araya (Edo. Sucre) hasta el
muelle de manejo de sal el cual puede almacenar
hasta 17000m3 de sal (30 días).

PRODUCTOS:
CLORO (Cl2)
SODA CÁUSTICA (NaOH)
ÁCIDO CLORHIDRICO (HCl)

Propiedades Físicas:
– Peso molecular: 35.46 g/mol
– Punto de ebullición a 1 atm abs.: -34.6°C.
– Punto de fusión a 1 atm abs.: -102°C.
– Densidad relativa a 1 atm, 0°C y aire: 1: 2.5
– Temperatura crítica: -144°C
– Presión crítica: 76.1 atm

Propiedades Químicas:
• Es de color amarillo verdoso.
• Olor picante irritante.
• Se disuelve en agua formando soluciones de alto poder oxidante.
Estas soluciones se descomponen lentamente bajo la acción de la
luz, formando ácido clorhídrico y oxígeno.
• Altamente reactivo
• En presencia de cloro, las partículas divididas de Ar, Bi, B, Cu, Fe,
P arden espontáneamente.
• El cloro húmedo ataca los metales.
• A presión y temperatura normales, el cloro es más pesado que el
aire y no ataca al vidrio grueso, porcelana, ebonita, policloruro de
vinilo y al politetrafluoroetileno.

Agente Blanqueador
• Eliminación de colores
• Tintorerías
• Blanqueo de tejido de
hilo y de algodón
• Fabricación de papel
Materia Prima
• MVC
• Fungicidas e Insecticidas
• Germicidas
• Explosivos
• Solventes para remover
grasasUSOS
Desinfectante
• Esterilización de Agua
• Piscina de Natación
• Planta de tratamiento
de agua para industrias
• Purificación de aguas
en embalses

• Peso molecular: 36.46 g/mol
• Gravedad específica: 1.00045g/L
• Punto de fusión: -45°C
• Punto de ebullición: 81-84°C
• Presión de vapor: 25mmHg a 20°C

Propiedades Química
• Es un álcali fuerte y debe ser manipulado con
precaución.
• Color blanco cristalino en estado sólido.
• Destruye tejidos vegetales, animales y orgánicos en
general.
• Ataca fuertemente el aluminio, estaño, plomo y sus
compuestos.
• Alta solubilidad en agua con fuerte desprendimiento de
calor.
• Absorbe fácilmente humedad y dióxido de carbono
del aire.
• Solución incolora o ligeramente amariilla Altamente
reactivo

Desinfectante
Solventes
Pulpa y papel
Cerámicas
Explosivos y
productos
farmacéuticos
Refinación de
petróleo y
perforación
Reactivos de
laboratorios
USOS
Detergentes y
Jabonerías
Alimentos
Insecticidas y
Removedores de
pintura

• Peso molecular: 40.01 g/mol
• Punto de ebullición: 1390°C
• Punto de fusión: 318.4°C
• Densidad a 20°C: 2.13kg/L
• Calor de fusión: 40 calorías/g

Propiedades Químicas:
• Solución incolora o ligeramente amarilla,
• Alta solubilidad en agua
• Puro presenta un aspecto cristalino, aunque en
ocasiones muestra un color amarillo debido a la
presencia de hierro, cloro o sustancia orgánica.
• Causa irritación en la piel y en las membranas
mucosas.
• Ataca todos los metales comunes e hidróxidos
formando óxidos metálicos y cloruros respectivamente.

USOS
Lavado de
metales
Producción de
glucosa y
azúcar de maíz
Producción de
gomas sintéticas
Refinación de
caña de azúcar
Activación de
pozos petroleros
Recubrimiento
y grabados
electrolítico
Remoción de
depósitos e
incrustaciones
Almidón
Reactivos de
laboratorios

ClNHNaHCOOHCONHNaCl 43223  HClSONaSOHNaCl 22 4242 
223232 COOHCONaNaHCO 
HClSONaSOHNaCl 22 4242  232342 22 COCaSCONaCCaCOSONa 
HClSONaSOHNaCl 22 4242 
1- A partir de Cloruro de Sodio y Ácido Sulfúrico se obtienen Sulfato
de Sodio y Cloruro de Hidrógeno.
2- El Sulfato de Sodio se reduce con coque y se calcina con caliza,
así se obtiene Carbonato de Sódio, Sulfuro de Cálcio y Dióxido de
Carbono.
3- Por extracción con agua pueden separarse el Carbonato de Sodio
(soluble) y el Sulfuro de Calcio (insoluble).
4- El Carbonato de Sodio puede tratarse con cal apagada para
obtener una solución de Hidróxido de Sodio.
HClSONaSOHNaCl 22 4242 
232342 22 COCaSCONaCCaCOSONa 
NaOHOHCaCONa 2)( 232 

1- Haciendo pasar Amoníaco y Dióxido de Carbono (gaseosos) por una solución
saturada de Cloruro de Sodio se forma Carbonato ácido de Sodio y Cloruro de
Amonio (ambos insolubles).
2- El Carbonato ácido de Sodio se separa de la solución por filtración y se
transforma en Carbonato de Sodio por calcinación:
3- El Cloruro de Amonio obtenido se hace reaccionar con Hidróxido de Calcio y
se recupera Amoníaco.
4- El Hidróxido de Calcio se produce en la misma fábrica por calcinación de
Carbonato de Calcio (piedra caliza) y así se produce el Dióxido de Carbono
necesario en la ecuación 1.
223232 COOHCONaNaHCO 
ClNHNaHCOOHCONHNaCl 43223 
22324 22)(2 CaClOHNHOHCaClNH 
23 COCaOCaCO 

Planta
Cloro-Soda
Proceso de
descomposición
electrolítica
Cloro (CL2).
Soda cáustica (NaOH).
Hidrógeno (H2).
Sal.
Agua desmineralizada.
Electricidad: energía eléctrica
trifásica de 34.5kV en corriente
alterna, la cual se transforma en
110V y se rectifica para entregar
179100 amperios de corriente
continua a cada electrolizador.

PERÚ
En la planta de Oquendo se produce soda cáustica y cloro, y a partir
de ellos, una gama de productos derivados, que tienen una amplia y
creciente variedad de aplicaciones en las principales industrias del
país y exterior.
En la planta química de Paramonga, ubicada a 210 kilómetros de
Lima y puesta en servicio en febrero de 1998, se produce también
soda cáustica, cloro y los derivados correspondientes

ARGENTINA
En Bahía Blanca se produce 184 kTn de soda cáustica lo que
representa un 69% de la producción del país.
ITALIA
Produce cloro e hidrógeno gaseoso, soda cáustica e hipoclorito de
sodio.

La planta de Cloro-Soda recibe energía eléctrica trifásica de
34.5kV en corriente alterna, la cual se transforma en 110V y se
rectifica para entregar 179100 amperios de corriente continua a
cada electrolizador.
La sal común, que constituye la materia prima principal, es
producida por PRODUSAL ubicada al noreste del Estado Zulia, en
la sienaga Los Olivitos. La sal industrial es enviada a un patio de
almacenamiento el cual está diseñado para contener 17.000m3
(19.600TM aprox.) de sal, lo cual equivale a un inventario para
treinta días (30) de operación de la planta a máxima capacidad.

CONSUMO PLANTA
HIPOCLORITO +
NaOH 32%
NaOH 50%
HCl 32%
SATURADORES CLORURO DE BARIO
CARBONATO DE SODIO
SODA CÁUSTICA
PATIO DE SAL
AGUA
DESMINERALIZADA
SODA
CÁUSTICA 21%
CLARIFICADORTRATAMIENTO
QUÍMICO
FILTROS
PRIMARIOS
FILTROS
PULIDORES
INTERCAMBIO
IÓNICO
SALMUERA
ULTRA PURA
SALA DE
CELDAS
ELECTROLI-
ZADORAS
HCl
SALMUERA AGOTADA
CLORO
SECO
COMPRESOR
TORRE
DECLORINADORA
CLORO
RESIDUAL
TANQUE DE
ALMACENAMIENTO
CLORO
LÍQUIDO
EVAPORADOR
ALMACENAMIENTO
ALMACENAMIENTO
HCl
CLORO RESIDUAL
CLORO PURO
SÍNTESIS
HCl
HIDRÓGENO
CLORO
HÚMEDO
AGUA
H2SO4
CONCENTRADO
CONCENTRADOR
COMPRESOR
HIDRÓGENO
DESPACHO
CLORO GAS
VINILOS
CLORO GAS
VINILOS
BOMBONAS
DESPACHO
DESPACHO
PLANTA CTA
SODA
CÁUSTICAENFRIAMIENTOTORRE DE
SECADOH2SO4
DILUÍDO

Tabla N°1. Capacidad de producción de
la planta de
Cloro-Soda. El Tablazo.
Cloro Gaseoso (TMD) 377
Cloro Licuado (TMD) 180
Ácido Clorhídrico al
32% (TMD)
100
Soda Cáustica al 100%
(TMD)
436
Hidrógeno Gaseoso
(TMD)
11.6

Tabla N°2. Bases del diseño de la planta
de Cloro-Soda de El Tablazo
Licenciante Oxitech
Sala de celdas
Circuitos eléctricos 2
Electrolizadores/Circuito 36
Celdas/Electrolizador 30
Intensidad de
corriente/Electrolizador
(kA)
90-180
Densidad de corriente
(kA/m2)
2-4

Tabla N°3. Características de las
membranas
Tipo de
membrana
NX-961
Fabricante Dupont
Material
Copolímero de tetrafluoroetileno
y grupos de ácido
perfluorosulfónico y
perfluorocarboxílico
Área de la
membrana
1.5m2
Tiempo de
vida
3 años aprox.

Tabla N°4. Especificaciones de calidad del Cloro
Componente
Cloro Gaseoso
(% vol.)
Cloro Líquido
(% peso)
Cloro (Cl2) 98.3 99.72
Dióxido de Carbono
(CO2)
0.10 Trazas
Oxígeno (O2) 1.67 0.25
Nitrógeno (N2) Trazas 0.03
Hidrógeno (H2) <0.02 Trazas
Agua (H2O) 15 ppm -----

Especificaciones de
calidad del Ácido
clorhídrico
Especificaciones de calidad de
la Soda Cáustica
Componente % Peso Componente % Peso
Ácido
clorhídrico
32
Soda
cáustica
50
Cloro
Máx. 2
ppm
Cloruro de
sodio
Máx. 50 ppm
Clorato de
sodio
Máx. 15 ppm
Agua Balance
Hierro Máx. 1 ppm
Níquel Máx. 0.05 ppm
Especificaciones de calidad del hidrógeno
Hidrógeno Gaseoso (H2) 99.9 % vol.

a) Saturación de la salmuera.
b) Tratamiento químico.
Consta de dos reactores de mezcla completa con un tiempo de
permanencia de la salmuera de aprox. 30min cada uno.
c) Clarificación.
En el clarificador ocurre:
-Floculación y sedimentación por acción de la gravedad

d) Filtración primaria.
– Mecanismo del proceso de filtrado.
– Transporte o movilidad de las partículas hacia los espacios
vacíos del medio filtrante.
– Adsorción de las partículas sobre la superficie.
– Separación de las partículas más débilmente unidas.

Filtración secundaria:
a. Filtro constituido por hojas horizontales de titanio (para prevenir la
corrosión) recubiertas con un capa de celulosa vegetal que actúa
como agente filtrante.
b. Body feed: alimentación de celulosa vegetal.
c. Parámetro de control para la realización de mantenimiento: Caída de
presión máxima permitida a través del filtro de 3.2kg/cm2.
Intercambio iónico:
a. Sistema de intercambio iónico consta de tres columnas de
intercambio iónico conectadas en serie.
Intercambio Iónico
Finalidad
•Reducir el contenido de iones Ca+2-Mg+2
<25ppb, Ba+2<400ppb y Sr+2<500ppb para
obtener salmuera ultra pura.

a)Calentamiento:
La salmuera ultrapura se calienta hasta 80ºC y se pasa por
mezcladores estáticos previamente adicionando HCl al 32%
para completar la conversión de los iones bicarbonatos
b) Electrólisis.
• Reacciones global del proceso
• Reacción Catódica
• Reacción Anódica
 La adición de HCl al 32% a la salmuera agota es con la
finalidad de recuperar el Cl2 que se tiene como HOCl.

• Eliminación de iones SO4
¯² por la adición de HCl al 32% hasta alcanzar un
pH=1.8.
Nota: A pH=1.8 más de la mitad del SO4
¯² se encuentra como HSO4
¯.
se lleva el pH<1 por adición de HCl al 32%.
a) Reactor de destrucción de cloratos.
b) Torre de declorinación al vacío.
Reactor
Finalidad
•Disminuir la concentración de NaClO3 <15g/l.
Proceso de
absorción con agua
Finalidad •Separar el Cl2(g) presente en la salmuera
agotada, la cual queda con un contenido
residual de Cl2=20-30ppm.

 Cl2 + vapor de agua se separan por enfriamiento y el agua es
recirculada a la torre declorinadora.
 El Cl2(g) se comprime en una bomba de anillo al vacío para
transportarlo a un separador con la finalidad de separar un condensado
adicional de agua.
 La salmuera sale por el fondo de la torre con un contenido de Cl2=20-
30ppm, se le adiciona NaOH al 12% y Na2SO3 al 10% para eliminar el
contenido residual de Cl2 y NaClO3.

a) Enfriamiento.
Nota: se requiere una temperatura baja debido a que el proceso de secado o
eliminación de agua por absorción con H2SO4 es un proceso exotérmico, sin
embargo se debe evitar que la temperatura sea menor a 12ºC, ya que se
pueden originar hidratos de cloro (Cl2.8H2O) capaces de obstruir las tuberías.
b) Secado.
 Tren de secado compuesto por tres torres de absorción.
 El H2SO4 a medida que pasa por las torres se va diluyendo, entre a la tercera
torre a 98% y sale de la primera a 77%.
 La temperatura del Cl2 aumenta en cada torre debido al aumento de
temperatura originado por el calor de dilución del agua y el H2SO4
desprendido.
Enfriadores de titanio
Finalidad
•Prevenir la corrosión.
Tren de secado
Finalidad
•Disminuir el contenido de humedad del Cl2
<10ppm.

La materia no volátil se recoge en el fondo de la torre, se mezcla en un tambor
con CCl4 para mantenerla en solución y evitar la formación de NCl3.
La compresión costa de tres etapas con enfriamiento intermedio. A la salida del
tercer compresor hay un bypass de cloro seco para controlar la presión de succión
a la entrada de la torre.
Para la licuación del cloro se utiliza como refrigerante freón-12.
El cloro líquido se separa en un tambor del cloro gaseoso no condensable junto
con gases inertes (H2, O2, CO2, N2) los cuales forman el llamado “gas de cola a la
unidad de HCl”.
Torre enfriadora
Finalidad
•Enfriar el cloro gaseoso para compensar el
aumento de temperatura en las etapas de
comprensión.
•Limpiar el cloro de materia no volátil NCl3
(explosivo en su forma cristalina y seca).

 El Cl2 se quema con el H2 para formar HCl.
 El H2 y el Cl2 entran al quemador a 0.07kg/cm2 (1 psig) y a una
temperatura de 54ºC y 20ºC respectivamente.
 Los gases de H2 y Cl2 forman una reacción exotérmica.
 La concentración del producto se ajusta al 32% de HCl con un líquido
absorbente (agua deionizada), dicho líquido presenta dos funciones
enfriar y absorber el Cl2 que no ha reaccionado en el depurador de gas
de cola.
HClClH 222 

• Lavado con agua ultra pura para eliminar el NaOH.
• Enfriamiento
• Compresión y separación.
Evaporador de triple
efecto
Finalidad •Concentrar la soda cáustica de un
32% a la concentración comercial
de 50%.

 La cáustica al 30-35% que se envía directamente al almacenaje desde el
tanque de circulación de cáustica debe enfriarse a 40ºC ya que el material de
los tanques de almacenamiento se corroe rápidamente si se exponen a la
cáustica caliente a esta concentración.
 De estos dos tanques de almacenamiento de cáustica al 32% se bombea la
cáustica a neutralización de emergencia de cloro, al área de preparación de
carbonato de sodio, a la salmuera ultra-pura, a la salmuera pobre y al tanque
de regeneración de NaOH en el área de la salmuera.
 El sistema de operación de cáustica es una unidad de triple efecto el cual
concentra la cáustica al 30-35% a 50% por peso de NaOH.

 Los condensados primarios y secundarios del sistema de evaporación
se envían rápidamente a los tanques de almacenamiento en el área de
servicios para suministrar el agua necesaria a otras áreas de
procesamiento de la planta.
 El producto cáustico a 50% se enfría a 50ºC, y luego, se envía a uno
de los tanques de almacenamiento.
 El almacenamiento de la cáustica al 50% se realiza en cuatro
tanques.
 Dos juegos de bombas envían el producto fuera. Un par de bombas
se utiliza para transferir la cáustica a los camiones cisternas mientras que
el otro par de bombas se utiliza para cargar barcos. Cada tanque tiene
dos salidas a ambos pares de bombas para permitir el transporte de la
carga.

NaCLsBaSOSONaBaCl 2)(4422 
NaCLsCaCOCaClCONa 2)(3232 
NaCLsOHMgMgClNaOH 2)()(2 22 
NaCLsBaSOSONaBaCl 2)(4422 


 NaCaNaPONHCHRCHCaNaPONHCHRCH 2)(2 22322
2
2322

2
2322

2
2322
• 1.- Reacción de purificación de la salmuera:
• 2.- Reacción de regeneración de la resina:
• 3.- Reacción de conversión de la resina:
NaClCaClHPONHCHRCHHClCaNaPONHCHRCH 224)( 2232222322 
OHNaPONHCHRCHNaOHHPONHCHRCH 223222322 22 

2
2322

ELECTRODIALISIS
Reacción principal
2 NaCl (ac) + 2 H2 O(l)  2 NaOH (ac) + Cl2 (g) + H2 (g)
Por partes
2 H2O + 2 e ¯  H2 (g) + 2 OH¯ en el cátodo
2 Cl ¯  Cl2 (g) + 2e ¯ en el ánodo
2 Na+ + 2 OH ¯  2 NaOH iones libres de sodio

En esta sección ocurren las siguientes reacciones:
• HCl + HOCl Cl2 (Ac) + H2O
• 6HCl + NaClO 3Cl2 + NaCl + H2O

 H2 + Cl2 2HCl
ΔH°298 = -44126

 Una celda de electrólisis se define como una cámara que contiene
electrodos y electrolitos.
 La importancia de una celda electroquímica comercial no es sólo
generar productos sino la separación de los productos y electrolitos
dentro de la celda.
 El ion Cl¯ es usualmente oxidado en una ligera solución ácida para
prevenir la hidrólisis del cloro a hipoclorito.
 El pH del cátodo en las celdas de membrana y de diafragma es de
aproximadamente 14, ya que la reacción en el electrodo genera
hidróxido.

Está fabricada a base de
polímeros perfluorosulfónicos
que contiene grupos ácidos o
sales de carboxilatos y
sulfonatos y que está
reforzada con una malla de
fluorocarbón o teflón.
El espesor del polímero
sulfonado en el lado ánodo de
la membrana, suministra una
alta conductividad.
La capa carboxilada de menor
espesor se encuentra en
contacto con el cátodo y tiene
excelente capacidad de
rechazar a los aniones.
Se pueden obtener disoluciones de
NaOH de concentración superior al
30 %, y se requiere un consumo de
energía para evaporar el agua al
objeto de alcanzar la concentración
de 50 % en NaOH (calidad
comercial).
Membrana

Poseen una membrana
semipermeable
Finalidad
•Separar los compartimientos anódico y
catódico.
•Permitir el paso de los iones Na+, H+.
•Excluir los iones OH¯ y CL¯.
•Obtener un producto más bajo en sal; es
decir, más puro y más concentrado que el
obtenido en un celda de diafragma.
Membranas: Hojas porosas de plástico químicamente activas.
Dupont: Polímero de ácido perfluorosulfónico (Nafion).
Ashia: Membrana de capas múltiples de polímero de ácido perfluorosulfónico,
recubierto por un lado con un polímero de ácido perfluorocarboxílico.

Concentración
comercial Sln de
NaOH al 50%.
Bajos requerimientos
de evaporación 715kg
H2O/Ton métrica de
NaOH al 50%.
Dan un producto más
puro y concentrado
(NaOH al 28% con
50ppm NaCl).
Tienen la ventaja sobre las celdas de mercurio y diafragma de
que no utiliza ningún material contaminante para la
separación de los productos electrolíticos, siendo su consumo
energético similar al de las de diafragma.

Operación con una salmuera más
concentrada y de gran pureza.
El voltaje es más alto
que el deseado
Algunos cloruros
difunden a través de
la membrana
La vida y la eficiencia de la membrana
son afectados por iones multivalentes
en el analito, como el Ca+2 y Mg+2

 Un electrodo cargado positivamente (+) ánodo.
 Un electrolito en el compartimiento del ánodo formado
por salmuera, denominado anolito.
 Un electrodo cargado negativamente (-) cátodo.
 Un electrolito en la cámara del cátodo formado por una
solución de soda cáustica denominado catolito.
 Membrana, para separar el anolito del catolito.

Celdas de membrana:
NaOHOHNa  
Reacción
Anódica
Esquema de una celda de membrana.
Reacción
Catódica

 egClCl 2)(2 2

 OHgHeOH 2)(22 22
2Cl- + 2H2O ==> Cl2 + H2 + 2OH-
Reacción
Iónica Global
Cl2 + 2NaOH ==> NaOCl + NaCl + H2O
Reacciones Laterales:
3NaOCl ==> NaClO3 + 2NaCl

 Los grupos ácidos de la membrana son neutralizados
por cationes.
Los aniones son rechazados por la membrana, debido
a su carga negativa fija.

 Alta eficiencia de la corriente (evitar la migración del
ión hidroxilo)
 Baja resistencia eléctrica
 Excelente resistencia química al cloro y la soda
cáustica
 Buena resistencia al calor
 Buena estabilidad dimensional
 Baja permeabilidad a la sal y al agua
 Larga duración operacional

 Problemas operacionales:
 Insolubilidad de las especies que entran a la membrana
 Presencia de impurezas dañinas que incluyen los cationes
alcalino térreos (magnesio, calcio, bario, estroncio, etc.)
 Niveles máximos de impurezas en la salmuera: de 10 a
100ppb

• Propósito
 Las principales variables operacionales a controlar en una
celda electrolítica son:
Mantener el flujo de masa
(iones sodio + agua) dentro
de los limites de la capacidad
de transporte de la
membrana

 El rango de operación oscila entre 80 y 95 °C.
A temperaturas mayores de
95 °C
Aumenta el contenido de agua
en la membrana
Ocasiona fallas de las partes
plásticas
del electrolizador
Temperaturas por debajo
de los 80 °C
Ocasionan una diferencia de
temperatura alta a través de la
membrana.
Se produce una reducción en la
liberación de gas Cl del anolito

Es necesario calentar la
salmuera que se alimenta
a las celdas
para mantener
la temperatura del
electrolizador
La temperatura
del anolito varía
entre 85-92ºC (rango óptimo)
Del anolito será de 1-5ºC
más baja que la del catolito
De la alimentación del
anolito/salmuera debe
mantenerse constante
Para ayudar a asegurar
una operación del electrolizador
en estado estable

La temperatura del
anolito
afecta la cantidad de
H2O que se evapora dentro
del gas Cl
lo cual afecta la
oncentración de NaCl
en el anolito.
la cantidad de H2O
que se transporta a través de
la membrana

ultra pura que se
alimenta a las celdas debe
tener un rango de pH
entre 3 y 10
reducir la concentración de
iones OH¯ en el compartimiento
del ánodo.
que se alimenta a los
electrolizadores se
acidifica
La salmuera
En la operación
de un electrolizador, el pH
del anolito . 3.5 y 4.8
Si el pH es muy alto
(mayor de 11)
Si el pH baja
a menos de 2
los protones
transportan una fracción de
corriente más alta.
puede
deberse a la existencia
de orificios en la membrana, a
través de los cuales el catolito fluye
dirigido por la mayor presión.

evitar que la soda cáustica
se ponga en contacto con el ánodo
y lo deteriore
En las paradas de planta,
se debe tener cuidado al lavar el
compartimiento del anolito con un flujo
continuo de salmuera
mantener el pH
del anolito en el rango
recomendado.
la rata de flujo de salmuera
al máximo permisible
Se debe incrementar la
adición de ácido clorhídrico a la
salmuera de alimentación
para satisfacer las
especificaciones
por lo que se pueden
requerir cambios en el pH de la
salmuera de la alimentación
afecta marcadamente
el pH del anolito
El pH de la salmuera
que se alimenta a celdas

para obtener un menor
consumo de energía
30 a 32 %
30 a 35 %
Se recomienda mantener
los niveles de concentración
de soda en un rango

La concentración
mínima para la soda se
establece
asegurar una buena
operación y rendimiento de
la celda
debido al transporte
en reverso de agua
El daño podría
ser permanente
el cual puede conducir
a pliegues (arrugas) y
problemas mecánicos
causa un excesivo
abombamiento,
demasiada agua
en la membrana
si la concentración cae
muy bajo (menos del 25 %
de hidróxido de sodio)

 Las impurezas solubles en el anolito pueden difundir dentro de la
membrana ayudadas por el campo eléctrico y/o transporte de agua.
También pueden interactuar entre sí y los límites de aceptación
dependerán del tipo de membrana y condiciones de operación. A
excepción del cloruro, sodio y agua, el resto de las especies se
considera impurezas.
El efecto de las impurezas sobre las membranas es el siguiente:
Pasar inofensivamente
a través de la membrana
1
Desplazar selectivamente
al sodio en la unidad funcional de
la membrana, reduciendo por lo tanto
los sitios activos disponibles para el
transporte de sodio
2
Precipitar y romper
físicamente la membrana
3

 Se establece como un rango normal de operación para un electrolizador, una
concentración de NaCl en el anolito entre 190 y 230 g/l.
 Este valor mínimo (190 g/l) incluye un factor de seguridad que contempla la
posibilidad de que en ciertos puntos de un electrolizador pueda existir
concentraciones de anolito ligeramente más bajas debido a un mezclado
imperfecto.
 Para mantener la concentración del anolito dentro del rango de operación
recomendado, es necesario controlar la concentración de cloruro de sodio y
flujo de la salmuera que entra a las celdas.

 Para una eficiente operación de la membrana, la presión en el cabezal de
hidrógeno debe ser mayor que la presión en el cabezal de cloro.
 Este diferencial de presión tiene por objetivo inmobilizar la membrana y
minimizar las fluctuaciones, vibraciones que aumentan el voltaje que por
periodos extensos podrían causar declive acelerado en la eficiencia de
corriente y fallas.
 Los diferenciales de presión anormales ocurren típicamente durante parada
y arranque de la planta. Adicionalmente, cambios en el diferencial de presión
entre los colectores de cloro e hidrógeno, debido a fluctuaciones de liquido
por pérdida de electrolito en una de las cámaras u obstrucción en una línea
de salida.

operan exitosamente
a densidades de corriente
de 4 KA/m2
La densidad
1.5 - 4.0 KA/m2
El límite permisible
de densidad de corriente
para la operación de los
electrolizadores
la densidad de
corriente local
no está uniformemente
distribuida
a densidades mayores
la distribución de corriente se
hace más crítica.
la presión interna
pueden exceder las
fuerzas cohesivas del polímero,
formando microampollas
o vacíos

Las celdas de mercurio tienen ánodos de grafito, o bien de titanio
modificado, el cátodo es una pileta fluida de mercurio.
Esquema de una celda de mercurio.
2Na+ + 2Hg + 2e- ==> 2Na (in Hg)
•Reacción anódica:
•Reacción catódica:

 egClCl 2)(2 2
•Reacción global en la celda:
•Reacciones global del proceso:
2Cl- + 2Na+ + 2Hg ==> Cl2 + 2Na (in Hg)
2Na (in Hg) + 2H2O ==> H2 +2NaOH + Hg
•Reacción de descomposición:
2NaCl + 2H2O ==> Cl2 +2NaOH + H2
Potencial reversible de la celda -3.08V

 Las razones por las cuales se libera sodio en lugar de hidrógeno son
las siguientes:
(1) el hidrógeno tiene un sobrevoltaje mucho mayor en el mercurio
que en el acero.
(2) este sobrevoltaje se aumenta aun más usando altas densidades
de corriente.
(3) la presión de la solución electrolítica del sodio es mucho menor
en la amalgama que en el estado libre, siendo más fácil descargar
sodio en estas condiciones.

La electrólisis produce una aleación de mercurio y sodio (amalgama) que no es
descompuesta por la salmuera presente, entonces la reacción en el cátodo es:
)lg()( amaHgamaNaesolNa  
La amalgama se descompone en un recipiente separado, por la reacción:
HgHNaOHOHNaHg  22 222
•Desventaja: mayores costos de potencia, problemas ambientales por la
descarga de mercurio.
•Ventaja: diseño simple, opera a una mayor densidad de corriente y produce soda
cáustica al 50% con una alta pureza (30ppm NaCl).
No se requiere evaporación

Diafragma: Fibras de
asbesto
Finalidad
•Separar el ánodo del cátodo.
•Permitir que los iones pasen a
través de él por migración eléctrica.
•Evitar reacciones laterales,
formación de hipoclorito de sodio.
•Mayor caída de voltaje.
•Presión hidrostática más alta
en la alimentación de
salmuera.
Origina
Diafragma obstruido
•Ventaja: puede funcionar con salmuera diluida (20%), bastante impura.
•Desventaja: produce slns de NaOH al 11% con 15% de NaCl como
contaminante.
Concentración comercial Sln de NaOH al 50%.
Alto consumo de energía para evaporar
2600kg H2O/Ton de sln de NaOH al 50%.

NaOHOHNa  
Reacción
Anódica
Esquema de una celda de diafragma.
Reacción
Catódica

 egClCl 2)(2 2

 OHgHeOH 2)(22 22
2Cl- + 2H2O ==> Cl2 + H2 + 2OH-
Reacción
Iónica Global
Cl2 + 2NaOH ==> NaOCl + NaCl + H2O
Reacciones Laterales:
3NaOCl ==> NaClO3 + 2NaCl
Potencial reversible de la celda: – 2.2 V

 En las celdas de mercurio no existe cuerpo separador entre el cátodo y el
ánodo, en las celdas de diafragma el elemento separador es una capa de
asbesto mezclado con un aditivo de teflón y en las celdas de membrana dicho
cuerpo esta formado por polímeros de fluorocarbonos o sales de carboxilatos
con una malla de teflón.
 La concentración de la salmuera que entra en las celdas de mercurio debe ser
de 305 gr/l mientras que en las celdas de diafragma debe ser de 300 gr/l y en
las de membrana debe ser de 290gr/l.
 Las temperaturas de operación en las celdas y la produccion de soda caustica
se muetra a continuacion:
– Mercurio: 66°c 12-14%peso
– Diafragma: 90°c 30%peso
– Membrana: 80°c 50%peso

Tabla N°1. Componentes de una celda de diafragma, membrana y mercurio.
Componente Celda de mercurio Celda de Diafragma Celda de Membrana
Ánodo
RuO2+TiO2 sobre
sustrato de Ti
RuO2 sobre
sustrato de Ti
RuO2 sobre
Sustrato de Ti
Cátodo Mercurio sobre acero
Acero o acero
recubierto con níquel
activado
Acero o recubrimiento
catalítico a base de
Ni sobre níquel
Diafragma Ninguno Asbesto, polyramix
Membrana de
intercambio iónico
Producto
catódico
Amalgama de sodio
10-12% NaOH +
15-17%NaCL y H2
30-33% NaOH +
<0.01% NaCL y H2
Producto
descompuesto
50% NaOH y H2 Ninguno Ninguno
Producto
evaporado
Ninguno
50% NaOH con
1.1% de sal
50% NaOH con
0.01% de sal
Consumo de
vapor
Ninguno 1500-2300kg/l NaOH 450-550kg/l NaOH
Voltaje de la
celda (V)
4 - 5 3-4 2.8-3.3
Densidad de
corriente (kA/m2)
7-10 0.5-3 2-5

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