UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO F. E. S. Z A R A G O Z A QUIMICA INDUSTRIAL OBTENCIÓN DE CARBONATO DE POTASIO Profesora: María Estela de la Torre Gómez Tagle Equipo: Abigail Rivas Ordaz Grupo: 4401 2015-1 QUIM ARO S.A. DE C.V. INDICE INTRODUCCION………………………………………………………………………….3 HOJA DE SEGURIDAD……………………………………………………….………….3 MATERIAS PRIMAS………………………………………………………….…………..5 DESCRIPCION DE PROCESOS………………………………………….…………….5 PRINCIPALES PRODUCTORES………………………………………..………………6 APLICACIONES…………………...………………………………………………………7 IMPORTACION……….…………………………………………………...………………8 EXPORTACION…………………………………………………………………………...9 CONSUMO…………….…………………………………………………...……………...9 BALANCE DE MATERIA………………………………………………………………..11 NOMBRE DE LA EMPRESA…………………………………………….……………..11 LOCALIZACION DE LA PLANTA ………………………………………..……………12 ORGANIGRAMA…………………………………………………………………...........12 BIBLIOGRAFIA…………………..………………………………………………………14 QUIM ARO S.A. DE C.V. INTRODUCCIÓN El carbonato de potasio es una sal blanca, soluble en agua, que forma una solución fuertemente alcalina. Se puede hacer del producto de la reacción absorbente de hidróxido de potasio con dióxido de carbono. Es delicuescente, suele aparecer un sólido húmedo o mojado. Se utiliza en la producción de jabón y vidrio, principalmente. El carbonato de potasio se ha conocido desde los tiempos más remotos. Se obtenía de las cenizas resultantes de la combustión de la madera y otras plantas terrestres, de aquí procede su nombre vulgar potasa (en inglés potash de ash, ceniza). Las plantas toman por si solas potasio del suelo y ello exige su restitución con fines agrícolas en forma de fertilizantes. Las fuentes industriales del carbonato potásico son muy variadas, las materias primas más utilizadas son: las cenizas vegetales, las cenizas de heces y vinazas, la suarda de la lana, el sulfato potásico por el procedimiento Leblanc, el cloruro potásico, y por métodos de electrólisis. HOJA DE SEGURIDAD ABIGAIL RIVAS ORDAZ Propiedades físicas Punto de fusión: 891°C Densidad: 2,29 g/cm 3 Solubilidad en agua g/100 ml a 20°C: 112 Gravedad específica: 2.4828 a 19°C Propiedades químicas Apariencia y olor: Blanco, Inodoro pH 0.02 moles/litro tiene pH 11.6 No volátil Toxicidad Moderadamente tóxico por ingestión. Contacto con la piel: leve irritación, repetidos y prolongados contactos puede generar dermatitis. QUIM ARO S.A. DE C.V. Contacto con los ojos: leve irritación y si no recibe tratamiento puede originarse un daño severo y permanente. El contacto repetido y prolongado puede causar conjuntivitis. Por ingestión: Irritaciones de las mucosas en la boca, garganta, esófago, estómago y tracto intestinal. Una masiva sobre exposición puede causar ulceraciones, vómito y hasta la muerte por shock. Por inhalación: Irritación de membranas nasales y tos. Pero el contacto repetido y prolongado puede ocasionar ulceración de la cavidad nasal. El producto puede conservar sus propiedades hasta por cinco años si se mantiene almacenado bajo condiciones normales, evitando temperaturas extremas y no exponiéndolo al medio ambiente para evitar su degradación o contaminación. El empaque también deberá mantenerse en buen estado y alejado de condiciones extremas para asegurar la conservación del producto. Nombre químico: Carbonato de potasio, ANHIDRO Formula química: K2 CO3 Nombre comercial: Potasa Sinónimos: Sal alcalina inorgánica. Numero CAS: 584-08-7 Rombo de seguridad Inflamabilidad: Grado de riesgo 0 mínimo Riesgo a la salud: grado de riesgo 2, peligroso Reactividad: 0 Riesgo específico: Alcalino Equipo de seguridad El área deberá contar con regaderas y estación lavaojos de emergencia y solución de ácido bórico al 4% Usar respirador aprobado por la NIOSH/MSHA para polvos alcalinos y seguir las indicaciones del fabricante. Usar una máscara y anteojos para el manejo de químicos. QUIM ARO S.A. DE C.V. Los guantes de hule deben ser utilizados para prevenir cualquier contacto con la piel. Requisitos de transporte y empaque Envase requerido: Bolsa de polietileno natural. No transportar con otros químicos incompatibles. LISTA DE MATERIAS PRIMAS Proceso 1 Leblanc Cloruro de potasio KCl Ácido sulfúrico H2SO4 Carbón C Carbonato de calcio CaCO3 Proceso 2 Cloruro de potasio KCl 3[Mg(CO3)*4H2O] Oxido de magnesio MgO Anhídrido de carbono CO2 Agua DESCRIPCIÓN DE PROCESO Proceso 1 Leblanc Este proceso, puesto en práctica por primera vez en 1861 por Gruneberg, consiste en transformar el sulfato potásico en sulfuro por medio del carbón y hacer reaccionar luego el sulfuro con el carbonato cálcico, de igual forma que el carbonato sódico. Las reacciones fundamentales son, pues: 𝐾2 𝑆𝑂4 + 2𝐶 → 2𝐶𝑂2 + 𝐾2 𝑆 𝐾2 𝑆 + 𝐶𝑎𝐶𝑂3 → 𝐶𝑎𝑆 + 𝐾2 𝐶𝑂3 Los hornos empleados son actualmente hornos rotatorios mecánicos similares a los hornos de sulfato sódico empleados en la industria del clorhídrico, donde se calienta la mezcla. QUIM ARO S.A. DE C.V. La masa fundida contiene alrededor del 46% de carbonato potásico, se lixivia (extracción solido-liquido) sistemáticamente hasta que tenga una concentración del 20%, y se inyecta anhídrido carbónico procedente de los hornos de cal, para neutralizar el hidróxido potásico y destruir el sulfuro potásico existente. Se deja posar el precipitado, se filtra, y se evapora el líquido obtenido, con lo cual se deposita la mayor parte del carbonato. Cuando el carbonato adquiere una consistencia siruposa, se completa la desecación en hornos de calcinar. Proceso 2 Este procedimiento, consiste en transformar el cloruro potásico en carbonato doble de potasio y magnesio, al tratar su disolución saturada en frío con carbonato magnésico trihidratado, hasta formar una masa espesa ya clara. Esta suspensión se satura con los gases de un horno de cal, formándose un carbonato doble insoluble, que contiene cuatro moléculas de agua: 3[𝑀𝑔𝐶𝑂3 ∗ 3𝐻2 𝑂] + 2𝐾𝐶𝑙 + 𝐶𝑂2 → 2[𝐾𝑀𝑔𝐻(𝐶𝑂3 )2 ∗ 4𝐻2 𝑂] Este carbonato doble se lava con disolución de óxido magnésico a temperatura de 40 º C: 2[𝐾𝑀𝑔𝐻(𝐶𝑂3 )2 ∗ 4𝐻2 𝑂] + 𝑀𝑔𝑂 → 3[𝐶𝑂3 𝑀𝑔 ∗ 3𝐻2 𝑂] + 𝐾2 𝐶𝑂3 El carbonato potásico obtenido por uno u otro procedimiento se extraen por lixiviación, y el carbonato magnésico de la segunda reacción puede servir para reproducir la primera de dichas reacciones. La disolución de carbonato potásico se concentra al vacío (evaporación), y cuando su riqueza es del 50% se prosigue su concentración en calderas abiertas, de las que se extraen cristales de carbonato potásico hidratados [𝐾2 𝐶𝑂3 ∗ 5𝐻2 𝑂]. Estos cristales se comercializan directamente, o bien se calcinan para formar el carbonato potásico anhidro, con una riqueza que llega hasta el 99%, puesto que las sales de sodio no reaccionan con el carbonato magnésico para formar la sal doble insoluble. PRINCIPALES PRODUCTORES ROT QUIMICA Producción de Potasa Cáustica, Sosa Cáustica, Cloro Líquido, Hipoclorito de Sodio y Ácido Clorhídrico a Partir de un Proceso de Electrólisis. Monterrey, N.L. POCHTECA MATERIAS PRIMAS QUIM ARO S.A. DE C.V. Pochteca Materias Primas cuenta con cuatro segmentos de negocio: Químicos inorgánicos, solventes y mezclas, aditivos alimenticios y lubricantes. México, D.F CIA. QUIMICA INDUSTRIAL NEUMANN Empresa dedicada desde 1971 a la Comercialización, Producción y Distribución de Productos Químicos para la Industria en General. QUIMICA BARMONT Fabricantes y Distribuidores de Productos Químicos Para la Industria y Fertilizantes. Atendemos en toda la República Mexicana. APLICACIONES Perla de ceniza se ha usado para el jabón, vidrio, y la producción de China. En el laboratorio, puede ser utilizado como un agente de secado suave donde otros agentes de secado, tales como el cloruro de calcio y sulfato de magnesio, pueden ser incompatibles. No es adecuado para compuestos ácidos, pero puede ser útil para el secado de una fase orgánica. Carbonato de potasio acuoso, que está mezclado con agua, provoca una reacción exotérmica. Se mezcla con agua destilada para hacer un electrolito más seguro para la producción de gas oxhídrico que el hidróxido de potasio, el electrolito más comúnmente utilizado. Se utiliza como un agente de limpieza libre de toxinas y también se llama o agua electrolizada "ingeniería". El agua propiedades del carbonato de potasio ablandamiento agregar a la capacidad natural de agua para eliminar la suciedad y desinfectar áreas. En la industria de fertilizantes para la eliminación de dióxido de carbono de la producción de amoníaco gas de síntesis procedente del reformador de vapor. Como un supresor de fuego en la extinción de las freidoras y varios otros incendios relacionados de la clase B, y en la supresión de incendios de aerosol condensada, aunque como el subproducto de nitrato de potasio. QUIM ARO S.A. DE C.V. Carbonato de potasio se utiliza en las reacciones para mantener las condiciones anhidras sin reaccionar con los reactivos y de productos formados. También puede ser utilizado para secar algunas cetonas, alcoholes, y aminas antes de la destilación. Es un ingrediente en flujos de soldadura, y en el revestimiento de fundente sobre varillas de soldadura por arco. En la cocina, se utiliza como ingrediente en la producción de jalea de hierba, un alimento que se consume en la cocina asiática de China y el sudeste. Se utiliza para ablandar los callos. Recetas de pan de jengibre alemán a menudo usan carbonato de potasio como un agente de hornear. Se usa a veces como un agente tampón en la producción de aguamiel o vino. IMPORTACIÓN CARBONATO DE POTASIO EN 2010 PAIS DE ORIGEN ALEMANIA BRASIL CHINA COLOMBIA COREA DEL SUR ESPAÑA ESTADOS UNIDOS FEDERACION RUSA FRANCIA JAPON TOTAL QUIM ARO S.A. DE C.V. CANTIDAD UNIDAD DE MEDIDA (Kg) 180 22 656 187 000 1 100 000 80 000 1 428 478 VALOR EN PESOS 10 729 585 627 2 571 780 25 1 428 276 1 096 010 26 345 918 20 000 282 099 82 22 15 710 21 635 1 838 419 32 357 809 Valor de las importaciones de la industria química por principales productos. Serie anual de 2008 a 2013 PRODUCTOS 2008 Carbonatos, 220 peroxocarbonatos 886 2009 208 925 2010 221 261 2011 254 441 2012 273 269 2013 271 289 EXPORTACIÓN Valor de las exportaciones de la industria química por principales productos. Serie anual de 2008 a 2013 PRODUCTOS 2008 Carbonatos, 34 499 peroxocarbonatos 2009 19 594 2010 20 935 2011 22 711 2012 26 693 2013 27 990 CONSUMO Fertilizantes El potasio es el tercero importante planta de cultivo nutriente y después de nitrógeno y fósforo. Se ha utilizado desde la antigüedad como abono para la tierra. Potasio elemental no se produce en la naturaleza, ya que reacciona violentamente con el agua. Como diversos compuestos, potasio constituye aproximadamente 2,6% del peso de la corteza terrestre y es el séptimo elemento más abundante, similar en abundancia de sodio a aproximadamente el 1,8% de la corteza. La potasa es importante para la agricultura, ya que mejora la retención de agua, rendimiento, valor nutritivo, sabor, color, textura y resistencia a las enfermedades de los cultivos alimentarios. Cuenta con una amplia aplicación a las frutas y hortalizas, el arroz, el trigo y otros cereales, azúcar, maíz, soja, aceite de palma y el algodón, los cuales se benefician de los nutrientes propiedades de mejora de calidad. La demanda de alimentos y piensos para animales ha ido en aumento desde 2000. El Departamento de Servicio de Investigación Económica Agriculturas EE.UU. atribuye la tendencia a un aumento promedio anual de la población de 75 millones de personas en todo el mundo. Geográficamente, el crecimiento económico en Asia y América Latina ha contribuido en gran medida al QUIM ARO S.A. DE C.V. aumento del uso de fertilizantes basados en potasio. El aumento de los ingresos en los países en desarrollo también fue un factor en el crecimiento de potasa y fertilizantes. Con más dinero en el presupuesto de los hogares, los consumidores añaden más carne y productos lácteos a su dieta. Este cambio en los patrones de alimentación requiere más superficie para ser plantados, más fertilizantes a aplicar y más animales sean alimentados, todos requieren más potasio. Después de años de tendencia al alza, el uso de fertilizantes se desaceleró en 2008 - La crisis económica mundial es la principal razón de la disminución del uso de fertilizantes, los precios caen, y los inventarios de montaje. Mayores consumidores del mundo de potasa son China, Estados Unidos, Brasil y la India. Brasil importa el 90% de la potasa que necesita. Las importaciones y exportaciones de potasa suelen presentarse en el "equivalente K2O", a pesar de fertilizantes nunca contiene óxido de potasio, per se, porque el óxido de potasio es cáustico e higroscópico. Precios de la potasa se han disparado en los últimos años. Lo que antes era una mercancía por valor de unos 200 dólares la tonelada, se espera llegar a 1.500 dólares en 2020, los precios de mercado de Vancouver fueron $ 872.50 por tonelada en 2009, lo cual es un récord. En noviembre de 2011, los precios de la potasa se habían reducido a cerca de $ 470 por tonelada métrica. En lo que respecta a las naciones que más necesitan de este vital mineral para la producción, un dato a tener en cuenta es que la India, Brasil y China, los tres países juntos, tienen actualmente el 33 % del consumo mundial de potasio. En Latinoamérica, Brasil es uno de los principales consumidores. Importa el 75% del total de la región, por ende teniendo en cuenta el potencial aumento del área cultivable de su extensión sería el principal mercado de la producción local. Además, Brasil sólo produce el 15% del potasio que consume, y tiene pocas posibilidades de aumentar su producción para reemplazar lo que importa Si bien actualmente más de 150 países utilizan fertilizantes de potasio, los 25 millones de toneladas que se producen anualmente en el mundo se encuentran fuertemente concentrados en sólo una docena de países. Con un 36% de la producción mundial total, Canadá es el claro dominador en este mercado. Posteriormente se ubican Rusia y Bielorrusia con el 26%, Europa Occidental con el 21% (aunque gran parte de sus reservas se están agotando) e Israel y Jordania con un 9%. En síntesis, estos países abarcan un 92% de la capacidad productiva total, que se reparte en alrededor de 50 minas. QUIM ARO S.A. DE C.V. BALANCE DE MATERIA De acuerdo con lo establecido en la importación de este producto se tiene muy claro que es muy grande la necesidad de producir aún más producto nacionalmente para generar empleos. Por lo que de producto final se pretende alcanzar una producción de treinta millones de kilogramos al año, esto sería treinta mil toneladas de producto al año. Tomando en cuenta las reacciones del proceso: 3[𝑀𝑔𝐶𝑂3 ∗ 3𝐻2 𝑂] + 2𝐾𝐶𝑙 + 𝐶𝑂2 → 2[𝐾𝑀𝑔𝐻(𝐶𝑂3 )2 ∗ 4𝐻2 𝑂] 2[𝐾𝑀𝑔𝐻(𝐶𝑂3 )2 ∗ 4𝐻2 𝑂] + 𝑀𝑔𝑂 → 3[𝐶𝑂3 𝑀𝑔 ∗ 3𝐻2 𝑂] + 𝐾2 𝐶𝑂3 Se muestra que se necesitan tres moles de carbonato de magnesio, dos de cloruro de potasio y una mol de óxido de magnesio para generar solo una mol de carbonato de potasio. Por lo que si se quiere generar treinta mil toneladas de producto se deberá considerar que se necesita: MATERIA PRIMA Cloruro de potasio TONELADAS REQUERIDAS 60000 Carbonato de 90000 magnesio Oxido de magnesio 30000 Dióxido de carbono NOMBRE DE LA EMPRESA QUIM ARO S.A. DE C.V. QUIM ARO S.A. DE C.V. LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA Debido a la cercanía con los proveedores de la materia prima se decidió que la planta se encuentre en el Estado de México con dirección: Av. La Luz, Coyotepec, Méx. Área 803739.275 m² 80.374 Hectáreas Perímetro 3697.435 m ORGANIGRAMA DIRECCIÓN GENERAL ACCIONISTAS GERENCIA DE OPERACIONES QUIM ARO S.A. DE C.V. GERENCIA DE PLANTA GERENCIA ADMINISTRATIVA GERENCIA DE RELACIONES INDUSTRIALES GERENCIA DE OPERACIONES DEPARTAMENTO DE COMPRAS DEPARTAMENTO DE CONTROL DE PRODUCCION DEPARTAMENTO TECNICO AUXILIAR DE EMBARQUES AUXILIAR DE CONTROL DE PRODUCCION AUXILIAR DE ALMACENES AUXILIAR CONTROL DE INVENTARIOS GERENCIA DE PLANTA JEFE DE TURNO SUPERVISOR DE PROCESO OBREROS SUPERVISOR DE EQUIPO MAQUINISTAS OPERADORES SUPERVISOR DE MANTENIMIENTO AYUDANTES TECNICOS DEPARTAMENTO DE CONTROL DE CALIDAD SUPERVISOR AUXILIARES QUIM ARO S.A. DE C.V. GERENCIA ADMISTRATIVA JEFATURA DE CONTABILIDAD AUXILIAR CONTABLE JEFATURA ADMINISTRATIVA JEFATURA DE VENTAS AUXILIAR ADMINISTRATIVO VENDEDORES GERENCIA DE RELACIONES INDUSTRIALES JEFATURA RECURSOS HUMANOS LIMPIEZA NOMINAS RECEPCION BIBLIOGRAFÍA Química, Volume 2 Ronald J. Gillespie, Aurelio Beltrán Editorial Reverté S.A., 1990, Eapaña pag 695-696 http://www.quiminet.com/productos/carbonato-de-potasio142133213/proveedores.htm http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/continuas /economicas/exterior/2010/IMP_MN_2010/ANU_MN_1.pdf http://www.inegi.org.mx/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/productos/integracio n/sociodemografico/Quimica/2013/702825060503.pdf QUIM ARO S.A. DE C.V.
