en diagrama s de fluj o coloreados
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TEGEDERMAYER en diagramas de flujo coloreados INORGÁNICA
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TEGEDERMAYER
en diagramas de flujo coloreados
INORGÁNICA
ng. FRITZ TEGEDERt Dr. LUDWIG MAYER
MÉTODOS DE LA
INDUSTRIA QUÍMICA
diagramas de flujo coloreados
Parte 1.a : Inorgánica
Una visión panorámica y moderna de
los métodos de la industria química
EDITORIAL REVERTE, S. A. Barcelona - Bogotá - Buenos Aires - Caracas - México
Título de la obra original
V E R F A H R E N DERzyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA CHEMIE INDUSTRIE
¡n f a rb ígen f l i essb i l de rn (anorgan isch)
Editada por
GEORG WESTERMANN VERLAG Braunschweig
Versión española por el
Prof. Dr. R a f a e l Usón
Catedrát ico de Química Inorgán ica , Un ivers idad de O v i e d o
Propiedad de EDITORIAL REVERTE, S. A. Encarnación, 86-88 (08024) Barcelona
Reservados todos los derechos. Ninguna parte deí material cubierto por este título
de propiedad literaria puede ser reproducida, almacenada en un sistema de informá
tica o transmitida de cualquier forma o por cualquier medio electrónico, mecánico,
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del editor.
Edición en español
© Editorial Reverte, S. A., 1987 impreso en España Printed in Spain
ISBN 8429179615 (Tomo I)
ISBN 8429179607 (Obra completa)
Depósito Legal B22403 1987
Impreso por GERSA, Industria Gráfica
Tambor del Bruc, 6 08970 Sant loan Despí (Barcelona)
PRÓLOGO
El prólogo que escribió hace diez añoszyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA Fritz Tegeder para la primera edición de su libro, sigue teniendo hoy plena validez, por lo que se reproduce aquí parcialmente:
«El que ve por vez primera una instalación de la Industria química, queda desconcertado al principio por la multiplicidad de tuberías, torres y aparatos. Por esta razón se ha intentado repetidamente la representación gráfica de toda esta complicación, en forma simplificada. Recientemente se ha introducido cada vez más un tipo de representación esquemáticamente resumida del transcurso de un proceso para la obtención de un producto, desde la preparación de las materias primas hasta llegar a los productos comerciales finales.
Esta representación, llamada «diagrama de flujo», prescinde de todos los detalles de menor importancia, que no son típicos. Tiene la ventaja de su carácter especialmente intuitivo y abarcable y, por lo tanto, un elevado valor pedagógico que se pretende aprovechar en este libro.
En la descripción de cada proceso, se ha prescindido de los detalles, para representar únicamente los pasos característicos. Además, del gran número de productos de la industria química, se han elegido unos pocos para su tratamiento, especialmente aquellos que tienen una gran importancia económica, por ser productos de la «industria pesada» o bien los que permiten ilustrar muy característicamente los métodos de trabajo de la química industrial.
La forma de representación elegida comunica, incluso al no especialista, una impresión del modo de operar de la industria química y de las etapas en la fabricación de un producto químico. El libro se dirige no sólo a los profesores y alumnos, sino que muestra también al ingeniero químico el modo en que integran los aparatos y máquinas que él construye, para constituir «un proceso». Al comerciante se le da idea de cómo se obtienen los productos que quiere comprar o vender, o de los medios necesarios para producirlos, así como sobre su significación económica. Además, el libro pretende servir a los estudiantes que se ocupan de la química marginalmente y a todos los interesados en la Química técnica.
La obra se divide en tres partes principales, de las que la primera describe las operaciones básicas, físicas y químicas, y las máquinas y aparatos que se emplean en la industria química. La segunda parte se ocupa de los grandes procesos de la química industrial, ilustrados con una selección de productos de la industria inorgánica pesada».
Tampoco se ha modificado el objeto del libro y, lo mismo que antes, va destinado a todos los interesados en disponer de una representación sencilla e intuitiva de los procesos de la industria química, a menudo tan complejos.
La segunda edición contiene algunos nuevos capítulos, requeridos algunos por los lectores y procedentes otros del rápido desarrollo de los procesos técnicos. Así, son nuevos la licuefacción y destilación del aire por los métodos de alta y baja presión, la producción de algunos metales y algunas operaciones básicas. A pesar de la cuidadosa selección, esto ha dado lugar a un aumento del volumen del libro.
El libro ha quedado terminado como Fritz Tegeder lo imaginó. Este tomo contiene las operaciones básicas y los procesos de la industria química inor-gánica y el tomo segundo se dedica a los procesos de la industria orgánica.
Hermülheim, verano de 1965. LUDWIG MAYER
ÍNDICE ANALÍTICO
Importancia y desarrollo de la industria química
Laboratorio y planta industrial
Esquemas abreviados y diagramas de flujo
Procesos básicos físicos y químicos
Procesos básicos físicos
Almacenaje 17 Almacenaje de sólidos 17
Almacenaje de líquidos 17
Almacenaje de gases 17
Transporte 24 Vías y medios de t ranspor te 24
Tuberías 24
Válvulas de descompresión y de reducción 26
Válvula de conmutación 28
Bombas y compresores • 28
Trituración 30 Quebrantaduras 31 Tri turadoras 32
Molinos 33
Briquetización ¡ 33
Cribado y desempolvado 33 Tejido de tamices 34
Tamices ... 35
Desempolvado 36
Mezclado y disolución 38 Mezclado ' 38
Aparatos y máquinas mezcladoras 38
Absorción y adsorción 40
Separación 45 Filtración , 45
Nuchas 45 Filtros prensa 46
Filtros de tambor. 47 Decantación 48
Flotación 49
Separación por medios densos 50 Centrifugación 50
Extracción 50
Separación de sólidos por extracción 51
Extracción de sustancias a partir de disoluciones 51
Caldeo y refrigeración 52 Cambiadores de calor 52
Evaporación y desecación 56 Evaporación 56 Concentración por evaporación 57
Desecación 58 Aparatos de desecación 59
Secado por pulverización 61
Desecación de gases y líquidos 61
Destilación y sublimación 61 Destilación 61
Fraccionamiento 62 Aparatos de destilación 65
Relleno 66
Columnas de platos borbotadores 67 Sublimación 67
Procesos básicos químicos
Procesos de reacción térmicos 71 Hornos de cuba T.. 71
Gasógeno de parrilla giratoria 72 Hornos giratorios de tubo 73
Hornos de canal ; 74
1
Hornos de pisos 75'
Hornos calentados 76
Hornos eléctricos 76
Procesos de reacción electrolíticos 78
Procesos de reacción catalíticos 79
Catalizadores 79
Procesos de reacción a elevada presión 79 Hornos de contacto de alta presión 80
La energía en la industria química
Procesos para productos de la industria pesada
Productos naturales 85
Distribución de los productos naturales 85
Diagrama de flujo 1: Economía energética 87
Materias primas para productos inorgánicos 88
Aire 88
Coque 88
Agua 88
Caliza .,. 88
Sal gema 88
Piri ta f 88
Bauxita 88
Diagrama de flujo 2: Productos importantes de la industria inorgánica. 89
Aire 92
Composición 92
Nitrógeno 92
Oxígeno 92
Almacenaje y t ransporte ; ... *93
Fraccionamiento del aire . 93
Fundamento de la licuefacción, según Linde 93
Francionamiento del aire por el método de alta presión 94
El aparato de fraccionamiento 95
El proceso de fraccionamiento 95
Diagrama de flujo 3: Fraccionamiento del aire según Linde El oxígeno 97
Fraccionamiento del aire por el método de baja presión de Linde
Fránkel 97
Diagrama de flujo fi: Fraccionamiento del (uve según ¡Ánde-Fvánkel. 99
2
Separación de los gases 100
Historia 102
Amoníaco 102 Estado natural 103
Almacenaje 103
Método de HaberBosch ., 104
Producción del gas 104
Método gas de generadorgas de agua 104
Diagrama de flujo 5: Amoníaco, producción de gases 105
Conversión 106
Absorción de C 0 3 y CO 106
Formación de amoníaco 107
El horno de síntesis 108
Otras fuentes de h idrógeno 108
Antecedentes históricos y economía 111
Acido nítrico m Método de Ostwald 112
Combustión del amoníaco 112
Diagrama de flujo 6: Acido nítrico, combustión de amoníaco 113
Absorción ac ida ' 114
Absorción alcalina 115
Inversión de los ni t r i tos 115
Concentración 116
Estado natural 116
Almacenaje y t ranspor te 117
Modificaciones del método 117
Historia 118
Desarrollo de la industr ia del ni trógeno 118
Diferentes abonos ni t rogenados 119
Nitrato de calcio 119 Método de la BASF 120
Reacción de las mater ias p r imas 120
Concentración 120
Desecación y t r i turación 120
El nitrato de cal como abono 120
Diagrama de flujo 7: Nitrato de calcio 121
Nitrato amónico calcico 122
Nitrato sulfoamónico 122
Sulfato amónico 122
Nitrato amónico 122
Producción de abonos. Economía 123
Cloro, sosa cáustica, hidrógeno, sodio 124 Cloro 124
3
Obtención 124
Aplicaciones 125
Transpor te y almacenaje 125
Economía 125
Historia 125
Hidróxido sódico (sosa cáustica) 126
Aplicaciones 126
Almacenaje y t ranspor te 126
Economía 126
Hidrógeno 127
Estado natural 128
Obtención 128
Aplicaciones 128
Almacenaje y t ranspor te 128
Sodio 129
Estado natura l 129
Obtención 129
Aplicaciones 130
Almacenaje y t ranspor te 130
Historia 130
Electrólisis cloroálcali 130
Electrólisis en fase fundida por el método Down 131
Método del diafragma ... 131
Método de la amalgama 132
Tra tamiento de los productos de electrólisis 132
Diagrama de flujo 8: Electrólisis cloro-álcali 133
Otros métodos 134
Cloruro sódico 134 Obtención 134 Tratamiento de la materia pr ima 134
Purificación 135
Concentración y cristalización ; 135
Otros métodos de obtención 135
Propiedades del c loruro sódico 135
Diagrama de flujo 9: Sal común 136
Estado natural 137
Aplicaciones y economía 137
Carbonato sódico 138 Est:nlo natural 138 Obtención 138
Método Solvay 139
Realización práct ica 140
Diagrama de flujo 10: Sosa 141
Productos finales 142
Historia 142
4
Aplicaciones 143
Almacenaje 143
Economía 143
Acido clorhídrico 144 Obtención y fabricación 145
La combustión clorohidrógeno 145
Diagrama de flujo 11: Acido clorhídrico 146
Tratamiento de las mater ias pr imas 147
Reacción 147
Condensación y concentración 147
Acido clorhídrico del comercio 148
Acido clorhídrico azeotrópico 148
Historia y economía 148
Acido sulfúrico 149 Aplicaciones 150
Almacenaje y t ranspor te 150
Método de las cámaras de plomo 151
Método de contacto 152
El dióxido de azufre 153
Método de tostación en lecho fluido 153
Purificación del gas 153
Oxidación 154
Absorción 154
Mezclado y destilación 154
Diagrama de flujo 12: Acido sulfúrico 155
Acido sulfúrico a par t i r de sulfato de calcio 156
Acido sulfúrico del comercio 156
Historia 157
Economía *. 157
Fósforo 157 Propiedades del fósforo blanco 157
Propiedades del fósforo rojo 158
Estado natural 158
Fabricación del fósforo . ... 159
Método de Piesteritz , 159
Diagrama de flujo 13: Fósforo y ácido fosfórico 161
Aplicaciones 162
Almacenaje y t ranspor te 162
Acido fosfórico 163
Usos y economía 164
Fosfatos y polifosfatos ... 164
Aplicaciones 166
Historia 166
5
