Acido Solforico

PRODUZIONE DI ACIDO SOLFORICO :

L’acido solforico si ottiene dall’ossidazione SO2 e successiva idratazione con H20. Le fonti di S02 sono le seguenti : - Zolfo elementare - H2S - Gas Naturale - Piriti o minerali che contengono solfati. MATERIE PRIME :

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Zolfo elementare – col Metodo Frasch che consiste nel trivellare il giacimento di zolfo (un tempo erano le solfatare in Sicilia) e immettervi vapore d’acqua a temperatura superiore di 120 °C, temperatura alla quale fonde lo zolfo. Si sifona quindi lo zolfo fuso verso l’alto. Alle volte si può ricoprire il giacimento con del fango in modo aumentare l’impermeabilità del terreno da parte del vapore.

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H2S -- dall’acido solfidrico ottenuto dall’idrodesolforazione del greggio ,si può ottenere SO2 e successivamente S , tramite il metodo CLAUS : H2S + 3/2 O2  SO2 + H20 SO2 + H2S  S + 2H20

temperatura circa 1300 °C temperatura circa 300 °C

Tutta la SO2 prodotta viene fatta reagire con dell’H2S che non è stato bruciato in un secondo reattore . Il catalizzatore utilizzato è la γ –allumina con rese in in zolfo di circa il 98% .

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Gas Naturale – dal gas naturale si ottiene l’H2S di cui appena parlato prima per Idrodesolforazione del petrolio che consiste nella riduzione catalitica di alcune frazioni di quest’ultimo con H2 : RSSR’ + 3H2  2 H2S + RH +R’H RSH + H2  H2S + RH RSR’ + H2  H2S + RH +R’H

riduzione dei Disolfuri riduzione dei tioalcoli riduzione dei tioesteri

l catalizzatori usati in queste reazioni con idrogeno sono NiMo e CoMo ,ovvero , molibdato di nichel e molibdato di cobalto. Il molibdeno è la specie attiva mentre il nichel e il cobalto sono le specie che attivano l’idrogeno. Il catalizzatore viene preparato per impregnazione dell’allumina con Ni(NO3)2 e Co(NO3)2 e (NH4)2Mo. A questo punto si calcina il catalizzatore e si ottiene l’ossidazione del molibdeno d’ammonio a MoO3.Viene effettuata quindi una solforazione dalla quale si ottengono i solfuri NiMoS e CoMoS che sono i centri catalitici veri e propri.

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Pirite (FeS2) ---- dalla pirite si ottiene per arrostimento la SO2 secondo queste reazioni a 800°C : 7 FeS2 + 6 O2  Fe7S8 +6 SO2 Fe7S8 + O2  FeS + SO2 3 FeS + 5 O2  F3O4 + 3 SO2 2 Fe3O4 + O2  2 Fe2O3 ------------------------------------------------4 FeS + 11 O → 8 SO + 2 Fe O 2

2

2

2

3

arrostimento della pirite a pirrotite arrostimento della pirrotite a Solfuro ferroso produzione secondaria di magnetite produzione secondaria di ossido ferrico ΔH ° = - 1660 kJ/mol R

La pirite non deve contenere Arsenico. Si deve mantenere la temperatura alta (900 °C) altrimenti si formerebbe SO3 e non SO2 con precipitazione di Solfato ferrico molto stabile e non più decomponibile. Inoltre si lavora con 100-110% di aria teorica.

TIPOLOGIE DI FORNI USATI : Herenshoff (Braccia rotanti) – La carica di pirite avviene per deposito dall’alto su delle braccia meccaniche che ruotano in modo che il solido faccia 1 percorso a zig – zag. Viene introdotto quindi aria e fatta reagire con la pirite. Il forno va raffreddato con H20 per non compromettere le proprietà meccaniche del reattore.

Forno Lurgi – La carica di pirite è immessa in un forno cilindrico posto in orizzontale simile a quello del cemento. Il forno quindi gira con dentro la miscela di pirite e Aria la quale reagirà per dare SO2.

Forno a letto Fluido – La carica della pirite poggia in un setto separatore solido con funzione di sostegno. Viene fatto passare aria a pressione dentro il solido insufflandola dal basso in modo da far avvenire il processo di fluidificazione, che consiste nel sollevare grazie alla pressione la massa solida di pirite ,la quale reagirà con lo stesso gas trainante con formazione di SO2 che verrà estratta dalla canna superiore del forno.

Forno a Zolfo liquido – Lo zolfo viene fatto reagire nella sua forma liquida (T.Fusione = 120°C) con aria.

La SO2 cosi ottenuta viene purificata dal particolato di zolfo e pirite non reagiti grazie a dei filtri a sezione porosa o con filtri a ciclone. E’ solito anche utilizzare filtri elettrostatici e in alternativa ultima lavaggi con H20.

OSSIDAZIONE SO2SO3

Nell’ossidazione della anidride solforoso a solforica : SO2 + ½ O2  SO3    

∆H= -52 Kcal/mol si lavora a temperature di 450 °C per far si che i catalizzatori inorganici possano attivarsi . Si lavora a pressione atmosferica anche se il ∆n