Obtencion Industrial Del Acido Sulfurico

 

  UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA  Calidad, Pertinencia y Calidez UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

INTEGRANTES:              

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Ariel Anderson Alvarez Ramirez  Diana Milady Cajamarca Naranjo  Donato Orlando Di Lorenzo Zambrano  Cinthia Mercedes Guerrero Quezada  Sara Dennisse Loyola Batioja  Maria del Carmen Mora Morocho  Anggie Anabel Ordoñez Lorenti 

CURSO: Segundo Semestre “A”  FECHA: 12 de Enero del 2017 DOCENTE: Dr. Quim. Indust. Jaime Morales Auz TEMA: 

OBTENCIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO A NIVEL INDUSTRIAL Ácido Sulfúrico El ácido sulfúrico es un líquido viscoso, de densidad 1,83 g/ml, transparen t ransparente te e incoloro cuando se encuentra en estado puro, y de color marrón cuando contiene impurezas. Es un ácido fuerte que, cuando se calienta por encima de 30ºC desprende vapores y por encima de 200ºC emite trióxido de azufre. En frío reacciona con todos los metales y en caliente su reactividad se intensifica. Tiene gran afinidad afinidad por el agua y es por esta razón que extrae el agua de las materias orgánicas, carbonizándolas. (Indec, 2009)

Propiedades:

Nombre químico  Fórmula  Estado Físico  Color   Punto de inflamación  Corrosión 

Acido Sulfúrico H2SO4 Líquido Claro, de incoloro a turbio No tiene  Altamente corrosivo a casi todos los metales con desprendimiento de hidrógeno.

 

Reactividad 

 Además de atacar a muchos muchos metales, es un agente fuertemente oxidante y puede causar inflamación en contacto con materiales orgánicos y productos como nitratos y cloratos.

Reacciona 

Exotérmicamente con el agua.

Temperatura de ebullición  Higroscopocidad 

160 a 332ºC dependiendo de su concentración. Sí.

Tabla 1 Propiedades del Ácido Sulfúrico

Tabla 2 Medidas necesarias para la manipulación de Ácido Sulfúrico

LÍMITES DE EXPOSICIÓN TLV: 0.2 mg/m³, Fracción torácica, A2 (sospechoso de ser cancerígeno humano); (ácido sulfúrico contenido en las nieblas de ácidos inorgánicos fuertes) (ACGIH 2005). MAK: (Fracción inhalable) 0.1 mg/m³; Categoría de limitación de pico: I(1); Cancerígeno: categoría 4; Riesgo para el embarazo: grupo C (DFG 2004). (IPCS, CE, 2005)

 

Obtención del ácido sulfúrico. La obtención del ácido sulfúrico se realiza a partir del SO2, éste se oxida a SO3 y luego se obtiene ácido sulfúrico por reacción con el agua. En la actualidad hay dos variantes para la obtención del trióxido de azufre (proceso lento), denominadas el método de contacto y el método de las cámaras de plomo. El primero es más caro pero produce ácido sulfúrico muy concentrado (95%) y de elevada pureza. El segundo es más económico, tiene mayor capacidad de producción, pero el ácido sulfúrico obtenido es de menor concentración (70%) y de menor pureza. En ambos métodos, se parte del dióxido de azufre previamente obtenido (a partir de la tostación de la pirita) y se oxida a trióxido de azufre utilizando un catalizador. El método de contacto necesita un trióxido de azufre muy puro para no envenenar el catalizador que suele ser arsénico u óxido de hierro, y es por esta razón por lo que resulta más caro. (Barrera, 2013) El trióxido de azufre obtenido, se enfría y se hace pasar por una torre de absorción donde se combina con ácido sulfúrico concentrado formándose el ácido pirosulfúrico: 2 4 + 3  

2 2 7 

Que luego se descompone por acción del agua según la reacción: 2 2 7  + 2  

2 2 4  No es conveniente mezclar directamente el trióxido de azufre sobre agua para obtener el ácido sulfúrico según la reacción: 3  + 2  

2 4  

Porque en dicha reacción se desprende muchísima energía, haciendo que la mayor parte del trióxido de azufre se volatilice sin reaccionar para formar el ácido sulfúrico. Este es un esquema muy simplificado del método para obtener ácido sulfúrico a escala industrial: (100ciaquimica, 2007) 

 

  - El

método de las cámaras de plomo

Por definición, un catalizador es toda sustancia que, añadida en pequeñas cantidades, nos permite aumentar la velocidad a la que trascurre una reacción, recuperándose al final del proceso en la misma proporción y estado en el que se añadió. Cuando decimos que en el método de las cámaras de plomo se utiliza una catálisis homogénea, nos referimos a que el catalizador está en el mismo estado de agregación que los reactivos (en este caso, gaseoso). Para este proceso de producción se utiliza como catalizador 2 . La corriente de SO2 se introduce en una serie de cámaras de ladrillo cuya cara interna está recubierta recubiert a por plomo, caliente y mezclada con aire y vapor de agua. Dentro de estas cámaras, y gracias al NO2, tienen lugar las siguientes reacciones: 2  + 2  → 2 3  

(1)

2 3 + 2  → 2 4  ·NO (2) 2 4 ·NO → 2 4 + NO

(3)

1

NO + 2 2 → 2  

(4)

El balance global de estas cuatro reacciones es: 1

2  +  2  + 2   →  2 4   2

El problema de este proceso está en que el ácido sulfúrico así obtenido tiene una concentración del 65%, muy baja para los usos comunes del ácido sulfúrico. Por ello, para conseguir concentrarlo un poco más, la disolución de ácido se lleva a una torre (que se denomina Torre de Glover), en donde se pone en contacto con los gases de SO2 calientes procedentes proced entes de la tostación. Así, los gases le ceden el calor a la disolución de ácido, que se concentra hasta niveles del 78%, que tampoco son excesivamente buenos. Por otro lado, los gases que quedan en las cámaras de plomo son ricos en compuestos nitrados (procedentes (procedentes del catalizad catalizador) or) que hay que eliminar. Por ello, estos gases son llevados a otra torre (llamada torre de Gay-Lussac) en donde se ponen en contacto con ácido sulfúrico concentrado. (TextosCie (TextosCientificos, ntificos, 2005)

 

-

El método de contacto

En este caso se sigue una catálisis heterogénea, porque el catalizador se encuentra en una fase distinta a la de los reactivos. La catálisis se utiliza en la reacción de transformación de 2  en 3 : 1

2 ()  +  2 ()  ↔ 3 ()   2

Se trata de una reacción muy exotérmica, exotérm ica, en la que podemos comprobar que hay menos moles de productos que de reactivos en estado gaseoso. Por ello, debido a que se establece un equilibrio químico en donde reactivos y productos alcanzan una situación en la que no produce modificación en sus concentraciones, es necesario que este equilibrio esté lo más desplazado hacia la formación de 3 , que es el producto que nos interesa. Para conseguir esta alternativa tenemos tres alternativas según el principio de Le Chatelier: 1. Aumentar la concentraci concentración ón de los reactivos: La concentración de 2  viene impuesta por el proceso de tostación, y no suele ser una variable que pueda modificarse a nuestras necesidades. Otra alternativa es utilizar aire atmosférico enriquecido en 2, pero no es una opción viable desde el punto de vista económico. 2. Aumentar la presión a la que tiene lugar la reacción, para lo cual sería necesario manejar compresores que encarecerían el proceso 3. Disminuir la temperatura. Desde un punto de vista termodinámico sería lo mejor, pero no ocurriría lo mismo con la cinética (la velocidad a la que ocurre la reacción, que suele ser proporcional a la temperatura) (QuimiTube, 2012)

Como se observa en la figura anterior, cuando estamos en un piso, y la reacción tiene lugar, el carácter exotérmico del proceso trae consigo un aumento de la temperatura. En vez de dejar que la temperatura siga aumentando y el catalizador deje de tener efectividad, al pasar los gases de un piso al siguiente, se intercala un sistema que permite que los gases vuelvan a la temperatura ideal de 400ºC.

 

En sucesivos pisos, podemos comprobar que ffinalmente inalmente se obtienen transformaciones de casi el 100% Una vez que hemos obtenido obte nido el 3, ya sólo tenemos t enemos que añadirle agua para que tenga lugar el siguiente proceso: 3  + 2  

2 4  

Éste es un proceso muy exotérmico, lo que supone un problema, porque el calor desprendido suele provocar la evaporación de parte del agua, generando una niebla, que, además de ser muy difícil de manejar, impide que el proceso tenga lugar correctamente. (Sanchez, (Sanchez, 2011, págs. 1-4)

Bibliografía 100ciaquimica. (2007). Obtenido de 100ciaquimica. http://www.100ciaquimica.net/temas/tema11/punto7b.htm 

100ciaquimica:

Barrera, T. (21 de Octubre de 2013). Universidad de Carabobo. Obtenido de Universidad de Carabobo: https://www.academia.edu/4948277/Proceso_de_Obtencion_del_Acido_Sulfurico_y_ Fosforico Indec. (14 de Junio de 2009). Indec. Obtenido de Indec: http://www.indec.cl/man_asp.html IPCS,

CE. (2005). Obtenido de www.ucm.es: www.ucm.es . https://www.ucm.es/data/cont/docs/256-2014-07-01-sulfurico%20nspn0362.pdf

QuimiTube. (24 de Abril de 2012). QuimicaTube. Obtenido de QuimicaTube: http://www.quimitube.com/fabricacion-acido-sulfurico-metodo-de-contacto Sanchez, A. J. (2011). www.cvatocha.com. Obtenido de http://www.cvatocha.com/documentos/quimica/sulfurico.pdf

www.cvatocha.com:

TextosCientificos. (18 de Junio de 2005). textoscientificos.com. Obtenido textoscientificos.com: http://www.textoscientificos.com/sulfurico/produccion

de

 

ENLACE DE DIAPOSITIVA DE OBTENCIÓN https://drive.google.com/file/d/0Bx https://drive.googl e.com/file/d/0Bxr0RvVo_AN r0RvVo_ANGWWxZWnlLZVk4WEU/vi GWWxZWnlLZVk4WEU/view ew