Produccion Del Acido Sulfurico

 

“Año del Dialogo y la Reconciliación Nacional ”  ”    

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA

CURSO: INGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS “PRODUCCION DEL ACIDO “PRODUCCION SULFURICO”   Estudiantes:   Jonathan

Fredy Huaypuna Huaypuna Cabana   Andrea Rojas Grupo: “B” 

2018

 

 

 

PRODUCCION DEL ACIDO SULFURICO 1.  ÁCIDO SULFURICO (H2SO4) El ácido sulfúrico (H2SO4) o sulfato de hidrógeno, es un líquido incoloro, viscoso y un ácido inorgánico fuerte. Es un ácido mineral y es uno de los 20 productos químicos más importantes en la industria química. 2.  PROCESO DE PRODUCCION En la industria peruana el proceso de producción del ácido sulfúrico se hace a partir de los gases de combustión de la minería, a partir de diferentes minerales como de la tostación de la pirita o chalcopirita para la producción de cobre o de la tostación de la galena para la producción de plomo y la tostación de la blenda para la producción de zinc en todos esos minerales durante el proceso de tostación liberan dióxido de azufre (SO2) el cual es utilizado para la producción de acido sulfúrico. PROCESO CAMARAS DE PLOMO: Es el proceso de cámaras de plomo dióxido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra por la parte inferior de un reactor llamado torre de Glover donde es lavado con vitriolo nitroso (ácido sulfúrico con óxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) disueltos en él), y mezclado con óxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) gaseosos. Parte de dióxido de azufre es oxidado a tritóxido de azufre (SO3) y disuelto en el baño ácido para formar el ácido de torre o ácido de Glover (Este método es menos utilizado que el de contacto, ya que sólo es capaz de producir un ácido sulfúrico con una concentración de entre el 62 y el 78%.). SO2 + NO2 

SO3 + H2O

NO + SO3 

H2SO4 (ácido de Glover)

De la torre de Glover una mezcla de gases (que incluye dióxido y tritóxido de azufre, óxidos de nitrógeno, nitrógeno, oxigeno y vapor) es transferida a una cámara recubierta de plomo donde es tratado con más agua. La cámara puede ser un gran espacio en forma de caja o un recinto con forma de cono truncado. El ácido sulfúrico es formado  por una serie compleja de reacciones; condensa en las paredes y es acumulado en el  piso del la cámara. Pueden existir de tres a seis cámaras en serie, donde los gases gases pasan  por cada una de las cámaras en sucesión. El ácido producido en las cámaras, generalmente generalmen te llamado ácido de cámara o ácido de ffertilizante, ertilizante, contiene de 62% a 68% de H2SO4.  NO + NO2 + H2O HNO2 + H2SO3 

2.HNO2 

H2SO4 (ácido de cámara)

 

Luego de que los gases pasaron por las cámaras se los hace pasar a un reactor llamado torre de Gay-Lussac donde son lavados con ácido concentrado enfriado (proveniente de la torre de Glover). Los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre que no haya reaccionadoo se disuelven en el ácido formando el vitriolo nitroso reaccionad nitr oso utilizado en la torre de Glover. Los gases remanentes son usualmente liberados en la atmósfera. IMAGEN 1: Diagrama de procesos cámara de plomo

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PROCESO DE CONTACTO: En este proceso, una mezcla de gases secos que contiene del 7 al 10% de SO2, según la fuente de producción de SO2  (el valor inferior corresponde a plantas que tuestan piritas y el superior a las que queman azufre), y de un 11 a 14% de O2, se precalienta y una vez depurada al máximo, pasa a un convertidor de uno o más lechos catalíticos, por regla general de platino o pentóxido de vanadio, donde se forma el SO3. Se suelen emplear dos o más convertidores. 2 a SO3  en una planta en funcionamiento Los rendimientos del laSOeficacia normal oscilan entredeel conversión 96 y 97%, pues inicial del 98% se reduce con el paso del tiempo. Este efecto de reducciones se ve más acusado en las plantas donde se utilizan piritas de partida con un alto contenido de arsénico, que no se elimina totalmente y acompaña a los gases que se someten a catálisis, provocando el envenenamiento envenena miento del catalizador. Por consiguiente, consiguiente, en ocasiones, el rendimiento puede descender descend er hasta alcanzar valores próximos al 95%.

En el segundo convertidor, la temperatura varia entre 500º y 600ºC. Esta se selecciona  para obtener una constante óptima de equilibrio con una conversión máxima a un coste coste mínimo. El tiempo de residencia de los gases en el convertidor es aproximadamente de 2-4 segundos. Los gases procedentes de la catálisis se enfrían a unos 100ºC aproximadamente y atraviesan una torre de óleum, para lograr la absorción parcial de SO 3. Los gases

 

residuales atraviesan una segunda torre, donde el SO 3  restante se lava con ácido sulfúrico de 98%. Por ultimo, los gases no absorbidos se descargan a la atmósfera a través de una chimenea. IMAGEN 2: Dia rama de roceso roceso de contacto contacto

FUENTE: https://www.textoscientificos.com/sulfurico/produccion

3.  REACTORES EMPLEADOS EMPLEADOS EN LA PRODUCCION DE ACIDO SULFURICO 3.1. Para un proceso por contacto: En este caso se sigue si gue una catálisis heterogénea, porque el catalizador se encuentra en una fase distinta a la de los reactivos En el diseño del equipo principal pri ncipal del proceso de producción de ácido sulfúrico se utilizaron las siguientes fuentes de información: 1. Convertidor catalítico (Shukla, 1997) 2. Columnas de absorción (Fair, 1994) 3. Intercambiadores de calor (Ludwig, 1995) 4. Chimenea de descarga (Nevers, 1998) El gas limpio se alimenta a un convertidor catalítico de cuatro lechos, con catalizador de pentóxido de vanadio, en el cual se logra una conversión de 99.5% mol de dióxido de azufre (Shukla, 1997). El remanente que no reacciona se descarga a la atmósfera (ESA-EFMA, 2000). De acuerdo a las recomendaciones recomendaciones dadas por Shukla (1997) las  partículas de catalizador que conforman los l os lechos empacado empacadoss del convertidor son anillos cilíndricos de 4 mm de diámetro interno, 10 mm de diámetro externo y una longitud de 13 mm (Rosas, 2004). El gas de salida del segundo lecho del convertidor catalítico se envía a un sistema de enfriadores para posteriormente dirigirse a la  primera columna de absorción. Para evitar la contaminación del producto y taponamientos en la columna de absorción se hace pasar el gas por un lavador Venturi

 

 para precipitar los finos de pentóxido de vanadio generados generados en el convertidor catalítico. En la Figura 3 se presentan las temperaturas a la entrada y salida de los lechos empacados así como la conversión que se logra en cada uno de ellos. Cabe mencionar que el gas que se descarga a la atmósfera ya cumple la normatividad aplicable a plantas productoras de ácido sulfúrico, ya que por cada tonelada de H2SO4 producido se arrojan 2.9 Kg de SO2 por la chimenea de descarga. La norma aplicable especifica que para plantas nuevas se permite la descarga de 13 Kg de SO2 por tonelada de H2SO4 producido (Rosas, 2004).

FIGURA 3: Convertidor catalítico de 4 lechos empacados

FUENTE: https://scielo.conicyt.cl

3.2. Para un proceso de cámara de plomo  Torre de glover: método de las cámaras de plomo se utiliza una catálisis

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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 ca catalizador talizador NO2. La corriente de SO2 se introduce en una serie de cámaras de ladrillo cuya cara interna está recubierta por plomo, caliente y mezclada con aire y vapor de agua. Dentro de estas cámaras, y gracias al NO2

 

  4.  ALMACENAMIENTO El ácido sulfúrico concentrado se almacena en tanques de acero al carbono o acero inoxidable 304L. Se pueden usar tanques cilíndricos verticales u horizontales. La experiencia industrial ha demostrado que un almacenamiento confiable y seguro depende de:  Diseño y construcción adecuados.  Operación bajo limitaciones l imitaciones de servicio adecuadas.  Inspección regular.  Mantenimiento programado Se recomienda que los tanques tengan cubetos de contención. Los tanques, cañerías, válvulas y bombas deben estar protegidos contra colisiones de vehículos.  No se debe permitir acumulación de agua dentro de la contención, ya que si hay algún derrame se formaría ácido diluido que causa una severa corrosión de las estructuras y el hormigón. Se adjuntan esquemas y fotos de ambos tipos de tanques. 

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FIGURA 4: Proceso cámaras de plomo

FUENTE: http://www.cvatocha.com

 

  5.  BIBLIOGRAFIA

Campos, P. J. (1 de febrero de 2018). http://www.losavancesdelaquimica.com/wpcontent/uploads/AQIS_PCampos_Quimica_Siglo-XIX_Ed.pdf . Recuperado el 3 de noviembre de 2018, de http://www.losavancesdelaquimica.com/wpcontent/uploads/AQIS_PCampos_Quimica_Siglo-XIX_Ed.pdf   DOE RUN. (s.f.). doe run peru. Obtenido de http://www.doerun.com.pe/content/pagina.php?pIDSeccionWeb=5 Industria Sulfurica S.A. (s.f.). Industria Sulfurica. Recuperado el 25 de OCTUBRE de 2018, de http://isusa.com.uy/files/2016-04/tanques-para-acido-sulf-rico-concentrado.pdf quimitube. (s.f.). Fabricación de ácido sulfúrico (II): método de contacto. Recuperado el 28 de octubre de 2018, de http://www.quimitube.com/fabricacion-acido-sulfurico-metodode-contacto Sánchez, A. J. (2011). La industria del ácido sulfúrico . Recuperado el 2018 de octubre de 2018, de http://www.cvatocha.com/documentos/quimica/sulfurico.pdf Sergio Rosas, C. L. (s.f.). Producción de Ácido Sulfúrico por Medio del Tratamiento de Gases Residuales Generados en la Tostación de Piritas . Recuperado el 1 de NOVIEMBRE de 2018, de https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071807642007000400006 Textos Cientificos. (s.f.). PRODUCCIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO. Recuperado el 2018 de noviembre de 2018, de https://www.textoscientificos.com/sulfurico/produccion