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Procesos Industriales

Acido Sulfúrico

La producción anual de ácido sulfúrico sobrepasa los 90 millones de toneladas anuales. El 60 % de la producción se utiliza para la producción de fertilizantes. El sulfúrico es el químico de mayor importancia industrial.

La capacidad de producción de ácido sulfúrico en la Argentina alcanza a 275 mil toneladas/año, distribuidas de la siguiente manera: • ICI Argentina (dos plantas) (44%), • Sulfacid (24%), • Fábrica Militar Río Tercero (FMRT) (16%) • Meranol (16%)

El ácido sulfúrico puro a temperatura ambiente es: • incoloro • inodoro • denso • oleoso • Tiene punto de fusión 10 ºC y punto de ebullición 338 ºC, a esta temperatura tiene 98,3 % de pureza. • Es miscible en agua en todas sus proporciones.

• Puede absorber SO3 en grandes cantidades formando OLEUM, pero se desprende fácilmente de la solución (fumante). • oleum 20: tiene 20% de SO3 disuelto • Es un fuerte deshidratante, atacan las sustancias orgánicas carbonizandolas. • El sulfúrico concentrado tiene baja acción ácida, que se potencia con la dilución.

Nombre

Porcentaje H2SO4

Densidad Específica a 15.6 C

Ácido de batería Ácido 50 Be

33.5

1.250

Ácido de fertilizante Ácido 60 Be

62.2

1.526

Ácido de torre Ácido 66 Be

77.67

1.706

Aceite de vitriolo Ácido concentrado

93.19

1.835

Ácido 95%

95

1.841

Ácido 98%

98

1.844

H2SO4 Monohidrato

100

1.835

Oleum o fumante 20% Ácido 104.5%

104.5-20% SO3 Libre

1.927

Oleum o fumante 40% Ácido 109%

109.0-40% SO3 Libre

1.965

Oleum 65%

114.6-65% SO3 Libre

1.990

Preparación • Método de las cámaras de Plomo. • Métodos de las Torres. • Método de contacto.

Se obtiene a partir de SO2, que se obtiene por: • combustión de azufre • de sulfuros (FeS2, ZnS, PbS, CuFeS2) S + O2 4 FeS2 + 11 O2

SO2 2 Fe2O3 + 8 SO2

Etapas Reacción indirecta entre el SO3 y el H2O • Producción de SO2 • Oxidación a SO3 • Absorción de SO3 en H2SO4 SO3 + H2SO4 H2S2O7 + H2O

H2S2O7 2 H2SO4

Necesidad de Catalizadores SO3 ΔH = - 22,7 Kcal

SO2 + ½ O2

Kp = PSO / PSO . PO 3

2

2

1/2

PSO / PSO = Kp . √ PO 3

2

2

La reacción se favorece con exceso de aire, baja temperatura y uso de catalizador para mejorar la velocidad

Cámaras de Plomo: • se usa catálisis homogénea con óxidos de nitrógeno formando sulfato ácido de nitrosilo (torre de Glover) 2 HSO4HNO + H2O

2 H2SO4 + NO + NO2

Otros catalizadores: son sólidos (catálisis heterogénea) Pt y V2O5

Método de las Cámaras de Plomo

SO2 + NO2 NO + SO3 SO3 + H2O H2SO4 Ácido de Glover (78%) • Los gases remanentes de la torre de Glover pasan a las cámaras para continuar reaccionando.

• En las cámaras se produce sulfúrico de cámaras con 60-63 % de pureza. • Se puede concentrar en cápsulas de plomo hasta 80%. SO2 + NO2 + H2O

NO + H2SO4

• De la última cámara sale gas residual que no contiene SO2 que ingresa a la Torre de Gay Lussac, donde el NO se oxida a NO2.

H2SO4 78% con HNO3 Gas residual de cámaras: NO, aire y N

aire Torre de Gay Lussac

H2SO4 78% con NO2 a Torre de Glover

H2SO4 78% con NO2

Torre de Glover

SO2 Ácido de Glover

Cámaras de plomo

H 2O

Mezcla de gases

Ácido de cámaras

Método de las Torres • Es el método de las cámaras de plomo modificado. • Las torres son angostas y rellenas. • Ingresan gases de reacción y sulfúrico caliente. • La oxidación de los óxidos de nitrógeno ocurre en una torre antes de la torre de Gay Lussac.

Método de Contacto

• Se usa pentóxido de vanadio o Platino como catalizadores. • Se convierte el SO2 en SO3, del que se obtiene ácido sulfúrico por hidratación. 2 SO2 + O2 SO3 + H2O

2 SO3 H2SO4

• La mezcla de gases secos que contiene del 7 al 10% de SO2 y de un 11 a 14% de O2, se precalienta antes de pasar a un convertidor de uno o más lechos catalíticos.

• Los rendimientos de conversión del SO2 a SO3 en una planta en funcionamiento normal oscilan entre el 96 y 97%. • El arsénico que viene como impureza contamina el catalizador. • La catálisis ocurre a unos 500 ºC o más. • Los gases de catálisis se enfrían a 100 ºC y se absorben parcialmente en Oleum. • El resto se lava con H2SO4 98%. • Los gases no absorbidos se liberan a la atmósfera.

Jets de ácido precipitan material particulado

Tanque de ácido diluido

Limpiador de gases adicional y enfriador

Precipitador electrostático de polvo y niebla ácida

Torre de secado con ácido concentrado Convertidor

Depósito de Azufre ISUSA

Planta ENAMI

ICI Argentina ex Duperial (San Lorenzo – Santa Fe) produce Acido Sulfúrico a partir de Azufre elemental de origen petroquímico

Sulfacid (Fray Luis Beltrán – Santa Fé) produce ácido sulfúrico de calidad industrial como subproducto de la obtención de Zinc.

Meranol SA. (Dock Sud – Bs As) produce Sulfato de Amonio principalmente.