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 H2SO4Densidad Específica a 15.6 C

Ácido de bateríaÁcido 50 Be

33.5 1.250

Ácido de fertilizanteÁcido 60 Be

62.2 1.526

Ácido de torreÁcido 66 Be

77.67  1.706

Aceite de vitrioloÁcido 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

PreparaciónPreparación

• 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 SO2

4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2

EtapasEtapas

Reacción indirecta entre el SO3 y el H2O

1. Producción de SO2

2. Oxidación a SO3

3. Absorción de SO3 en H2SO4

SO3 + H2SO4 H2S2O7

H2S2O7 + H2O 2 H2SO4

Necesidad de CatalizadoresNecesidad de Catalizadores

SO2 + ½ O2 SO3 ΔH = - 22,7 Kcal

Kp = PSO3 / PSO2 . PO2 1/2

PSO3 / PSO2 = Kp . √ PO2

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 Método de las Cámaras de PlomoCámaras 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.

Torre de Gay Lussac

Gas residual de cámaras: NO, aire y N

H2SO4 78% con HNO3

aire

H2SO4 78% con NO2

a Torre de Glover

Torre de Glover

H2SO4 78% con NO2

SO2

Ácido de GloverC

ámar

as

de p

lom

o

H2O

Ácido de cámaras

Mezcla de gases

Método de las TorresMétodo 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 ContactoMétodo 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 2 SO3

SO3 + H2O 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

Limpiador de gases

adicional y enfriador

Precipitador electrostático

de polvo y niebla ácida

Tanque de ácido diluido

Torre de secado con ácido concentrado

Convertidor

Depósito de Azufre ISUSADepósito de Azufre ISUSA

Planta ENAMIPlanta 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.