industria del Ácido sulfÚrico
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Yorman Zambrano SilvaEstudiante de Ingeniería
Química
PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DEL
ÁCIDO SULFÚRICO
Procesos Industriales II
CONTENIDO
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El producto: Estructura, propiedades, usos y ficha técnica.
Obtención: Descripción general de Técnica y tecnología de obtención.
Planta: Localización, Factores, Layout general y producción.
Materias primas: Obtención y ficha técnica.
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Proceso: Transporte y almacenamiento. Producción Calidad Residuos.
CONTENIDO
PFD.
Conclusiones y recomendaciones al proceso.
8 Bibliografía.
EL PRODUCTO: Estructura.
Fórmula Molecular
Fórmula Estructural
i ii
EL PRODUCTO: Propiedades.
El ácido sulfúrico al 99 por ciento es un líquido incoloro, inodoro, denso y viscoso.
Es soluble in todas las proporciones en agua, produciendo una gran cantidad de calor.
Es muy fuerte y corrosivo para la vida de los materiales estructurales
EL PRODUCTO: Usos.
De todos los productos químicos industriales, el ácido sulfúrico es probablemente uno de los más importantes por su gran cantidad de usos.
EL PRODUCTO: Usos.
EL PRODUCTO: Ficha Técnica.
Á c i d o S u l f ú r i c oNombre Comercial Ácido Sulfúrico
Formula Molecular H2SO4
Número CAS 7704-34-9
Peso Molecular 98.8 g/mol
Apariencia Líquido Viscoso
Pureza 99.85 %
Solubilidad en Agua Total
Punto de Fusión 10.5 °C
Punto de Ebullición 290 °C
Densidad 1960 kg/m3
pH 1.2 (s/n 0.1 N)
OBTENCIÓN: Descripción de Técnica y tecnología de obtención.
Existen dos tipos principales de obtención del ácido Sulfúrico
1.Proceso de Contacto.
2.Proceso de Cámaras de plomo
OBTENCIÓN: Descripción de Técnica y tecnología de obtención.
Proceso de Cámaras de plomo
PLANTA: Localización.
NORACID es una empresa Latinoamericana productora de Ácido Sulfúrico ubicada en el norte de Chile.
Se encuentra ubicada cerca a la ciudad de Antofogasta en el parque Industrial de Mejillones, Chile
La ubicación es la siguiente:
PLANTA: Localización.
PLANTA: Localización.
PLANTA: Localización.
PLANTA: Localización.
PLANTA: Localización.
PLANTA: Localización.
PLANTA: Localización.
PLANTA: Factores.
PLANTA: Factores.
¿Por qué esta ubicación? El azufre (Principal materia prima) importado se recibe por vía marítima.
Posee un sistema eficiente de descarga y transporte por correas al hangar de almacenamiento. En el mismo parque industrial está una
Termoeléctrica que provee a la Fábrica de la energía eléctrica necesaria para el proceso. Tiene vías de acceso la parte oriental y occidental de
la planta. Existe una pequeña ciudad muy cerca de la planta. Una autopista hacia el sur de Chile que es el mercado
potencial.
PLANTA: Factores.
Cuadro comparativo de ventajas y desventajas de la Ubicación
Ventajas DesventajasPuerto Marítimo cerca La fuente de agua (Potable)
no esta cerca
Ciudad Cerca Muy cerca al mar
Zona Industrial Aeropuerto está a 50 km
Acceso a vías No hay vías de Tren
Acceso a Energía Depende de una sola fuente de E
Cerca el Mercado Potencial
PLANTA: Layout general.
1.3 Km
1.0 Km A = 1.3 km2
PLANTA: Layout general.
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PROCESO: Producción.
PROCESO: Producción.
PLANTA: Producción.
Características generales de la Planta Mejillones.
Producción Ácido Sulfúrico: 720.000 ton/año
Consumo de Energía Eléctrica (SING): 145.000 MWh/año
Consumo Azufre: 240.000 ton/año
Eficiencia de Conversión de SO2 de 99.76%
MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
Azufre elemental.
En esta parte se hará mención de las materias primas en general, ya que independientemente de cuales sean éstas, sufren el mismo tratamiento en la parte inicial del proceso.
El azufre es la principal materia prima del proceso. Es un elemento químico de color amarillo. Símbolo químico S.Acido Sulfúrico gastado.Esté ácido se le denomina gastado, por que ya ha sufrido un tratamiento preliminar.
MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
Azufre elemental.
En esta parte se hará mención de las materias primas en general, ya que independientemente de cuales sean éstas, sufren el mismo tratamiento en la parte inicial del proceso.
El azufre es la principal materia prima del proceso. Es un elemento químico de color amarillo. Símbolo químico S.Acido Sulfúrico gastado.Esté ácido se le denomina gastado, por que ya ha sufrido un tratamiento preliminar.
MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
El azufre existe en forma elemental en depósitos subterráneos y se extrae mediante un procedimiento especial, conocido como Proceso Frasch
Procedimiento:
Se inyecta agua sobrecalentada través del tubo exterior de una sonda formada por tres tubos.
Se inyecta aire comprimido y la mezcla azufre-agua asciende por el tubo intermedio.
MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
A z u f r e E l e m e n t a lNombre Comercial Azufre Perfecto
Formula Molecular S
Número CAS 7704-34-9
Peso Molecular 32.6 g/mol
Número Atómico 16
Pureza 99.65 %
Humedad 0.30 %
Punto de Fusión 119 °C
Punto de Ebullición 446.6 °C
Densidad 1960 kg/m3
Apariencia Sólido Cristalino
Servicios:
MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
Agua: De dilución, de enfriamiento, de Lavado. Para la Caldera: Estar libre de residuos sólidos. Desmineralizada (los residuos minerales pueden con
el tiempo crear obstrucción en la tubería). En algunos casos se utiliza simplemente agua
potable.
Combustible: Fundición del azufre con una pequeña cantidad de ACPM.
Aire: El aire consumido en el horno en donde se quema el azufre.
PROCESO: Transporte y almacenamiento.
Se debe transportar en camiones de material SS Inoxidable.
PROCESO: Transporte y almacenamiento.
El almacenamiento se realiza en tanques de almacenamiento de material poco oxidable (Alta resistencia a la corrosión). Se usa políeros para concentraciones bajas.
PROCESO: Producción y Calidad
La segunda etapa es producir dióxido de azufre por la combustión de azufre con el oxigeno del aire.
El proceso de producción de Ácido Sulfúrico por el método de contacto tiene cuatro etapas principales:
La tercera etapa es la conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
La cuarta etapa es la absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.
La primera etapa es el tratamiento de materia prima.
PROCESO: Calidad y Calidad
Fundición del azufre elemental.
Este azufre se funde por serpentines de vapor a 140 ° C en tanques de ladrillo forrado
El azufre fundido se filtra para eliminar cualquier impureza (generalmente hierro o compuestos orgánicos)
Se añade cal para reducir la acidez del azufre fundido, por lo tanto reduciendo su corrosividad
PROCESO: Calidad y Calidad
Fundición del azufre elemental.
PROCESO: Calidad y Calidad
Producción de Dióxido de Azufre.
El azufre fundido se bombea a través de unas tuberías precalentadas, y se rocía en un horno que emplea quemadores.
Reacciona entonces el S con exceso de aire .
Se produce la oxidación del azufre elemental a Dióxido de Azufre:
PROCESO: Calidad y Calidad
Producción de Dióxido de Azufre.
Esta etapa usa catalizador sólido: pentóxido de vanadio, V2O5.
El gas que sale del quemador posee 8 - 9% de dióxido de v / v de azufre y aproximadamente 830 ° C debido al calor producido por la reacción exotérmica La mezcla de gas de dióxido de azufre/aire se hace pasar a través del filtro de gas caliente, donde se elimina cualquier contaminación por cenizas.
PROCESO: Calidad y Calidad
Producción de Dióxido de Azufre.
PROCESO: Producción y Calidad
Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
V2O5
La eficiencia de conversión de SO2 será de 99,76% y la concentración de azufre a la atmosfera será menor a 200 ppm
El Dióxido de Azufre formado anteriormente con un exceso residual de aire se pasan a una columna empacada en donde se obtendrá el Trióxido de Azufre.
PROCESO: Producción y Calidad
Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que forma un soporte poroso.
PROCESO: Producción y Calidad
Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que forma un soporte poroso.
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
PROCESO: Producción y Calidad
Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que forma un soporte poroso.
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
PROCESO: Producción y Calidad
Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que forma un soporte poroso.
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
PROCESO: Producción y Calidad
Diseño de acero inoxidable 304
Diámetro del convertidor: 12 m
PROCESO: Producción y CalidadCaracterísticas:
Parte crítica hecha de SS316L
El condensado puede ser drenado.
Alta resistencia a la corrosión en comparación a otro convertidores
Parte de sacrificio fácil de reemplazar (costo y mantenimiento amistoso)
Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
A la salida de cada empaque el gas se envía a un intercambiador de calor para disminuir la temperatura (± 500 °C) y entre en la siguiente bandeja a la temperatura óptima (400 °C).
Se produce en un reactor de lecho empacado de catalizador sólido a través del cual se hace pasar el gas.
PROCESO: Producción y Calidad
Catálisis
La oxidación del SO2 en SO3 por Pentóxido de Vanadio
regeneración del catalizador
PROCESO: Producción y Calidad
CatálisisPero el proceso real es algo más complejo pasando por un complejo de composición [(VO)2O(SO4)4]4-.
En este el oxígeno se deposita primero, seguido por el dióxido de azufre
PROCESO: Producción y Calidad
Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.El gas se pasar por dos torres de absorción.La primera es una torre empacada donde SO3 es absorbido en un flujo contracorriente del 98 - 99% de ácido sulfúrico.
La conversión total a partir de azufre en ácido sulfúrico es mayor que 98,5%
PROCESO: Producción y Calidad
Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.En la segunda torre de absorción los gases
fluyen en contracorriente con el agua para llegar a producir ácido sulfúrico concentrado.
Cada una de estas torres poseen un eliminador de neblina en la parte superior.
PROCESO: Producción y Calidad
Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.
PROCESO: Producción y Calidad
Características:
diámetro Torre aprox. 5,9 m.
Toda la tubería hecha de Sandvik SX.
Temperatura de ácido controlada por la operación de refrigeradores de aire.
Conclusiones y recomendaciones al proceso.
La obtención por Cámaras de Plomo es ya obsoleta.
La obtención por el Método de Contacto es el usado actualmente con una alta eficiencia.
El proceso lleva 2 siglos de desarrollo y se han hecho modificaciones técnicas del proceso.
Agregar una columna de Absorción al proceso.
Ética de su Uso
Este producto se ha venido siendo mal usado por las personas
GRACIAS
PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DEL
ÁCIDO SULFÚRICO
Procesos Industriales II