El ácido sulfúrico es un compuesto químico inorgánico constituido por hidrógeno, oxígeno y azufre, de fórmula molecular H2SO4 ( óleum:H2SO4 con SO3 en solución), a temperatura ambiente es un líquido corrosivo, es más pesado que el agua e incoloro (a temperatura y presión ambiente). El óleum tiene un olor picante y penetrante. Esta es la sustancia más importante de la industria química mundial. Sus nombres químicos son ácido sulfúrico y ácido sulfúrico fumante. También es llamado aceite de vitriolo, ácido de baterías y ácido de fertilizantes.

El ácido sulfúrico es un líquido oleoso, de densidad 1,8342g/ml, transparente 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.

El ácido sulfúrico es un ácido diprótico, ya que cada unidad de ácido produce dos iones H en dos etapas independientes:

H2SO4(ac) → H(ac) + HSO4(ac)

HSO4(ac) → H(ac) + SO4(ac)

Ácido Sulfúrico

Propiedades Físicas:

PROPIEDADES QUÍMICAS

a.- Propiedades ácidas: El ácido sulfúrico da todas las reacciones características de los ácidos.

b.- Acción deshidratante: El ácido sulfúrico, especialmente si es concentrado, tiene una fuerte apetencia por el agua, dando lugar a una serie de hidratos.

c.- Acción oxidante: El ácido sulfúrico no tiene un poder oxidante particularmente notable.

d.- Reacciones orgánicas: El ácido sulfúrico interviene también en numerosas reacciones orgánicas, bien como reactivo, bien como catalizador.

e.- Reactividad: El ácido sulfúrico no es un material combustible en si mismo, pero por ser altamente reactivo es capaz de iniciar la ignición de sustancias combustibles cuando entra en contacto con ellas (materia orgánica y compuestos tales como nitratos, carburos, cloratos, etc.).

Aplicaciones

Ya se ha apuntado la enorme importancia industrial del ácido sulfúrico, consecuencia del número tan elevado de procesos industriales y de laboratorio en que interviene, así como del volumen del ácido que entra en juego en muchos de ellos. Su enumeración es imposible, así que nos limitaremos a reseñar aquéllos que implican un mayor consumo del producto.

TRANSPORTE DE ÁCIDO SULFURICO

a) Por combustión del azufre o del sulfuro.

Cuando se quema al aire azufre o pirita de hierro, S2Fe, se forma dióxido de azufre:

S + O2 ↔ SO2

4 S2Fe + 11 O2 ↔ 2 Fe2 O3 + 8 SO2

b) Algunos sulfuros requieren aire precalentado para mantener la combustión. El primer paso de la metalurgia del cinc, del cobre y de otros metales es la combustión de los sulfuros respectivos . En esta operación que se conoce como tostación (calentar la substancia finamente dividida en una corriente de aire o de gases de horno enriquecidos con aire), se forma el óxido superior del metal y se desprende dióxido de azufre.

El dióxido de azufre obtenido como subproducto en estos procesos metalúrgicos, se recupera lavando los gases con disoluciones alcalinas.

¿COMO OBTENEMOS EL SO2 ?

htt://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130120091744AACRt8L

También los procesos metalúrgicos liberan ciertas cantidades de este gas debido a que se emplean frecuentemente los metales en forma de sulfuros. En la naturaleza el dióxido de azufre se encuentra sobre todo en las proximidades de los volcanes y las erupciones pueden liberar cantidades importantes.

Cu2S +O2(g) 2Cu + SO2(g)

¿COMO OBTENEMOS EL SO2 ?

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ÁCIDO SULFURICO

Métodos usados:

Método de contacto:

Es el utilizado actualmente.

Produce ácido 98-99%.

Utiliza V2O5 como catalizador.

Método de cámara de plomo

Catálisis homogénea por NO2

Produce ácido 65-78%.

MÉTODO DE CONTACTO

MÉTODO DE CONTACTO

MÉTODO DE CONTACTO

MÉTODO DE CAMARAS DE PLOMO

MÉTODO DE DOBLE CONTACTO

En procesos de doble contacto la eficacia de la primera conversión es de 80 - 93 %, dependiendo de la disposición de los lechos y del tiempo de contacto. Después de la refrigeración de los gases hasta los 190º C, el SO3 formado se pasa a una torre de absorción intermedia con ácido sulfúrico en una concentración de 98,5 - 99,5 %.

La torre de absorción intermedia es precedida en el proceso de doble contacto por otra torre de absorción de óleum. Esta torre de óleum sólo entra en funcionamiento para obtener óleum. La absorción intermedia de este SO3 formado en las primeras etapas, desplaza la reacción hacia la formación de más SO3 en las siguientes etapas de conversión. El SO3 producido en la etapa secundaria es absorbido en la torre de absorción final.

Con este tipo de proceso se alcanzan en condiciones normales, niveles de conversión del 99,6%.

1- DESCRIPCION DE LA FUNDICIÓN:La Fundición de la División Ventanas dispone de un Convertidor Teniente (CT) para la fusión de concentrados de cobre y tres Convertidores Pierce Smith (CPS) para la conversión del cobre. Durante los procesos de soplado de estos reactores, se generan gases que se conducen a la planta de ácido para fijar el anhídrido sulfuroso contenido en ellos como ácido sulfúrico comercial. La operación del CT es continua y la de los CPS se realiza en modo batch, con sólo un convertidor en proceso a la vez.

El diseño de la Fundición considera una fusión de 423.000 tms/año de concentrado de cobre, con 27.0% de azufre y 27,5% de cobre. El aire de dilución en CT y CPS es de 120% y la captación de gases en campana es de 90% en CT y 95% en CPS, todo esto para generar una mezcla de gases a planta de ácido de promedio 109.000 Nm3/h en base seca con 9,4% S02 en volumen.

2- DESCRIPCION DE LA PLANTA DE ACIDO:2.1- Bases de Diseño de la Planta de AcidoEl diseño de la Planta de Acido Sulfúrico esta basado en las condiciones de proceso de los gases que genera la Fundición de Ventanas:Flujo de Gas desde la Fundición (Máximo) 125.000 Nm3 /h (seco)Composición del Gas:S02 10.0% - 12.0% (en vol. seco)O2 11.0% (en vol. seco)CO+C02 2.0% - 3.0% (en vol. seco)H20 18.5% (en vol. máx.)Polvo (máximo) 1.0 gr/Nm3

Polvo (normal) 0.5 gr/Nm3

Principales Polvos Contaminantes en los gases:Cu 23.0 kg/hZn 50.0 kg/hAs 100.0 kg/hHg 2.5 kg/h

PRECIPITADORES ELECTROSTATICOS

VENTILADOR

VENTILADOR

OLEUM

TORRE DEHUMIDIFICACIÓN

VENTURI-CICLONES

PRECIPITADORES HUMEDOS

TORRES CON RELLENO CERAMICO

H2SO4

C>96%H2SO4

C<45%

H2SO4H2O

CONVERCIÓN DE SO2

ABSORCIÓN DE SO3

PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO:Los precipitadores electrostáticos son dispositivos que se utilizan para atrapar

partículas a través de su ionización. Este dispositivo remueve partículas de un gas

que fluye usando la fuerza de una carga electrostática inducida.

El precipitador electrostática recupera de los gases materiales valiosos en forma

de óxidos metálicos.

Bibliografía

http://www.fceia.unr.edu.ar/~fisica3/Aplic-Electr.pdf

http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/fisica2/7.1.htm SIGUIENTE

TORRE DE HUMIDIFICACIÓN (Torre

de lavado):

La torre de humidificación es un recipiente cilíndrico de

3 a 6 m de diámetro y de 5 a 7 m de altura, revestido

interiormente de material antiácido y exteriormente

puede ser de plomo o de acero recubierto de goma

sintética para hacerlo resistente al ácido sulfúrico débil

(ácido de lavado). En el techo de la torre, están

situados en número variable los pulverizadores de

gotas para el ácido de lavado, con diámetro de 1-2

m/m y construidos con material resistente al ácido de

lavado y a la abrasión (bien pueden ser de plomo

antimonioso, P.V.C., Carpenter 20, etc.).

En las torres de lavado, el enfriamiento de gases

con velocidades ≤ 2 m/s y temperaturas entre 300 y

370 ºC se efectúa a contracorriente con la lluvia de

gotas del ácido de lavado, provocada por los

pulverizadores a presión (≤ 3 Kg/cm2 ) para enfriar y

eliminar el polvo.

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LAVADORES VENTURI:

Los lavadores Venturi usan un flujo líquido para remover partículas sólidas. En el lavador Venturi, el gas cargado con material particulado pasa por un tubo corto con extremos anchos y una sección estrecha. Esta constricción hace que el flujo de gas se acelere cuando aumenta la presión. El flujo de gas recibe un rocío de agua antes odurante la constricción en el tubo. La diferencia de velocidad y presión que resulta de la constricción hace que las partículas y el agua se mezclen y combinen. La reducción de la velocidad en la sección expandida del cuello permite que las gotas de agua con partículas caigan del flujo de gas. Los lavadores Venturi pueden alcanzar 99 por ciento de eficiencia en la remoción de partículas pequeñas. Sin embargo, una desventaja de este dispositivo es la producción de aguas residuales.

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CICLONES:Los ciclones usan el principio de la fuerza centrífuga para remover el material particulado. En un ciclón, el flujo contaminante es forzado a un movimiento circular. Este movimiento ejerce fuerza centrífuga sobre las partículas y las dirige a las paredes exteriores del ciclón. Las paredes del ciclón se angostan en la parte inferior de la unidad, lo que permite que las partículas sean recolectadas en una tolva. El aire limpio sale del ciclón por la parte superior de la cámara, pasando por un espiral de flujo ascendente o vórtice formado por una espiral que se mueve hacia abajo. Los ciclones son eficientes para remover partículas grandes pero no son tan eficientes para partículas pequeñas. Por esta razón, a menudo se usan con otros dispositivos de control.

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PRECIPITADORES HUMEDOS:Los precipitadores húmedos constan de dos torres empacadas (empacadas con virutas de vidrio o cerámicas) operando en paralelo, en donde el contenido de agua de los gases se extrae por condensación y finalmente, los gases pasan a través de dos etapas de Precipitadores electrostáticos húmedos, donde es removida la neblina ácida con el resto de material particulado fino. El gas que sale es ópticamente transparente.

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SECADO DE GASES:El sistema de Secado de Gases está diseñado para retirar la humedad remanente en el gas, antes que afecte al catalizador del reactor. Para cumplir su cometido se dispone de 2 Torres con relleno cerámico conectadas en serie, en las cuales el flujo de gas fluye en contracorriente con un flujo de ácido sulfúrico, que absorbe el vapor de agua desde los gases. A continuación de ambas Torres de Secado el gas pasa al Soplador principal, el cual mueve los gases a través de la Planta. La capacidad del Soplador es regulada mediante una válvula ubicada en la zona de aspiración de gases. El Soplador es una máquina que trabaja con una alimentación eléctrica de 6.000 Volt y 3.000 kW de potencia, que gira a una velocidad de motor de 1.490 rpm y la velocidad de compresión es de 3.770 rpm.

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CONVERSIÓN DE S02El sistema de conversión está diseñado para que el 99.5% del S02 que transportan los gases sea convertido en S03 y consta de un reactor catalítico de 4 etapas en serie y de sus respectivos intercambiadores de calor gas-gas, del tipo tubo y carcaza. Dentro del Reactor, los catalizadores pentóxido de vanadio y de cesio, promueven la reacción de S02 con O2 para formar S03 . Esta reacción es exotérmica y calienta el gas, el cual al salir del reactor es enfriado calentando el gas que entra al reactor.

MECANISMO DE REACCIÓN:1) 2V+5 + O= + SO2 SO3 +2V+4

2) 2V+4 + ½ O2 2V+5 + O=

ECUACIÓN GENERAL:SO2 + ½ O2 SO3 +99.0KJ

SIGUIENTE

V2O5 + SO2 < V2O4·SO3 > VO + VOSO4

VOSO4 + VO > V2O4 + SO3

V2O4 + ½ O2 >V2O5

ABSORCIÓN DEL S03:El sistema de absorción consta de dos torres con relleno cerámico.En la torre de absorción intermedia los gases fluyen en contracorriente con ácido sulfúrico concentrado el cual absorbe el 99% de SO3(g), llegándose a producir OLEUM (ÁCIDO SULFURICO FUMANTE).

SO3(g) + H2SO4(cc) H2S2O7(cc)

En la torre de absorción final los gases fluyen en contracorriente con el agua para llegar a producir ácido sulfúrico concentrado.

SO3(g) + H2O H2SO4(l) – 132.5KJEl gas antes de salir de ambas Torres de Absorción, fluye a través de filtros velas eliminadores de neblina de alta eficiencia, que remueven las gotas de ácido arrastradas por el gas, como asimismo cualquier neblina muy fina. ASÍ, el gas expulsado por la chimenea de la planta de ácido contiene menos de 1.200 ppm de S02 y esencialmente nada de S03 o neblina ácida.

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Bibliografía:• articles-52008_Exp_098_119 (CODELCO Ventanas)• Problema Ambiental 23 de Marzo 2011 Informe para

Comisión de Recursos Naturales, Bienes Nacionales y Medio Ambiente – Cámara de Diputados

• Sulfuric Acid Manufacture- Analysis, control and Optimization-Second Edition-M.J. King-W.G.Davenport-M.S. Moats.

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• Extractive Metallurgy of Copper-fourth edition-W.G. Davenport-M. King.