MIEQ – Mestrado Integrado em Engenharia Química
O Enxofre e o Ácido Sulfúrico
Trabalho realizado por:
Ana Morgado
Jorge Santos
Francisco Cardoso
Maria Lima
Inês Alves
Marisa Ribeiro
João Macieira
Tiago Pereira
Outubro de 2012
Resumo
No âmbito da disciplina “Projecto FEUP” foi realizado um trabalho de pesquisa sobre
a utilização do enxofre e do ácido sulfúrico.
Descrevem-se as características gerais de cada um das matérias-primas bem como os
diferentes processos de produção de cada uma delas que serão descritos
detalhadamente.
Analisa-se a importância social e económica destas matérias-primas bem como dos
seus derivados. E, ainda a importância da sua produção nacional e mundial
destacando-se o facto de o ácido sulfúrico ser a 2ª substância que em maior
quantidade se produz a seguir à água daí que o seu consumo é um índice de medição
do grau de industrialização e prosperidade de um país.
Referem-se ainda os impactes ambientais da sua exploração e a sua importância para
a indústria química.
ii
Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer ao nosso monitor, Victor Jardim, pela sua orientação e
dedicação. Um muito obrigado ao Professor João Bastos por partilhar connosco o seu
grande conhecimento sobre este tema. Também não esquecer todos os apoios que a
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto nos forneceu.
iii
Índice
Resumo ......................................................................................................................................... ii
Agradecimentos ......................................................................................................................... iii
Índice de Figuras ........................................................................................................................ v
Índice de Tabelas ....................................................................................................................... v
Fórmulas Químicas .....................................................................................................................vi
1.
Introdução............................................................................................................................ 1
2.
Enxofre ................................................................................................................................. 3
3.
2.1.
Processo Frasch........................................................................................................... 4
2.2.
Processo Claus ............................................................................................................. 5
2.3.
Processo Outokumpu .................................................................................................. 7
2.4.
Produção nacional e mundial de enxofre ............................................................... 8
2.5.
O enxofre como poluente ......................................................................................... 9
Ácido Sulfúrico .................................................................................................................. 11
3.1.
Usos e aplicações...................................................................................................... 12
3.2.
Armazenamento ........................................................................................................ 13
Vias de produção de ácido sulfúrico: ................................................................................ 13
Materiais de construção ...................................................................................................... 26
Efluentes Secundários .......................................................................................................... 27
3.3.
Produção Mundial de ácido sulfúrico .................................................................... 28
3.4.
Caracterização da Industria Nacional ................................................................... 29
4.
Conclusão ............................................................................................................................ 31
5.
Referências .......................................................................................................................... 32
iv
Índice de Figuras
Figura 1 - Enxofre ....................................................................................................................... 3
Figura 2 - Processo Frasch ........................................................................................................ 4
Figura 3 - Processo Claus .......................................................................................................... 6
Figura 4 - Produção Mundial de Enxofre................................................................................. 8
Figura 5 - Ciclo do Enxofre ..................................................................................................... 10
Figura 6 - Molécula de Ácido Sulfúrico ................................................................................. 11
Figura 7 - Aplicações do Ácido Sulfúrico .............................................................................. 12
Figura 8 - Produção Mundial de Ácido Sulfúrico ................................................................. 28
Figura 9 - Fornos da queima da Pirite .................................................................................. 29
Figura 10 – Fertilizantes .......................................................................................................... 30
Índice de Tabelas
Tabela 1- Consumos do processo de simples absorção ...................................................... 20
Tabela 2 - Consumos do processo de dupla absorção ........................................................ 21
Tabela 3 - composição de uma liga de aço inoxidável (%) ................................................ 26
v
Fórmulas Químicas
H2S – Sulfureto de Hidrogénio
O2 - Oxigénio
SO2 - Dióxido de Enxofre
H2O - Água
S – Enxofre
H2SO3 – Ácido Sulfuroso
H2SO4 – Ácido Sulfúrico
vi
1. Introdução
Com o incremento da população mundial, a procura de novos produtos capazes de
melhorar o bem-estar social tem aumentado continuamente. Devido ao aumento do
consumo foi necessário criar soluções capazes de responder a todas as necessidades
humanas. Assim, a indústria química ocupou um papel fundamental no
desenvolvimento social e sobretudo económico a nível global.
Nos últimos anos, foram desenvolvidas técnicas mais sofisticadas e rentáveis capazes
de transformar matérias-primas em novos produtos permitindo-lhes uma utilização
cada vez mais diversificada e útil ao ser humano.
O enxofre e ácido sulfúrico, têm uma larga aplicação na indústria. São compostos
muito versáteis que, devido, ao desenvolvimento tecnológico e aos menores custos
de produtividade são utilizados cada vez mais em produtos muito diversos. Os
fertilizantes em cuja produção é absorvida a maior parcela destes químicos são
indispensáveis à sobrevivência e elevada produtividade e qualidade de explorações
agrícolas.
No entanto, toda esta nova indústria não trouxe apenas vantagens para todos os seres
vivos. A poluição é uma das maiores preocupações do Homem e a verdade é que com
o aumento do uso de químicos, nomeadamente do enxofre e do ácido sulfúrico os
problemas ambientais têm-se agudizado.
A maior parte da poluição do ar é produzida como resultado da queima de
combustíveis fósseis, como o carvão e o petróleo. Esses combustíveis são usados em
quantidades cada vez maiores devido ao grande desenvolvimento industrial.
Quando o combustível é queimado, não liberta apenas energia, mas muitos produtos
químicos, incluindo enxofre e nitrogénio, dois dos mais importantes ingredientes na
chuva ácida. O enxofre é um subproduto indesejável na queima dos combustíveis,
que se converte rapidamente em dióxido de enxofre, sendo prejudicial ao meio
ambiente.
Uma parte da poluição precipita-se no solo, antes de ser absorvida pela humidade do
ar. Deposita-se nas árvores, edifícios e lagos, geralmente na área onde foi produzida.
Estes depósitos combinam-se com a água da chuva, transformando-se em ácidos.
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O resto da poluição pode permanecer no ar e é transportada pelo vento a longas
distâncias. Durante esse período, as substâncias químicas reagem com vapor de água
na atmosfera, transformando-se nos ácidos sulfúricos e nítricos diluídos, originando a
chuva ácida. Estes ácidos são letais à vida lacustre e prejudicam as florestas e os
solos. Também corroem edifícios e podem ser perigosos para a saúde dos seres
humanos. O efeito é intensificado pelo fato de a chuva ácida liberar metais tóxicos,
como cádmio e mercúrio, usualmente fixados no solo.
Com este trabalho, pretendemos informar sobre a importância do enxofre e ácido
sulfúrico para a economia apelar à sua utilização racional para que todos nos
possamos contribuir para a prosperidade do nosso planeta de forma sustentável e de
modo a ser uma “boa casa” para as gerações futuras.
2
2. Enxofre
O enxofre (S) é um elemento químico não-metálico que à temperatura ambiente se
encontra no estado sólido. Quando puro a sua cor é amarelo limão, no entanto
conforme o seu teor de impurezas apresenta tonalidades do verde e cinza até ao
vermelho. É o 16º elemento em ordem de abundância, constituindo 0,034% do peso
da crosta terrestre. Pode ser encontrado em grandes quantidades na forma de
sulfetos (galena) e de sulfatos (gesso).
A maioria do enxofre encontra-se em fontes termais, zonas vulcânicas, bacias de
evaporitos, domos salinos. Acredita-se que a mancha escura que se observa próximo
da cratera lunar Aristarco corresponde a um depósito de enxofre.
O enxofre sempre foi muito utilizado ao longo dos séculos. Os antigos egípcios e
utilizavam-no para o branqueamento de linho e como pigmento para pinturas. Os
chineses empregaram-no como componente da pólvora. Os gregos e os romanos,
utilizavam o enxofre em cerimónias religiosas de purificação, em lamparinas e em
tratamentos de pele e medicinais.
Com o advento da química industrial moderna, ao longo do século XX, o enxofre
passou a ter sua maior aplicação na produção de ácido sulfúrico o que levou à
utilização de métodos com menores custos de produtividade e, consequentemente,
maior viabilidade, entre os quais, o Processo Frasch, o Processo Claus e o
Outokumpu.
Figura 1 - Enxofre
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2.1. Processo Frasch
O processo Frasch, responsável por 23% da produção de enxofre, foi criado por
Herman Frasch em 1891. Foi o primeiro processo de extracção de enxofre
comercialmente rentável e que deu grande impulso ao desenvolvimento das
indústrias que dependem directamente deste elemento químico.
O método consiste em injectar vapor de água superaquecido para fundir o enxofre,
presente em calcários porosos, no subsolo ou em jazidas submarinas, que
posteriormente é bombeado para o exterior através do uso de ar comprimido.
O equipamento aplicado para perfurar os poços até ao fundo dos estratos sulfurosos é
o usado frequentemente na perfuração de poços de petróleo, alcançando uma
profundidade entre 150 e 760 metros. (H2SO4 2010)
O elemento é obtido com pureza entre 99 e 99,9%, sem traços de arsénico, selénio ou
telúrio. As impurezas presentes são normalmente constituídas por pequenas
quantidades de cinzas, ácido sulfúrico e também de traços de óleo ou material
carbonoso, nos casos em que o depósito de enxofre está localizado perto de poços de
petróleo. (H2SO4 2010) Na superfície, o enxofre líquido passa por linhas aquecidas a
vapor até um separador, onde se remove o ar. Posteriormente, o enxofre pode ser
solidificado em grandes cubas de depósito, ou pode ser mantido em estado líquido,
em tanques de armazenamento aquecidos a vapor.
Figura 2 - Processo Frasch
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2.2. Processo Claus
O processo Claus é o processo usado na indústria de petróleo e gás natural para a
aferir o teor de enxofre dos produtos finais e a sua recuperação, situada entre os 95
e 99% em m/m (dessulfurização). Foi inventado por Carl Friedrich Claus, que registou
patente em 1883. Permite a redução das emissões de dióxido de enxofre para a
atmosfera e efluentes gasosos ricos em sulfeto de hidrogénio. O processo abrange
duas etapas sucessivas: uma térmica e outra catalítica. (Mendes et al. 2011)
O processo recupera enxofre na forma de sulfeto de hidrogénio gasoso existente no
gás natural, derivados da refinação do petróleo e outros processos industriais. Iniciase pela recolha do gás sulfídrico libertado e após misturá-lo com quantidade
adequada de ar, é queimado num forno característico, o forno Claus. Este forno é
cilíndrico e contém camadas cujo constituinte principal é o óxido de ferro, que
funciona como catalisador. O sulfeto de hidrogénio é, portanto, obtido e queimado
em fornos especiais com o objectivo de providenciar o dióxido de enxofre para a
produção de ácido sulfúrico, sendo possível converter o enxofre recuperado conforme
as seguintes reacções:
2 H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 SO2 (g) + 2 H2O (l)
(1)
SO2 (g) + 2 H2S (g) → 3S (l) + 2 H2O (l)
(2)
Os gases subprodutos, como por exemplo o sulfeto de hidrogénio, originam-se
principalmente através de uma unidade de tratamento físico e químico de gases em
refinarias, plantas de processamento de gás natural e gaseificação ou plantas de gás
de síntese.
O sulfeto de hidrogénio produzido, por exemplo, na hidrodessulfurização de nafta
proveniente de refinaria e outros óleos derivados de petróleo, é convertido em
enxofre nas plantas de processo Claus. (Mendes et al. 2011)
A principal equação da reacção global é:
2 H2S + O2 → S2 + 2 H2O
(3)
5
Dos 64 milhões de toneladas métricas de enxofre produzidas mundialmente em 2005,
uma larga maioria foi obtida em refinarias e outras unidades de processamento de
hidrocarbonetos. No entanto, o enxofre só pode ser removido pela gaseificação,
liquefacção ou hidrogenação, processos estes que estão em vários estágios de
desenvolvimento. Quando se queimam combustíveis contendo enxofre, os óxidos de
enxofre devem ser removidos mediante métodos de depuração dos fumos da
chaminé, ou por meio de novas técnicas de combustão destinadas a remover o
enxofre durante a queima.
O emprego do processo Claus aos efluentes gasosos, anteriormente referidos,
permite produzir enxofre com grau de pureza superior ao material obtido pelo
processo Frasch.
Os regulamentos contra a poluição da atmosfera exigem que as novas centrais
eléctricas atinjam uma conversão superior a 98%. Diversos processos foram
desenvolvidos para diminuir os teores do enxofre residual nos gases de descarga das
centrais elétricas, visando satisfazer as novas regulamentações relativas às emissões
industriais.
Figura 3 - Processo Claus
6
2.3. Processo Outokumpu
As quantidades de enxofre extraídas das pirites ferrosas atingiram 5,01 milhões de
toneladas no mundo ocidental em 1973, enquanto os gases de metalurgia dos sulfetos
não ferrosos contribuíram com 4,93 milhões de toneladas de equivalente em enxofre.
A metalurgia dos minérios não ferrosos e das piritas converte o enxofre em dióxido
de enxofre, que é em geral, recuperado para a conversão em ácido sulfúrico ou,
ocasionalmente, liquefeito. Nas fundições de cobre, a capacidade de recuperação de
enxofre é limitada, pois parte dos gases têm teor de dióxido de enxofre demasiado
baixo de modo a que a fabricação de ácido sulfúrico seja económica. Os fornos
eléctricos e a arco produzem dióxido de enxofre mais concentrado, conveniente para
a recuperação de enxofre elementar ou de ácido sulfúrico.
Existem diversos processos industriais para a recuperação de enxofre elementar a
partir de pirites, inclusive o Processo Outokumpu a arco, Orkla e Noranda. Contudo,
somente o Outokumpu é usado industrialmente.
7
2.4. Produção nacional e mundial de enxofre
No que diz respeito à produção nacional de enxofre, esta restringe-se sobretudo à
refinaria de Matosinhos e à refinaria de Sines, pertencentes à Galp Energia.
Na refinaria de Matosinhos, a produção de enxofre é uma das unidades processuais da
produção de combustíveis. O sulfeto de hidrogénio (H2S), contido na corrente gasosa
proveniente do tratamento de gases (unidade processual onde gases poluentes e
desnecessários são extraídos), é convertido em enxofre elementar no processo Claus.
Quanto à refinaria de Sines, uma das unidades de fabricação é também o tratamento
de gases de onde provém a matéria-prima que é conduzida à recuperação de enxofre
e que se processa na presença de um catalisador. Esta unidade tem a sua existência
fundamentada em razões ambientais, evitando que gases poluentes (como o anidrido
sulfuroso), resultantes da queima direta de gases, sejam lançados na atmosfera.
Em Portugal, o enxofre é obtido essencialmente como produto secundário para ser
posteriormente utilizado na produção de ácido sulfúrico.
Figura 4 - Produção Mundial de Enxofre
As maiores reservas de enxofre no mundo encontram-se no Iraque e no Canadá, mas
a maior produção mundial do elemento pertence à China e aos Estados Unidos. Como
grande parte do enxofre obtido tem como finalidade a produção de ácido sulfúrico,
vulcanização da borracha e produção de fertilizantes o aumento da procura destes
produtos leva a um aumento da produção desta matéria-prima tornando o custo da
tonelada de enxofre bastante instável e difícil de prever.
8
2.5. O enxofre como poluente
A poluição atmosférica é um problema que se tem vindo a agravar desde o início do
século XXI e que se tornou um problema global devido aos processos de difusão e
mistura gasosa que ocorrem na atmosfera.
O seu maior causador é o dióxido de enxofre que é capaz de danificar a vegetação e
poluir os lençóis de água, provocando, também, danos nos bens artísticos e
arquitectónicos.
A principal fonte de emissão deste gás para a atmosfera é a combustão de materiais
que contêm enxofre na sua composição.
Na maioria das vezes, o enxofre está presente no material como contaminante. No
entanto, a sua remoção é economicamente inviável dado que envolveria gastos
elevados e que fariam variar o preço do produto final. É o caso do enxofre presente
nos combustíveis fósseis.
Quando se queima um combustível que contém enxofre, forma-se o gás dióxido de
enxofre e outros gases de combustão. Embora o enxofre se apresente na natureza na
forma de diferentes compostos, a reação pode ser representada pela seguinte
equação
S(s) + O2(g) → SO2(g)
geral:
(4)
Como o dióxido de enxofre é solúvel em água, este pode ser incorporado nas
gotículas que formam as nuvens dando origem a ácido sulfuroso.
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)
(5)
Outras substâncias (R) presentes na atmosfera podem também ser incorporadas nas
gotículas de água das nuvens e actuar como catalisador ou oxidante na reação de
oxidação do ácido sulfuroso em ácido sulfúrico.
H2SO3(aq) + R(oxidante) → H2SO4(aq)
(6)
9
Desta forma, as gotículas de água presentes nas nuvens ficam com uma elevada
concentração de ácido sulfúrico. Este ácido é muito corrosivo devido à sua forte
capacidade desidratante quando concentrado e ao facto de ser um oxidante forte.
Quando ocorre saturação, estas gotículas caem sobre a forma de chuva, que, devido
ao seu baixo pH, se denomina “chuva ácida”.
Esta chuva, ao chegar ao solo, causa a destruição de plantações e monumentos.
Grandes concentrações de enxofre no solo impossibilitam a plantação de qualquer
produto pois, caso isso acontecesse, a sua ingestão teria graves consequências.
Por outro lado, o ácido sulfúrico concentrado pode remover água de outros
compostos, como por exemplo açúcares, sendo utilizado como desidratante. Sobre a
pele humana provoca “queimaduras” por desidratação dos tecidos cutâneos.
Figura 5 - Ciclo do Enxofre
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3. Ácido Sulfúrico
O ácido sulfúrico (H2SO4) é um ácido forte, caracterizado pela União Europeia como
corrosivo (C), apresenta-se no estado líquido, sendo a substância que em maior
quantidade se produz a seguir à água.
O provável descobridor da substância foi o alquimista medieval islâmico Jabir ibn
Hayyan, embora o médico e alquimista italiano do século IX ibn Zakariya al-Razi
também seja às vezes mencionado. Este último obteve a substância pela formatação
seca de minerais, mais precisamente o sulfato de ferro (II) hepta-hidratado
(FeSO4•7H2O), também chamado de vitrola verde, e o sulfato de cobre (II) pentahidratado
(CuSO4•5H2O),
chamado
de
vitrola
azul.
Figura 6 - Molécula de Ácido Sulfúrico
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3.1. Usos e aplicações
Cerca de 78% do total mundial de ácido sulfúrico é usado para produção de ácido
fosfórico, que é usado na produção de fertilizantes fosfatados e sulfatados; e
trifosfato de sódio, usado em detergentes, plásticos, fibras e sabões.
É usado no fabrico de sulfato de alumínio, utilizado em variadas sínteses orgânicas e
químicas, como por exemplo, em plantas de tratamento de água para filtrar
impurezas e melhorar o sabor da água. Também se aplica na indústria química para
produzir nylon, associado ao cloreto de sódio, gera ácido clorídrico; na refinação de
petróleo; no fabrico de vários pigmentos e fármacos (éteres); como electrólito nas
baterias de chumbo-ácido presentes nos automóveis; o ácido sulfúrico é o principal
ingrediente usado para eliminação de impurezas dos derivados do petróleo; agente
de vulcanização na indústria da borracha; como catalisador de algumas reacções; é
um agente de desidratação poderoso, capaz de remover água de muitos compostos
orgânicos; no processamento de minérios e no fabrico de acumuladores explosivos.
Figura 7 - Aplicações do Ácido Sulfúrico
12
3.2. Armazenamento
Medidas técnicas apropriadas:
Os locais devem ter piso cimentado, resistente à corrosão, inclinado, com valas que
possibilitem o escoamento e diques de contenção em caso de derramamento.
Deve ser efectuado num local bem ventilado, ao abrigo da luz, calor e de toda fonte
de ignição.
Os tanques devem ser feitos em materiais compatíveis com o produto, ou revestido
com estes materiais.
Manter
os
recipientes
de
ácido
sulfúrico
sempre
fechados
e
etiquetados
adequadamente.
No local devem estar previstos sistemas de neutralização do ácido e de combate a
incêndios.
É indispensável proteger o local de infiltrações de água.
Vias de produção de ácido sulfúrico:
- Processo de contacto
A produção de ácido sulfúrico pelo processo de contacto envolve, como primeira
etapa, a obtenção de SO2, indicada esquematicamente pela seguinte equação:
S(g) + O2(g) → SO2(g) + Calor
(7)
Esta reacção ocorre numa câmara, onde o enxofre é vaporizado pelo próprio calor da
combustão. No estado gasoso, o enxofre reage com o ar, elevando a temperatura do
meio reaccional a 1 000 ˚C, aproximadamente. A mistura gasosa que sai da câmara
ou forno de combustão, contendo N2, O2, SO2 e pequenas quantidades de SO3, é
arrefecida e alimentada ao conversor, onde, com a ajuda de catalisadores, ocorre a
reacção de oxidação do SO2, representada pela seguinte equação:
SO2(g) + 1/2 O2(g) → SO3(g) + Calor
(8)
13
Quanto menor a temperatura, maior será o valor da constante de equilibro e,
consequentemente, maior a concentração de SO3 no equilíbrio.
O efeito da pressão sobre o equilíbrio da reacção de conversão do SO2 a SO3 pode ser
constatado pela relação volumétrica entre os produtos e os reagentes da reacção.
Como a referida relação é inferior à unidade, o que indica contracção de volume no
processo reaccional, o acréscimo de pressão provoca um deslocamento do equilíbrio
no sentido directo, isto é, no sentido de formação de SO3.
A concentração de SO3 estagna quando a referida concentração se aproxima daquela
definida pelas condições de equilíbrio da reacção. Atingida tal condição, retira-se o
SO3 do meio reaccional, mantendo constantes as restantes variáveis do processo.
Com a adopção de tal medida, o sistema tende a um novo equilíbrio, através de nova
formação de SO3.
A última reacção do processo envolve a absorção do SO3 formado na reacção de
oxidação catalítica do SO2. Para absorver o SO3, a massa gasosa efluente do conversor
é borbulhada numa ou mais torres contendo, em contracorrente, ácido sulfúrico. A
água de diluição presente no agente absorvente reage com o SO3, como indicado pela
seguinte equação:
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) + Calor
(9)
A produção de ácido sulfúrico pelo processo de contacto, utilizando as matériasprimas anteriormente definidas, envolve os seguintes etapas básicas: Purificação e
combustão do enxofre; conversão do SO2 e absorção do SO3.
- Purificação e Combustão do Enxofre
Este estágio é iniciado com as operações de fusão, sedimentação e filtração do
enxofre, com a finalidade de remover as impurezas presentes no material. As
impurezas afectam sensivelmente o rendimento do processo, pelo que deverá ser
dada considerável atenção a este processo, que dependerá do tipo, teor e
solubilidade dos contaminantes presentes no enxofre.
As impurezas solúveis no enxofre são constituídas geralmente por óleo, gases,
arsénico, selénio e o telúrio. O arsénico encontra-se sob a forma de sulfeto,
enquanto o selénio e o telúrio aparecem no estado elementar. Por esta operação ser
14
difícil, envolvendo inclusivamente a destilação do enxofre, a eliminação desses
produtos não é efectuada com regularidade.
As impurezas insolúveis no enxofre, como humidade, ácido e materiais sólidos, são
mais facilmente removíveis. A humidade proveniente da chuva, quando presente nos
gases de combustão, combina-se com o SO3 gerado no processo, produzindo vapores
de H2SO4. Tais vapores são indesejáveis, face à acção corrosiva que exercem sobre os
equipamentos e tubulações da unidade, quando condensados. A remoção da
humidade ocorre normalmente no tanque de fusão de enxofre, onde as condições de
temperatura possibilitam a vaporização da água.
As partículas sólidas incorporadas no enxofre, pela acção do vento e da chuva, se não
forem removidas, serão arrastadas através da instalação pelos gases efluentes do
forno de combustão de enxofre. Estas cinzas são acumuladas na câmara de
combustão de enxofre e nos leitos do catalisador do conversor, reduzindo a vida útil
do mesmo. A separação das cinzas pode ser realizada por dois métodos clássicos,
denominados sedimentação e filtração.
O primeiro é normalmente feito em reservatórios ligados ao tanque de fusão, de
onde o enxofre líquido flui por gravidade. As partículas sólidas tendem a depositar-se
no fundo dos reservatórios, enquanto o enxofre sobrenadante é bombeado para
processamento. O tempo de residência do enxofre nestes reservatórios depende do
teor de cinzas presente.
O segundo método de remoção de partículas do enxofre fundido envolve o uso de
filtros sob pressão. Tal método foi inicialmente aplicado em instalações nas quais as
condições de recepção e armazenamento do enxofre acarretavam a contaminação do
material com substâncias não susceptíveis de remoção nos tanques de sedimentação.
Actualmente, a maioria das instalações de produção de ácido sulfúrico adopta o
sistema de filtração em combinação com a sedimentação, o que permite atingir um
grau de remoção de cinzas, a níveis de 20 a 50 ppm, o que permite longos períodos
de operação do conversor em condições favoráveis de eficiência.
Este composto é absorvido, geralmente, pelas cinzas, e removido com ela no
processo de sedimentação ou filtração. A adição de cal ao tanque de fusão neutraliza
o ácido, evitando assim os problemas de corrosão.
O enxofre queima facilmente acima de 250 ˚C em presença de excesso de ar,
produzindo uma chama azul e libertando calor. Nas unidades de ácido sulfúrico, esta
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reacção é desenvolvida numa câmara isolada termicamente, denominada “forno de
enxofre”. Os processos de contacto requerem um gás com um fluxo e concentração
de SO2 constantes. O projecto do forno deve ser suficientemente flexível para
permitir a operação sob condições diversas, de acordo com as necessidades de
processamento da unidade. Habitualmente, a escolha recai sobre um modelo de
baixo custo, de fácil operação e manutenção.
Antes do estágio de conversão, pequenas quantidades de SO3 são formadas tanto na
operação de combustão como ao longo das tubulações, onde a presença de óxido de
ferro catalisa a oxidação do SO2. O trióxido de enxofre reage com as moléculas de
água presentes no gás, resultantes da combustão de hidrocarbonetos contaminantes
do enxofre, produzindo ácido sulfúrico. De modo a evitar a condensação destes
vapores, os fornos devem operar sob regime contínuo, evitando assim que a
temperatura caia a um nível inferior do ponto de condensação dos gases efluentes da
combustão do enxofre.
Operando a 12%, a quantidade de ar diluente é menor, e, consequentemente, o gás
efluente atinge uma temperatura maior. Tal condição é favorável na medida em que
implica um melhor gradiente de temperatura para a geração de vapor de água. Outra
vantagem em operar com uma alta concentração de SO2 é representada pelo menor
volume de gás a ser movimentado ao longo da instalação.
A operação de um forno em condições que conduzem a elevadas concentrações de
SO2 no efluente gasoso, traz porém certos inconvenientes, dos quais o mais
importante está relacionado com o facto de se desenvolverem elevadas temperaturas
nos leitos do conversor. Estas temperaturas além de afectarem a vida útil do
catalisador prejudicam o desenvolvimento da oxidação do SO2.
Outra consequência desfavorável da obtenção de gases com alto teor de SO2 reside
na presença de enxofre sublimado na massa gasosa, causada por combustão
incompleta do enxofre.
No forno, a operação de combustão de enxofre é processada em duas etapas:
primeiramente, o enxofre líquido vaporiza-se por absorção do calor contido na
câmara, de seguida reagindo com o oxigénio do ar, formando SO2. De acordo com a
forma de vaporização do enxofre, os fornos podem ser classificados por tipo piscina,
cascata e atomizador.
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No primeiro tipo, o enxofre é vaporizado pela acção do calor sobre o enxofre líquido
contido em uma ou mais piscinas situadas no interior do forno. Como a alimentação é
realizada através de adição contínua de enxofre sólido, torna-se extremamente
difícil manter uma vazão de gás constante a uma concentração definida. Por esta
razão, este tipo de forno não se adapta ao processo de produção de ácido sulfúrico.
Este modelo é mais comum devido à sua simplicidade e baixo custo.
No forno tipo cascata, o enxofre líquido flui em forma de cascata, vaporizando-se por
absorção do calor nas paredes e partes internas do forno. Este tipo aplica-se
especialmente às unidades de ácido sulfúrico de pequena capacidade, que operam
com enxofre de baixo índice de pureza.
O forno de tipo atomizador caracteriza-se pela vaporização do enxofre sob a forma
de uma nuvem de minúsculas gotículas suspensas na massa gasosa. Este tipo, é o
mais utilizado actualmente em unidades de ácido sulfúrico.
O enxofre é atomizado através de um ou mais orifícios localizados junto à entrada de
ar. Estes orifícios conhecidos como "canhões de enxofre", são encamisados, de modo
a permitir a circulação de vapor de água que mantém o enxofre aquecido na
temperatura de atomização (125-140 °C), e evita superaquecimento do canhão. A
atomização do enxofre pode ser provocada pela própria queda de pressão do
material através do orifício ou pela acção de um agente atomizante, como vapor de
água ou ar comprimido.
O ar comprimido seco é bastante usado em unidades mais modernas, onde um melhor
resultado atomizante é obtido dentro de uma faixa de operação mais ampla do que o
atingido com o modelo de atomização por queda de pressão do enxofre.
- Conversão do SO2
Neste estágio, o gás resultante da combustão de enxofre passa através de uma massa
catalítica onde o SO2 é convertido a SO3.
No desenvolvimento dos processos de contacto, vários materiais foram testados
experimentalmente como catalisadores da reacção de oxidação do SO2. Destes
materiais, somente três chegam a ser utilizados comercialmente: platina, óxido de
ferro e pentóxido de vanádio.
17
Os dois primeiros, nomeadamente a platina, foram usados até a 1ª Guerra Mundial,
quando na Alemanha foi introduzido o uso de pentóxido de vanádio. A partir de 1920,
praticamente todas as instalações produtoras de ácido sulfúrico pelo processo de
contacto usavam este novo catalisador.
Entre os factores que provocaram esta mudança podem ser destacadas os seguintes:
− Extrema sensibilidade da platina a envenenamento por impurezas presente nos
gases de combustão do enxofre, exigindo dispendiosas operações de purificação da
alimentação do conversor;
− Alto custo da platina em relação ao pentóxido de vanádio.
Embora a platina seja mais activa e requeira uma menor temperatura para dar início
à reacção de conversão durante as fases iniciais de operação, razões de natureza
económica conduzirem à utilização exclusiva do pentóxido de vanádio como
catalisador de reacção de conversão do SO2 a SO3.
No projecto e operação de um sistema de oxidação catalítica de SO2, devem ser
considerados as limitações do catalisador e a termodinâmica da reacção.
A reacção de oxidação de SO2 a SO3 libera uma considerável quantidade de calor, o
que provoca, em consequência, subida da temperatura do meio reaccional. Tal
subida de temperatura actua no sentido de consumo de SO3, ou seja, reduz a geração
do produto que se deseja maximizar. Por outro lado, como a actividade do
catalisador aumenta com a temperatura, uma operação que vise à maximização da
produção de SO3 requer um balanço apropriado entre os efeitos opostos da
velocidade de reacção e do equilíbrio químico.
Na prática, nos catalisadores convencionais a velocidade de reacção é praticamente
nula abaixo de 400 °C. Nesta temperatura, o V2O5 torna-se insolúvel na massa
fundida de pirossulfato alcalino presente no catalisador, ficando por este motivo
desactivado. A quantidade de calor dissipada pela reacção através dos leitos
catalíticos eleva a temperatura do gás suficientemente para permitir que a conversão
nas
unidades
típicas
se
aproxime
do
limite
determinado
pelo
equilíbrio
termodinâmico.
Altas concentrações de SO2 podem elevar a temperatura da massa catalítica acima de
650 °C danificando-a irreversivelmente. Na prática, são adoptados os seguintes
métodos para controlar as temperaturas nos leitos de catalisador dos conversores:
18
- Arrefecimento directo
- Arrefecimento indirecto
No primeiro método, a queda de temperatura é provocada pela injecção no
conversor de um gás frio, normalmente ar seco. Este sistema requer uma boa
homogeneização do gás após a mistura, a fim de evitar a ocorrência de pontos de
superaquecimento no leito catalítico. O uso de ar nesta operação apresenta como
vantagem a introdução de uma nova quantidade de oxigénio, que proporciona
aumento desejável da relação O2/SO2. Devem-se considerar contudo, como factor
limitante desta prática, a quantidade de azoto introduzida no conversor que
ocasionará diluição dos gases reagentes no meio reactivo, ocorrência indesejável sob
o ponto de vista de eficiência do processo, como anteriormente mencionado.
No arrefecimento indirecto, o calor gerado na reacção de conversão, é removido do
meio reaccional, através de trocadores de calor, que podem estar fisicamente
localizados dentro ou fora do conversor. Como meio de arrefecimento é usada água,
vapor de água ou ar.
A remoção de SO3 do meio reaccional provoca o deslocamento da reacção no sentido
de formar mais SO3. Com base neste conceito, os processos de obtenção de ácido
sulfúrico podem ser classificados nos seguintes tipos:
- Absorção Simples
- Absorção Dupla
19
Processo de Simples Absorção
- Consumos típicos do processo
Tabela 1- Consumos do processo de simples absorção
DESCRIÇÃO
UNIDADE
QUANTIDADE
Matéria-prima:
Enxofre (99,7%)
t
0,336
Produtos Químicos
kg
0,12
Catalisador
1
0,120
kWh
10,0
Vapor de Água (7kg.cm )
t
0,10
Vapor de Água (35kg.cm-2)
t
0,66
Água Tratada
m3
1,31
Água de Processo
m3
0,15
Água de Arrefecimento
m3
47,0
Aplicação:
Energia Eléctrica
-2
O rendimento do processo, no estágio de oxidação do SO2, é de 98%, expresso em
termos de conversão da alimentação de enxofre filtrado a ácido sulfúrico, o
rendimento
atinge
97,8%.
Este processo, tal como o da dupla absorção, é constituído por três etapas: Fusão e
Combustão do Enxofre; Conversão Catalítica do Dióxido de Enxofre e Absorção do
Trióxido de Enxofre.
20
Processo da dupla absorção:
- Consumos típicos do processo
Tabela 2 - Consumos do processo de dupla absorção
DISCRIMINAÇÃO
UNIDADE
QUANTIDADE
Matéria-prima:
t
0,331
kg
0,12
l
0,126
kWh
11,0
t
0,10
t
0,72
Água Tratada
m3
1,31
Água de Processo
m3
0,15
Água de Arrefecimento
m3
53,0
Enxofre (99,7%)
Produtos Químicos
Catalisador
Aplicação:
Energia Elétrica
Vapor de Água (7 kg.cm-2)
-2
Vapor de Água (35 kg.cm )
O rendimento, na fase de oxidação do SO2, é de, aproximadamente, 99,7%, contudo,
expresso em termos de conversão da alimentação de enxofre filtrado a ácido
sulfúrico, o rendimento atinge os 99,2 %.
O processo de dupla absorção pode ser feito por dois processos distintos. Um dos
processos compreende as seguintes etapas: Fusão e combustão do enxofre; Conversão
catalítica do enxofre e Absorção do trióxido de enxofre.
Na primeira etapa, o enxofre bruto sofre fusão e combustão. Na segunda etapa,
ocorre a formação do trióxido de enxofre a partir do dióxido de enxofre por acção do
oxigénio. Na terceira etapa, o trióxido de enxofre é absorvido pelo ácido sulfúrico.
No segundo processo as etapas são semelhantes exceptuando a conversão catalítica:
no primeiro processo efectua-se a conversão catalítica do enxofre, todavia no
segundo procede-se à conversão do dióxido de enxofre.
21
- Absorção do SO3
Neste estágio, o gás proveniente do conversor é borbulhado em contracorrente com
ácido sulfúrico concentrado, através de uma torre recheada. O SO3 presente no gás
reage com água de diluição do ácido, formando novas moléculas de ácido.
A operação de absorção pode ocorrer uma ou duas vezes, conforme o processo usado
seja de contacto simples ou de contacto duplo. Diversos factores influenciam a
eficácia da operação de absorção, sendo os mais importantes a temperatura, a
concentração do ácido usado, a humidade do gás a ser absorvido e a distribuição de
ácido no material de recheio da torre.
As baixas temperaturas favorecem a absorção, e como a pressão de vapor do ácido
sulfúrico é função directa da temperatura, a quantidade de ácido vaporizada no gás
diminui, com consequente aumento da eficiência da operação, à medida que a
absorção do SO3 é conduzida à temperatura reduzida.
As estatísticas demonstram que a absorção é mais eficaz quando é utilizado ácido
sulfúrico entre 98 e 99% de concentração, como agente absorvente do SO3.
Ácidos mais diluídos ou presença da humidade no gás provocam a formação de
gotículas de ácido sulfúrico, que, arrastadas pela massa gasosa, representam um
problema operacional de razoável gravidade, principalmente em unidade que
utilizam o processo de duplo contacto. As gotículas de ácido actuam com núcleos de
condensação dos vapores de ácido sulfúrico.
Este mecanismo é acentuado à medida que os gases cedem calor ao longo das
tubulações, condição que proporciona crescimento das gotículas e consequente acção
corrosiva sobre os equipamentos. Para resolver este problema, remove-se as
gotículas de ácido por filtração e aquecimento dos ductos de gás, para evitar
condensação dos vapores de ácido. Como a remoção total dessas gotículas é
extremamente difícil, procede-se, a uma separação parcial, cujo grau é basicamente
definido por um balanço económico, nos casos de unidades que operam segundo o
processo de duplo contacto, entre os custos dos cascos dos trocadores de calor do
sistema conversor-torre de absorção primária e dos diversos tipos de filtros
comercialmente disponíveis.
Outro importante factor que controla a eficiência da operação de absorção é a
distribuição do fluxo de ácido sulfúrico sobre o recheio da torre. Este factor é
medido em volume de ácido por unidade de área da seção transversal da torre, e
22
deve oscilar entre um máximo, que é função da perda de carga do gás, e um mínimo
ditado pela prática operacional.
Grande atenção foi dedicada ao estudo dos tipos de recheio utilizados em torres de
absorção, existindo uma série de correlações empíricas que permitem calcular o
diâmetro, altura e perda de carga nos referidos equipamentos, dentro de uma faixa
de razoável precisão. O diâmetro da torre é determinado em função da perda de
carga máxima económica, que resulta do melhor balanço financeiro entre o alto
investimento e baixo custo operacional associados a torres de baixa perda de carga,
e o baixo investimento conjugado ao alto custo operacional em torres que operam
com uma alta perda de carga.
Numa torre idêntica à de absorção do SO3 é procedida a secagem do ar atmosférico
usado na operação de combustão do enxofre e, também, nalguns casos, como agente
de arrefecimento dos gases processados no conversor catalítico.
Na operação de secagem, uma ventoinha, normalmente activada por uma turbina a
vapor de água, comprime o ar que borbulha em contracorrente com ácido sulfúrico
concentrado, através do material de recheio da torre. A temperatura não deve
ultrapassar 60 °C, para evitar os inconvenientes de uma elevada pressão de vapor,
tanto do ácido como da água.
O ácido sulfúrico diluído pela humidade do ar é acumulado num tanque, que recebe
também o ácido proveniente da torre de absorção. Como o ácido do tanque de
acumulação torna-se com o tempo cada vez mais concentrado, é necessário adicionar
um diluente, de modo manter constante sua concentração. Este diluente pode ser
água tratada ou ácido sulfúrico diluído.
Tanto a absorção como a secagem são operações exotérmicas, que liberando calor,
aumentam a temperatura do ácido efluente das torres. De modo a manter constante
a temperatura do sistema de circulação, o ácido é arrefecido em trocadores de calor,
por meio de água bruta à temperatura ambiente.
O ácido sulfúrico produzido pela unidade é continuamente bombeado, através de um
sistema de arrefecimento a água, para tanques de armazenagem, de forma a manter
constante o nível de líquido no tanque de acumulação.
O ácido sulfúrico obtido pelo processo de contacto, com uso de enxofre tipo "Bright",
como gerador do SO2, apresenta 98% de concentração.
23
Processo das câmaras de chumbo
Neste tipo de processo o dióxido de enxofre (SO2), previamente aquecido, entra pela
parte inferior do reactor designado por Glover, onde é lavado com “vitríolo nitroso”
(ácido sulfúrico com monóxido de azoto, NO, e dióxido de azoto, NO2, dissolvidos
nele). Parte do dióxido de enxofre é oxidado originando trióxido de enxofre (SO3),
que seguidamente é dissolvido no banho ácido para formar o ácido de torre ou ácido
de Glover (aproximadamente 78% de H2 SO4). As equações químicas respectivas ao
processo são:
SO2 (g) + NO2 (g) → NO (g) + SO3 (g)
SO3 + H2O → H2 SO4
(10)
(11)
Da torre de Glover, uma mistura de gases (que inclui dióxido e trióxido de enxofre,
óxidos de azoto, azoto, oxigénio e vapor) é transferida para uma câmara recoberta
por chumbo onde é tratada com mais água. O ácido sulfúrico é formado por uma
série complexa de reacções: condensa nas paredes e é acumulado no piso da câmara.
Podem existir três a seis câmaras em série, onde passam os gases, sendo o ácido
produzido nas unidades processuais, geralmente chamado ácido de câmara ou ácido
de fertilizante, que contém de 62% a 68% de H2SO4. O processo pode ser traduzido
pelas seguintes equações:
NO + NO2+ H2O → 2 HNO2
(12)
HNO2 + H2SO3 → H2SO4 + diversos subprodutos
(13)
Após percorrerem as câmaras, os gases passam por um reactor chamado torre de
Gay-Lussac, onde são lavados com ácido concentrado (proveniente da torre de
Glover). Os óxidos de azoto e o dióxido de enxofre que não reagiram dissolvem-se no
ácido formando o vitríolo nitroso utilizado na seguinte reacção na torre de Glover. Os
gases restantes são frequentemente libertados na atmosfera.
24
Processo de ácido sulfúrico por catálise molhada
Na actualidade, um dos processos chave para a produção de combustíveis é o
chamado processo de ácido sulfúrico por catálise molhada ou processo de ácido
sulfúrico a húmido. Esta tecnologia, introduzida no final de 1980, tem sido
reconhecida como um método eficiente de recuperação de enxofre para a formação
de ácido sulfúrico (H2SO4).
As reações químicas principais no processo de ácido sulfúrico por catálise molhada
são:
Combustão: H2S + 1.5 O2 = H2 O + SO2+ 518 kJ/mole
Oxidação: SO2 + ½O2 = SO3 + 99 kJ/mole (na presença de catalisador de óxido de
vanádio (V))
Hidratação: SO3 + H2O = H2SO4 (g) + 101 kJ/mole
Condensação: H2SO4 (g) = H2SO4 (l) + 90 kJ/mole
A energia libertada nestas reacções é, posteriormente, utilizada para a produção de
vapor. São geradas, aproximadamente, 2 a 3 toneladas de vapor de alta pressão por
tonelada de ácido produzido.
Aplicações Industriais
Existem diversas indústrias onde as plantas de processo de ácido sulfúrico por
catálise molhada são instaladas, nomeadamente, refinarias e indústria petroquímica,
metalúrgica, indústria baseada em carvão, indústria de energia, de viscose e de ácido
sulfúrico.
Regeneração de ácido consumido e produção de ácido sulfúrico
O processo acima descrito poderá também ser utilizado para a produção de ácido
sulfúrico a partir da queima de enxofre ou de ácido sulfúrico consumido. A diferença
entre este processo e os de contacto é que neste, o gás de alimentação tem um
excesso de humidade quando entra em contacto com o catalisador. O trióxido de
enxofre
formado
pela
oxidação
catalítica
do
dióxido
de
enxofre
reage,
instantaneamente, com a humidade para produzir o ácido sulfúrico na fase de vapor,
a uma determinada temperatura. Deste modo, o ácido líquido é formado pela
condensação do ácido sulfúrico.
25
A concentração do ácido produzido depende da razão H2O/SO3 nos gases convertidos
cataliticamente e da temperatura de condensação.
Para processar gases húmidos num processo de contacto convencional de gás frio
seria necessário secar e arrefecer o gás para remover a humidade. De tal forma, o
processo é mais rentável, pois não é necessário retirar a humidade do gás.
Cerca de 80% a 85% da produção de enxofre é utilizada para a fabricação de ácido
sulfúrico. Metade do que é obtido é, de seguida, aproveitado para a produção de
fertilizantes, principalmente para converter fosfatos em formas solúveis em água.
Materiais de construção
Os materiais utilizados para trabalhos que implicam a utilização de ácido sulfúrico
têm que estar de acordo com o guia de resistência química de metais, ligas e resinas.
Na indústria foi introduzida uma liga de aço inoxidável, cujo material é praticamente
resistente à corrosão ao ácido sulfúrico. A composição desta linha de aço é a
representada na tabela seguinte:
Tabela 3 - composição de uma liga de aço inoxidável (%)
Composição
%
Carbono
0,015
Níquel
17,5
Cromo
17,5
Silício
5,3
26
Efluentes Secundários
As unidades de ácido sulfúrico que utilizam a tecnologia de contacto, utilizando
enxofre como matéria-prima, apresentam os seguintes efluentes secundários:
- Sulfurosos
- Resíduos sólidos da purificação do enxofre
Os gases sulfurosos, lançados à atmosfera, contém SO2, SO3, N2, O2, vapor d'água e
gotículas de ácido sulfúrico.
Os resíduos da purificação do enxofre resultam da operação de filtração, na qual é
utilizada terra diatomácea como meio filtrante, acrescidos das crostas removidas nas
limpezas dos reservatórios de sedimentação e fusão do enxofre.
A tecnologia de contacto para a produção de ácido sulfúrico tem sido largamente
estudada nas últimas décadas, com vistas ao aprimoramento do processo, através da
introdução de melhorias na concepção, dimensionamento, condições de operação e
disposição dos equipamentos.
Diferentes modalidades tecnológicas foram concebidas, apresentando características
próprias de rendimento, custo e flexibilidade operacional. Tais modalidades diferem,
basicamente, na forma como a conversão do SO2 a SO3 é favorecida pela remoção do
SO3 do meio reaccional, e mais, recentemente quanto ao nível de pressão em que
conduzida a referida reacção de conversão.
27
3.3. Produção Mundial de ácido sulfúrico
A produção mundial em 2001 foi de 720 milhões de toneladas, com um valor
aproximado de 8 mil milhões de dólares.
O ácido sulfúrico é um produto químico de larga aplicação na indústria uma vez que é
um composto muito versátil quanto à sua utilização. Tem tal variedade de aplicações
que o seu consumo é um índice de medição do grau de industrialização e
prosperidade de um país.
A nível mundial os principais produtores de ácido sulfúrico são a China e os Estados
Unidos da América.
Figura 8 - Produção Mundial de Ácido Sulfúrico
28
3.4. Caracterização da Industria Nacional
Em 1859, a “Sociedade Geral de Produtos Químicos” montou a primeira fábrica
portuguesa, na Póvoa de Santa Iria, concelho de Vila Franca de Xira, onde se
produziam vários compostos químicos, incluindo o ácido sulfúrico.
Foi a primeira fábrica de adubos químicos em Portugal. Começou a produzir
superfosfatos, com a instalação de uma unidade para esse efeito, no Barreiro. Na
produção dos superfosfatos entrava ácido sulfúrico. A companhia dispunha de
produção própria deste composto, a partir da queima de pirite que se extraía de
minas alentejanas.
Figura 9 - Fornos da queima da Pirite
A partir de 1926, o Grupo SAPEC, que explorava as minas de pirite do sul de Portugal,
iniciou a produção de adubos fosfatados, utilizando o ácido sulfúrico produzido a
partir de cinzas de pirite.
A Industria de fertilizantes Portuguesa atingiu o seu auge nos anos 80 do século XX,
empregando milhares de colaboradores, integrando 2 empresas (Quimigal e SAPEC), 5
centros produtores (Setúbal, Lavradio, Barreiro, Alverca e Estarreja), fabricando os
principais produtos intermédios (ácidos sulfúrico, fosfórico, nítrico e também
amoníaco) e praticamente toda a gama de produtos finais.
Actualmente em Portugal existe uma única empresa com produção integrada de
adubos, a ADP Fertilizantes, que reúne as infra-estruturas industriais das antigas
Quimigal e SAPEC.
29
A ADP Fertilizantes é, desde 2009, propriedade da Fertibéria SA, empresa espanhola
de adubos com fábricas na Península e na Argélia.
Figura 10 – Fertilizantes
Esta empresa tem uma grande importância económica e social, porque é a maior
empresa de adubos com sede na União Europeia, oferece emprego a muitos
trabalhadores, distinguindo-se os engenheiros químicos, dá oportunidades de carreira
a nível internacional, já que a sede empresarial apresenta uma postura expansionista
e projectos de produção no estrangeiro.
Em Portugal um importante polo de indústria química localiza-se em Estarreja. Aqui
produz-se cerca de 70 mil toneladas de ácido sulfúrico por ano.
30
4. Conclusão
No último século, a produção mundial de enxofre e ácido sulfúrico aumentou
consideravelmente. Este aumento é um importante factor de indicação social, pois
permite inferir o nível de desenvolvimento de um determinado país. Apesar de
Portugal ser um país desenvolvido, a produção de enxofre e ácido sulfúrico é
praticamente inexistente.
Este aumento permitiu o fabrico de diversos produtos úteis para a população
(fertilizantes, pesticidas, borracha, entre outros) mas a sua exploração em demasia
conduziu a um incremento da poluição ambiental. Por esta razão, o uso destes
materiais deve ser reduzido ao estritamente necessário.
Com este trabalho, compreendeu-se melhor a importância destes produtos na
sociedade e economia actual.
Foi possível conhecer os métodos usados pela química industrial do século XX, para
produção de enxofre, nomeadamente o Processo Frasch, o Processo Claus e o
Outokumpu. Bem como os métodos usados para a produção de ácido sulfúrico,
Processo de contacto, Processo de câmaras de chumbo, Processo de catálise
molhada. Métodos com menores custos de produtividade e, consequentemente,
maior viabilidade.
Estudou-se os processos de produção do enxofre de forma detalhada, desde as
matérias-primas utilizadas, até às características químicas dos produtos finais,
passando pelas diferentes etapas do processo e ainda medidas e técnicas apropriadas
ao armazenamento de ácido sulfúrico.
Foram abordadas as preocupações ambientais originadas pelo enxofre e ácido
sulfúrico e as suas consequências, bem como as formas de redução.
Como pretendido pela unidade curricular Projecto FEUP, foi possível ganhar um
maior à vontade com um tema relacionado com o curso de Engenharia Química e
como elaborar relatórios de engenharia.
31
5. Referências
(Quiumento 2011)
[1] – Quiumento Francisco. ”Ácido Sulfúrico – Produção.” Knowledgeispowerquiumento (blog),
6
de
Dezembro
de
2011.
Acedido
a
4
de
Outubro
de
2012.
http://knowledgeispowerquiumento.wordpress.com/article/acido-sulfurico-producao2tlel7k7dcy4s-10/
(H2SO4 2010)
[2] – H2SO4. 2010. “H2SO4 Processo de fabricação de Ácido sulfúrico.” Acedido a 4 de Outubro
de 2012. http://www.h2so4.com.br/
(Mendes et al. 2011)
[3] - Franz, Rafael, Mentges, Rodrigo. 2011. Projeto da Industria do ácido sulfúrico.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR. Acedido a 27 de Setembro de 2012.
http://pt.scribd.com/doc/67336576/Acido-Sulfurico-PDF
(FISPQ 2010)
[4] – Brasinter. 2010. FISPQ – Ficha de informações de segurança de produto químico. Ácido
Sulfúrico. Brasinter Produtos Químicos Ltda. http://www.grupobrasinter.com.br/fispqs/11ACIDO_SULFURICO.pdf
32