PROCESSOS
INDUSTRIAIS INORGÂNICOS
PROCESSO INDUSTRIAL
DO
ÁCIDO SULFÚRICO
ÁCIDO
SULFÚRICO
O ácido sulfúrico é um ácido mineral forte
obtido através da reação entre enxofre,
oxigênio e água;
Fórmula Química: H2SO4;
 Cor: Límpido e incolor;
 Aparência: Líquido Viscoso;
 Ponto de Fusão: 10,31 °C;
 Densidade: 1,8302 g/cm3 (solução);
 Solubilidade: Totalmente miscível em Água;
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Formas: Pode ser encontrado nas diversas
formas, sendo assim classificados:
- Baterias ácidas (usado em baterias de
chumbo-ácidos): 33,5%;
- Ácido de Câmara ou ácido fertilizante:
62,18%;
- Ácido de torre ou ácido de Glover:
77,67%;
- Concentrados em diversos processos: 98%.
Observação: O excesso de SO3 na obtenção do
ácido sulfúrico no H2S2O7, conhecido como ácido
sulfúrico Fumegante ou oleum.
CENTROS
PRODUTORES DE
ÁCIDO SULFÚRICO
PRODUÇÃO MUNDIAL DE ÁCIDO SULFÚRICO
PROCESSO INDUSTRIAL ÁCIDO SULFÚRICO
O
ácido
sulfúrico
pode
ser
obtido
industrialmente por duas tecnologias distintas:
1º Processo de Câmara de Chumbo (Roebuck
de Birmingham, Inglaterra - 1746);
2ª Processo de Contato (Phillips, Inglês –
1831).
PROCESSO
INDUSTRIAL DO ÁCIDO SULFÚRICO
POR CÂMARA DE CHUMBO
O processo por câmara de chumbo muito
utilizado no século passado, caiu em desuso,
devido principalmente à limitação de não
permitir produzir ácido com concentração
superior à 78% em peso.
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No processo das câmaras de chumbo, dióxido de
enxofre (SO 2 ) gasoso aquecido entra pela parte
inferior de um reator chamado torre de Glover;
É lavado com o chamado de “vitríolo nitroso”
(ácido sulfúrico com óxido nítrico,NO , e dióxido
de nitrogênio,NO 2 , dissolvidos nele);
É misturado com óxido de nitrogênio (NO) e
dióxido de nitrogênio (NO 2 ) gasosos;
Parte do dióxido de enxofre é oxidado a trióxido
de enxofre (SO 3 ) e dissolvido no banho ácido
para formar o ácido de torre ou ácido de Glover;
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Da torre de Glover uma mistura de gases (que
inclui dióxido e trióxido de enxofre, óxidos de
nitrogênio, nitrogênio, oxigênio e vapor) é
transferida a uma câmara recoberta por chumbo
onde é tratado com mais água;
O ácido sulfúrico é formado por uma série
complexa de reações; condensa nas paredes e é
acumulado no piso da câmara.
Podem existir de três a seis câmaras em série,
onde os gases passam por cada uma das câmaras
em sucessão.
O ácido produzido nas câmaras, geralmente
chamado ácido de câmara ou ácido de
fertilizante, contém de 62% a 68% de H 2 SO 4;
 Logo
que os gases passem pelas câmaras se os
faz passar a um reator chamado torre de
Gay-Lussac;
 São
lavados com ácido concentrado esfriado
(proveniente da torre de Glover);
 Os
óxidos de nitrogênio e o dióxido de
enxofre que não haviam reagido se dissolvem
em ácido formando o vitríolo nitroso utilizado
na torre de Glover;
PROCESSO
INDUSTRIAL DO ÁCIDO
SULFÚRICO POR CONTATO
Basicamente, consiste na passagem de uma
mistura de dióxido de Enxofre sobre um
catalisador, seguida pela absorção do
Trióxido de Enxofre em ácido Sulfúrico a
98,5 a 99%.
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Transporte do enxofre para a usina;
Fusão do enxofre (quando não recebido fundido) e
filtração para remover traços de cinzas;
Bombeamento e atomização do enxofre líquido;
Secagem do ar de combustão;
Queima do enxofre;
Recuperação do calor do SO2 gasoso quente e
resfriamento do gás;
Purificação do SO2 gasoso por filtração a quente;
Oxidação do SO2 a SO3 em conversões (catalise);
Controle de temperatura com transferência de calor
para assegurar elevados rendimentos de SO3;
Absorção de SO3 em ácido concentrado, a 98,5 – 99%;
Resfriamento do ácido dos absorvedores;
Bombeamento do ácido para o topo das torres de
absorção.
FLUXOGRAMA DO PROCESSO
REAÇÕES DO PROCESSO DE CONTATO
O enxofre é queimado ao ar, produzindo dióxido
de Enxofre:
Oxidação do dióxido de enxofre com o auxilio
de um catalisador (Pentóxido de Vanádio)
Lavagem do trióxido de enxofre com água ou
solução de ácido sulfúrico:
A dissolução direta do SO3 em água não é
viável por esta reação ser muito exotérmica,
formando-se uma névoa ao invés de um
líquido. Como alternativa, o trióxido de
enxofre é absorvido pelo ácido sulfúrico,
formando o oleum.
que reage com a água
sulfúrico concentrado.
formando
ácido
O processo de contato foi gradativamente sendo
modificado para usar a dupla absorção, com o intuito
de elevar os rendimentos e reduzir as emissões de
SO2 não convertidos pelos fumos de enxofre nas
chaminés;
CONVERSOR
A
4
ETAPAS
CONVERSOR
A
4
ETAPAS
Distribuição típica de massa de catalisador para o conversor
SO2/SO3, com a conversão aproximada para cada estágio
(MCKETTA, 1982)
ELIMINADOR DE NÉVOA BRINK
ATIVIDADES
1)
Com base nas tecnologias distintas empregada na produção do
ácido sulfúrico discutidas em sala de aula, explique o principal
motivo pelo qual uma delas tornou-se obsoleta.
2)
Um certo tipo de óleo cru queimado em usinas geradoras de
eletricidade contém cerca de 1,2% de enxofre em massa.
Quando o óleo queima, o enxofre forma dióxido de enxofre
gasoso:
Calcule:
a) Qual a massa de SO2 formado por quilograma de óleo queimado;
b. Que volume este gás irá ocupar quando medido em condições
atmosféricas ambiente( 25ºC e 1 atm).
3) Em uma planta de produção de ácido
Sulfúrico verificou-se que o Trióxido de
Enxofre é produzido com 93% de Pureza.
Supondo que seja necessário obter uma
produção horária de 320 ton de H2SO4 (l),
qual deve ser a quantidade de SO3 impuro
que deverá ser produzida nesta planta.