5 - acido sulfuricodequi.eel.usp.br/~acsilva/5 - acido sulfurico.pdf · ácido concentrado...

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1 PROCESSOS QUÍMICOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I INDUSTRIAIS I ÁCIDO SULFÚRICO ÁCIDO SULFÚRICO ENXOFRE ENXOFRE É uma das matérias É uma das matérias-primas básicas mais primas básicas mais importantes da indústria química. importantes da indústria química. Existe na natureza em forma livre e Existe na natureza em forma livre e combinado em minérios, como a pirita combinado em minérios, como a pirita (FeS (FeS 2 ). Constituinte do petróleo e do gás ). Constituinte do petróleo e do gás natural (na forma de H natural (na forma de H 2 S). S). Principal aplicação: fabricação de ácido Principal aplicação: fabricação de ácido sulfúrico, matéria sulfúrico, matéria-prima básica para prima básica para muitas indústrias químicas. muitas indústrias químicas. ENXOFRE ENXOFRE ENXOFRE ENXOFRE O enxofre era conhecido dos O enxofre era conhecido dos alquimistas (amarelo alquimistas (amarelo-místico). místico). Em ritos pagãos antigos, era queimado Em ritos pagãos antigos, era queimado para espantar os maus espíritos. para espantar os maus espíritos. Os fumos eram usados para alvejar Os fumos eram usados para alvejar tecidos e palha. tecidos e palha. O enxofre pode ser obtido, também, de O enxofre pode ser obtido, também, de rochas sulfurosas rochas sulfurosas calcita contendo calcita contendo enxofre. Nesses dep enxofre. Nesses depósitos naturais, sitos naturais, é extra extraído de forma semelhante ao do de forma semelhante ao petr petróleo, injetando leo, injetando-se ar quente se ar quente comprimido e comprimido e água quente para fundir o gua quente para fundir o enxofre. enxofre. EXTRAÇÃO EXTRAÇÃO DE DE ENXOFRE ENXOFRE ENXOFRE ENXOFRE O enxofre pode ser separado do sulfeto O enxofre pode ser separado do sulfeto de hidrogênio obtido na purificação do de hidrogênio obtido na purificação do gás natural ou do gás de gás natural ou do gás de coqueria coqueria e nas e nas refinarias de petróleo. refinarias de petróleo. O processo “ O processo “Claus Claus” para recuperação de ” para recuperação de enxofre é baseado em duas reações: enxofre é baseado em duas reações: H 2 S + 3/2 O S + 3/2 O 2 SO SO 2 + H + H 2 O SO SO 2 2 + H + H 2 S S ——— ——— 3 S + 2 H 3 S + 2 H 2 O Fe Fe 2 O 3

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PROCESSOS QUÍMICOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS IINDUSTRIAIS I

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

ENXOFREENXOFRE

•• É uma das matériasÉ uma das matérias--primas básicas mais primas básicas mais importantes da indústria química. importantes da indústria química.

•• Existe na natureza em forma livre e Existe na natureza em forma livre e combinado em minérios, como a pirita combinado em minérios, como a pirita (FeS(FeS22). Constituinte do petróleo e do gás ). Constituinte do petróleo e do gás natural (na forma de Hnatural (na forma de H22S).S).

•• Principal aplicação: fabricação de ácido Principal aplicação: fabricação de ácido sulfúrico, matériasulfúrico, matéria--prima básica para prima básica para muitas indústrias químicas.muitas indústrias químicas.

ENXOFREENXOFRE ENXOFREENXOFRE

•• O enxofre já era conhecido dos O enxofre já era conhecido dos alquimistas (amareloalquimistas (amarelo--místico).místico).

•• Em ritos pagãos antigos, era queimado Em ritos pagãos antigos, era queimado para espantar os maus espíritos.para espantar os maus espíritos.

•• Os fumos eram usados para alvejar Os fumos eram usados para alvejar tecidos e palha.tecidos e palha.

•• O enxofre pode ser obtido, também, de O enxofre pode ser obtido, também, de rochas sulfurosas rochas sulfurosas �������� calcita contendo calcita contendo enxofre. Nesses depenxofre. Nesses depóósitos naturais, sitos naturais, ééextraextraíído de forma semelhante ao do de forma semelhante ao petrpetróóleo, injetandoleo, injetando--se ar quente se ar quente comprimido e comprimido e áágua quente para fundir o gua quente para fundir o enxofre.enxofre.

EXTRAÇÃO EXTRAÇÃO DEDEENXOFREENXOFRE

ENXOFREENXOFRE

•• O enxofre pode ser separado do sulfeto O enxofre pode ser separado do sulfeto de hidrogênio obtido na purificação do de hidrogênio obtido na purificação do gás natural ou do gás de gás natural ou do gás de coqueriacoqueria e nas e nas refinarias de petróleo.refinarias de petróleo.

•• O processo “O processo “ClausClaus” para recuperação de ” para recuperação de enxofre é baseado em duas reações:enxofre é baseado em duas reações:

HH22S + 3/2 OS + 3/2 O22 �������� SOSO22 + H+ H22OO

SOSO2 2 + H+ H22S S ——————�������� 3 S + 2 H3 S + 2 H22OOFeFe22OO33

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ENXOFREENXOFRE

SO2 + H2S ���� 3 S + 2 H2OSO2 + H2S SO2 + H2S �������� 3 S + 2 H2O3 S + 2 H2O

H2S + 3/2 O2 ���� SO2 + H2OHH22S + 3/2 OS + 3/2 O22 �������� SOSO22 + H+ H22OO

•• É o produto químico mais produzido É o produto químico mais produzido no mundo e seu consumo, assim no mundo e seu consumo, assim como a produção de aço e de como a produção de aço e de energia elétrica, pode ser utilizado energia elétrica, pode ser utilizado para indicar a prosperidade de uma para indicar a prosperidade de uma nação. nação. •• Dentre suas aplicações, a que mais Dentre suas aplicações, a que mais se destaca é a produção de se destaca é a produção de fertilizantes, sendo os fertilizantes fertilizantes, sendo os fertilizantes fosfatados o de maior importância. fosfatados o de maior importância.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOHISTÓRICOHISTÓRICO•• O O áácido sulfcido sulf úúrico rico éé provavelmente conhecido antes do sprovavelmente conhecido antes do s ééculo XVI. culo XVI.

Foi preparado por Foi preparado por JohannJohann VanVan HelmontHelmont (1600) por destila(1600) por destila çção de ão de vitriolvitriol verde (sulfato de ferro III) ou de verde (sulfato de ferro III) ou de vitriolvitriol azul (sulfato de cobre III) azul (sulfato de cobre III) e pela queima do enxofre. Quando aquecidos, os sul fatos de ferre pela queima do enxofre. Quando aquecidos, os sul fatos de ferr o e o e de cobre decompõemde cobre decompõem --se a se a óóxidos, liberando xidos, liberando áágua e gua e tritri óóxidoxido de de enxofre. A enxofre. A áágua e o gua e o tritri óóxidoxido de enxofre reagem produzindo o de enxofre reagem produzindo o áácido cido sulfsulf úúrico. Este mrico. Este m éétodo popularizoutodo popularizou --se pela Europa atravse pela Europa atrav éés das s das tradutradu çções dos tratados e livros islâmicos por alquimistas europeus, ões dos tratados e livros islâmicos por alquimistas europeus, como o alemão como o alemão AlbertusAlbertus MagnusMagnus , no s, no s ééculo XIII. Daculo XIII. Da íí a origem do a origem do nome de nome de óóleo de leo de vitriolvitriol , esp, esp íírito de rito de vitriolvitriol fazendo alusão ao hoje fazendo alusão ao hoje conhecido conhecido áácido sulfcido sulf úúrico. rico.

•• A primeira demanda industrial principal para A primeira demanda industrial principal para áácido sulfcido sulf úúrico foi o rico foi o processo processo LeblancLeblanc de manufatura do carbonato de sde manufatura do carbonato de s óódio dio (desenvolvido em 1790). (desenvolvido em 1790).

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOHISTÓRICOHISTÓRICO•• No sNo s ééculo XVII, o quculo XVII, o qu íímico mico teutoteuto --holandêsholandês JohannJohann Glauber preparou o Glauber preparou o

áácido sulfcido sulf úúrico pela queima de enxofre com salitre (KNO3, nitr ato de rico pela queima de enxofre com salitre (KNO3, nitr ato de potpot áássio), na presenssio), na presen çça de vapor de a de vapor de áágua. Com a decomposigua. Com a decomposi çção do ão do salitre, hsalitre, h áá a oxidaa oxida çção de enxofre a SO3 que , combinado ão de enxofre a SO3 que , combinado àà áágua, forma gua, forma áácido sulfcido sulf úúrico. Em 1736, rico. Em 1736, JoshuaJoshua WardWard , um farmacêutico de Londres, , um farmacêutico de Londres, usou este musou este m éétodo para cometodo para come ççar a primeira produar a primeira produ çção de ão de áácido cido sulfsulf úúrico em larga escala. rico em larga escala.

•• Foi logo substituFoi logo substitu íído pelo processo de câmaras de chumbo, inventado do pelo processo de câmaras de chumbo, inventado por John por John RoebuckRoebuck em 1746 e desde então foi melhorado por muitos em 1746 e desde então foi melhorado por muitos outros. outros.

•• O O áácido sulfcido sulf úúrico produzido pelo mrico produzido pelo m éétodo de todo de RoebudkRoebudk tinha uma tinha uma concentraconcentra çção de apenas 35ão de apenas 35 --40%. Refinamentos posteriores pelo 40%. Refinamentos posteriores pelo ququ íímico francês Josephmico francês Joseph --Louis Gay Louis Gay LussacLussac e pelo que pelo qu íímico britânico mico britânico John John GloverGlover melhoraram a concentramelhoraram a concentra çção para 78%.ão para 78%.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOHISTÓRICOHISTÓRICO

•• No entanto, para a fabricaNo entanto, para a fabrica çção de certos pigmentos e outros ão de certos pigmentos e outros processos quprocessos qu íímicos, era necessmicos, era necess áário rio áácido sulfcido sulf úúrico mais rico mais concentrado e, ao longo do sconcentrado e, ao longo do s ééculo XVIII isso sculo XVIII isso s óó podia ser feito pela podia ser feito pela destiladestila çção seca de minerais, de modo similar aos processos originais ão seca de minerais, de modo similar aos processos originais da alquimia.da alquimia.

•• Assim, a pirita (FeSAssim, a pirita (FeS 22, , dissulfetodissulfeto de ferro) era aquecida ao ar para de ferro) era aquecida ao ar para formar sulfato de ferro (II), FeSOformar sulfato de ferro (II), FeSO 44, que era oxidado por aquecimento , que era oxidado por aquecimento adicional ao ar para formar sulfato de ferro (III), Feadicional ao ar para formar sulfato de ferro (III), Fe22(SO(SO44))33 que, quando que, quando aquecido ataquecido at éé 480480ººC, decompunha o C, decompunha o óóxido de fero (III) e xido de fero (III) e tritri óóxidoxido de de enxofre, que finalmente poderia ser borbulhado em enxofre, que finalmente poderia ser borbulhado em áágua gerando gua gerando áácido sulfcido sulf úúrico em qualquer concentrarico em qualquer concentra çção.ão.

•• O processo de contato foi desenvolvido em 1830 por Peregrine O processo de contato foi desenvolvido em 1830 por Peregrine Phillips na Inglaterra; era pouco usado atPhillips na Inglaterra; era pouco usado at éé uma necessidade por uma necessidade por áácido concentrado surgir, particularmente para a pro ducido concentrado surgir, particularmente para a pro du çção de tintas ão de tintas orgânicas sintorgânicas sint ééticas. ticas.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOUTILIZAÇÕESUTILIZAÇÕES•• ÁÁcido sulfcido sulf úúrico rico éé um das substâncias quum das substâncias qu íímicas industriais mais micas industriais mais

importantes. importantes.

•• O uso principal de O uso principal de áácido sulfcido sulf úúrico estrico est áá na produna produ çção de fertilizantes, ão de fertilizantes, por exemplo, superfosfatos e sulfato de amônio. por exemplo, superfosfatos e sulfato de amônio.

•• ÉÉ extensamente usado no produextensamente usado no produ çção de substâncias quão de substâncias qu íímicas como, micas como, por exemplo: por exemplo: áácido clorcido clor íídrico, drico, áácido ncido n íítrico, sulfatos, detergentes trico, sulfatos, detergentes sintsint ééticos, tintas e pigmentos, explosivos e drogas. ticos, tintas e pigmentos, explosivos e drogas.

•• ÉÉ usado no refino de petrusado no refino de petr óóleo para retirar impurezas da gasolina e leo para retirar impurezas da gasolina e outros produtos. outros produtos.

•• ÁÁcido sulfcido sulf úúrico rico éé usado em metalurgia, por exemplo, conservando usado em metalurgia, por exemplo, conservando (limpando) ferro e a(limpando) ferro e a çço antes da laminao antes da lamina çção com estanho ou zinco. ão com estanho ou zinco. RayonRayon éé feito com feito com áácido sulfcido sulf úúrico. rico.

•• Serve como o eletrServe como o eletr óólito na bateria de chumbo, usado em automlito na bateria de chumbo, usado em autom óóveis veis (contendo aproximadamente 33% H(contendo aproximadamente 33% H 22SOSO44 e com massa espece com massa espec íífica de fica de aproximadamente 1,25, chamado freqaproximadamente 1,25, chamado freq üüentemente entemente áácido de bateria). cido de bateria).

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ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

ÓLEUM ÓLEUM -- OVOV•• O ácido sulfúrico fumegante é também conhecido como O ácido sulfúrico fumegante é também conhecido como

óleumóleum e corresponde ao ácido sulfúrico não diluído em e corresponde ao ácido sulfúrico não diluído em água, mas misturado a SOágua, mas misturado a SO33. Quando adicionado de . Quando adicionado de água, o SOágua, o SO33 contido nesta solução reage com a água, contido nesta solução reage com a água, conforme a equação apresentada a seguir: conforme a equação apresentada a seguir:

SOSO33 + H+ H22O O �������� HH22SOSO44

•• A caracterização do A caracterização do óleumóleum é realizada através da é realizada através da porcentagem mássica de SOporcentagem mássica de SO33 na mistura. Por exemplo: na mistura. Por exemplo: OV 28% (28% de SOOV 28% (28% de SO33 + 72% H+ 72% H22SOSO44))

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

GRAU BAUMÉGRAU BAUMÉ

•• A denominação grau A denominação grau BauméBaumé (°(°BéBé) é utilizada ) é utilizada comercialmente para indicar a concentração do ácido comercialmente para indicar a concentração do ácido sulfúrico. Essa grandeza é definida a partir da sulfúrico. Essa grandeza é definida a partir da densidade a 60°F (15,6ºC) em relação à água na densidade a 60°F (15,6ºC) em relação à água na mesma temperatura da solução aquosa do ácido mesma temperatura da solução aquosa do ácido sulfúrico, de acordo com a equação:sulfúrico, de acordo com a equação:

densidadeBé

145145 −=°

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DAS CÂMARAS DE CHUMBOPROCESSO DAS CÂMARAS DE CHUMBO•• Produz ácido sulfúrico entre 50º e 60ºProduz ácido sulfúrico entre 50º e 60ºBéBé(62(62--78%).78%).

•• As plantas são operadas continuamente As plantas são operadas continuamente até que se destruam.até que se destruam.

•• Tem sido usado em fábricas de Tem sido usado em fábricas de fertilizantes.fertilizantes.

PROCESSO DE CONTATOPROCESSO DE CONTATO•• Produz ácido sulfúrico a 98Produz ácido sulfúrico a 98--100% e 100% e oleumoleum..

•• Inicialmente utilizava platina como Inicialmente utilizava platina como catalisador, substituído por vanádio.catalisador, substituído por vanádio.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

REAÇÕESREAÇÕES

SS(g)(g) + O+ O2(g)2(g) �������� SOSO2(g)2(g)

SOSO2(g)2(g) + ½O+ ½O2(g)2(g) �������� SOSO3(g)3(g)

SOSO3(g)3(g) + H+ H22OO(l)(l) �������� HH22SOSO4(l)4(l)

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOPROCESSO DAS CÂMARAS DE CHUMBOPROCESSO DAS CÂMARAS DE CHUMBO•• No processo de câmara de chumbo, diNo processo de câmara de chumbo, di óóxido de enxofre (gxido de enxofre (g áás) quente s) quente

entra no fundo de um reator chamado torre de entra no fundo de um reator chamado torre de GloverGlover , onde , onde éé lavado lavado com com vitriolvitriol nitroso (nitroso ( áácido sulfcido sulf úúrico com rico com óóxido nxido n íítrico, NO, e ditrico, NO, e di óóxido xido de nitrogênio, NOde nitrogênio, NO 22, dissolvidos) e misturado com , dissolvidos) e misturado com óóxido nxido n íítrico e trico e didi óóxido de nitrogênio; parte do SOxido de nitrogênio; parte do SO 22 éé oxidado a SOoxidado a SO 33 e e éé dissolvido dissolvido por lavagem para formar por lavagem para formar áácido de cido de GloverGlover (aproximadamente 78% (aproximadamente 78% HH22SOSO44). ).

•• Da torre de Da torre de GloverGlover , uma mistura de gases (incluindo SO, uma mistura de gases (incluindo SO 22 e SOe SO33, , nitrogênio, oxigênio e vapor) nitrogênio, oxigênio e vapor) éé transferido para uma câmara revestida transferido para uma câmara revestida com chumbo onde reage com mais com chumbo onde reage com mais áágua. A câmara deve ser grande, gua. A câmara deve ser grande, na forma de um cone truncado. na forma de um cone truncado. ÁÁcido sulfcido sulf úúrico rico éé formado por uma formado por uma sséérie complexa de rearie complexa de rea çções; condensa nas paredes e ões; condensa nas paredes e éé coletado no coletado no fundo da câmara. Pode haver de três a doze câmaras em uma sfundo da câmara. Pode haver de três a doze câmaras em uma s éérie; rie; os gases atravessam cada uma em sucessão. os gases atravessam cada uma em sucessão.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOPROCESSO DAS CÂMARAS DE CHUMBOPROCESSO DAS CÂMARAS DE CHUMBO•• O O áácido produzido nas câmaras, freqcido produzido nas câmaras, freq üüentemente chamado entemente chamado áácido de cido de

câmara ou câmara ou áácido de fertilizante, contcido de fertilizante, cont éém 62% a 68% Hm 62% a 68% H22SOSO44. Depois que . Depois que os gases tenham os gases tenham atravessassadoatravessassado as câmaras, eles passam em um as câmaras, eles passam em um reator chamado torre de Gayreator chamado torre de Gay --Lussac onde eles são lavados com Lussac onde eles são lavados com áácido concentrado resfriado (da torre de cido concentrado resfriado (da torre de GloverGlover ); os ); os óóxidos de xidos de nitrogênio e o dinitrogênio e o di óóxido de enxofre que não reagiu se dissolvem no xido de enxofre que não reagiu se dissolvem no áácido para formar o cido para formar o vitriolvitriol nitroso usado na torre de nitroso usado na torre de GloverGlover . Os gases . Os gases residuais normalmente são descarregados na atmosfer a. residuais normalmente são descarregados na atmosfer a.

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ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOPROCESSO DE CONTATOPROCESSO DE CONTATO•• Transporte do enxofre para a usinaTransporte do enxofre para a usina•• Fusão do enxofre e filtração para remover traços de cinzasFusão do enxofre e filtração para remover traços de cinzas•• Bombeamento e Bombeamento e atomizaçãoatomização do enxofre líquidodo enxofre líquido•• Secagem do ar de combustãoSecagem do ar de combustão•• Queima do enxofreQueima do enxofre•• Recuperação do calor do SORecuperação do calor do SO22 gasoso quente e resfriamento gasoso quente e resfriamento

do gásdo gás•• Purificação do SOPurificação do SO22 gasoso por filtração a quentegasoso por filtração a quente•• Oxidação do SOOxidação do SO22 a SOa SO33 em conversoresem conversores•• Controle de temperatura com transferência de calor para Controle de temperatura com transferência de calor para

assegurar elevados rendimentos em SOassegurar elevados rendimentos em SO33

•• Absorção do SO em ácido concentrado, a 98,5Absorção do SO em ácido concentrado, a 98,5--99,0%99,0%•• Resfriamento do ácido dos absorvedoresResfriamento do ácido dos absorvedores•• Bombeamento do ácido para o topo das torres de absorçãoBombeamento do ácido para o topo das torres de absorção

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO –– ENXOFREENXOFRE

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO –– USTULAÇÃO DE MINÉRIOSUSTULAÇÃO DE MINÉRIOS

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO –– ENXOFRE ENXOFRE –– DUPLA ABSORÇÃODUPLA ABSORÇÃO

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ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO -- CATALISADORCATALISADOR•• Um catalisador típico é constituído por Um catalisador típico é constituído por terra de diatomácea (terra de diatomácea (diatomitadiatomita) ) impregnada com mais de 7% de Vimpregnada com mais de 7% de V22OO55..

•• Têm vida longa, superior a 20 anos e não Têm vida longa, superior a 20 anos e não são sujeitos ao envenenamento, exceto são sujeitos ao envenenamento, exceto pelo pelo fluorfluor, que danifica o portador de , que danifica o portador de sílica.sílica.

•• As conversões são elevadas, até 99,8% As conversões são elevadas, até 99,8% nas usinas de absorção dupla.nas usinas de absorção dupla.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO -- EQUIPAMENTOSEQUIPAMENTOS

•• QUEIMADORES: Os processos de contato QUEIMADORES: Os processos de contato

e da câmara de chumbo usam as mesmas e da câmara de chumbo usam as mesmas

matériasmatérias--primas, isto é, enxofre ou primas, isto é, enxofre ou

alguns sulfetos metálicos. Depois de alguns sulfetos metálicos. Depois de

fundido, o enxofre é bombeado do tanque fundido, o enxofre é bombeado do tanque

depósito e depósito e nebulizadonebulizado no forno.no forno.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICO

PROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO -- EQUIPAMENTOSEQUIPAMENTOS

•• TRATAMENTO DO GÁS DO QUEIMADOR: O TRATAMENTO DO GÁS DO QUEIMADOR: O SOSO22 obtido no obtido no queimadorqueimador no processo de no processo de contato pode conter, além de poeiras, de contato pode conter, além de poeiras, de dióxido de carbono, do nitrogênio e do dióxido de carbono, do nitrogênio e do oxigênio, impurezas como cloro, arsênio e oxigênio, impurezas como cloro, arsênio e flúor. Para impedir a corrosão causada flúor. Para impedir a corrosão causada pelos gases é usual secar o ar de pelos gases é usual secar o ar de combustão do enxofre e o de oxidação de combustão do enxofre e o de oxidação de SOSO22. Essa secagem é feita em torres . Essa secagem é feita em torres contendo ácido sulfúrico 93contendo ácido sulfúrico 93--98%.98%.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOPROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO -- EQUIPAMENTOSEQUIPAMENTOS•• TROCADORES DE CALOR: Antes dos gases TROCADORES DE CALOR: Antes dos gases serem conduzidos ao primeiro estágio do serem conduzidos ao primeiro estágio do conversor, a temperatura é ajustada ao conversor, a temperatura é ajustada ao mínimo em que o catalisador eleva mínimo em que o catalisador eleva substancialmente a velocidade de reação, substancialmente a velocidade de reação, entre 410 e 440ºC. Os gases devem ser entre 410 e 440ºC. Os gases devem ser resfriados entre os estágios de catálise, para resfriados entre os estágios de catálise, para que a taxa de conversão seja elevada. Para que a taxa de conversão seja elevada. Para isto, podeisto, pode--se injetar a frio, ou usar caldeiras, se injetar a frio, ou usar caldeiras, superaquecedores de vapor ou trocadores de superaquecedores de vapor ou trocadores de calor calor multitubuladosmultitubulados. São trocadores . São trocadores constituídos por um cilindro vertical com constituídos por um cilindro vertical com vários tubos. O SOvários tubos. O SO33 circula pelos tubos e o circula pelos tubos e o SOSO22 circula ao redor dos tubos.circula ao redor dos tubos.

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICOPROCESSO DE CONTATO PROCESSO DE CONTATO -- EQUIPAMENTOSEQUIPAMENTOS•• CONVERSOR: É o coração da planta. Os gases CONVERSOR: É o coração da planta. Os gases são resfriados sucessivamente entre os são resfriados sucessivamente entre os quatro estágios. A conversão do SOquatro estágios. A conversão do SO22 a SOa SO33leva em conta que:leva em conta que:•• O equilíbrio varia inversamente com a O equilíbrio varia inversamente com a temperatura e de maneira direta com a razão temperatura e de maneira direta com a razão OO22/SO/SO22;;

•• A velocidade da reação é uma função direta da A velocidade da reação é uma função direta da temperatura;temperatura;

•• A composição e a razão entre a quantidade de A composição e a razão entre a quantidade de catalisador e a quantidade de SOcatalisador e a quantidade de SO33 formado formado afetam a velocidade de conversão ou a cinética afetam a velocidade de conversão ou a cinética da reação;da reação;

•• A remoção do SOA remoção do SO33 provoca a conversão de provoca a conversão de maior quantidade de SOmaior quantidade de SO22.. Conversor a 4 etapasConversor a 4 etapas

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Conversor a 4 etapasConversor a 4 etapas

ÁCIDO SULFÚRICOÁCIDO SULFÚRICONo processo químico de produção do ácido sulfúrico / No processo químico de produção do ácido sulfúrico / oleumoleum reconhecemreconhecem--se três passos se três passos

fundamentais:fundamentais:1. 1. secagem do ar e queima do enxofresecagem do ar e queima do enxofre2. 2. conversão do dióxido de enxofre em conversão do dióxido de enxofre em trióxidotrióxido de enxofrede enxofre3. 3. absorção do absorção do trióxidotrióxido de enxofre.de enxofre.Passo1 Passo1 O ar é filtrado e convergido por uma torre de secagem para a remO ar é filtrado e convergido por uma torre de secagem para a remoção de umidade. oção de umidade.

Como fluido de secagem usaComo fluido de secagem usa--se o próprio ácido sulfúrico produzido no processo. O se o próprio ácido sulfúrico produzido no processo. O ar comprimido e seco entra num forno refratário ar comprimido e seco entra num forno refratário alimentado continuamente com alimentado continuamente com enxofre no estado liquido. Neste forno ocorre a queima do enxofrenxofre no estado liquido. Neste forno ocorre a queima do enxofre, ou seja, a e, ou seja, a conversão química do enxofre conversão química do enxofre em dióxido de enxofre. O ar de combustão e em dióxido de enxofre. O ar de combustão e o o dióxido de enxofre são resfriados dióxido de enxofre são resfriados para poder ser convertido na seqüência em para poder ser convertido na seqüência em trióxidotrióxido de enxofre. Na operação unitária de resfriamento obtémde enxofre. Na operação unitária de resfriamento obtém--se vapor.se vapor.

Passo 2Passo 2É o coração É o coração catalítico do processo. A conversão química é exotérmica e catalítico do processo. A conversão química é exotérmica e

reversível. reversível. Para atender Para atender a maior conversão possível do dióxido de enxofre em a maior conversão possível do dióxido de enxofre em trióxidotrióxido de enxofre e atender os limites de emissão atmosféricos , a conde enxofre e atender os limites de emissão atmosféricos , a conversão é versão é feita em quatro estágios, resfriandofeita em quatro estágios, resfriando--se o se o fluxo de gases fluxo de gases na saída de cada estágio. na saída de cada estágio. Antes de entrar no quarto estágio de conversão química o Antes de entrar no quarto estágio de conversão química o trióxidotrióxido de enxofre de enxofre precisa sair precisa sair do sistema.do sistema.

Passo 3Passo 3Após o terceiro estágio o fluxo de gases é direcionado para uma Após o terceiro estágio o fluxo de gases é direcionado para uma torre de absorção onde torre de absorção onde

o o tríóxidotríóxido de enxofre é removido do sistema pela extração com ácido sulfúrde enxofre é removido do sistema pela extração com ácido sulfúrico. O ico. O fluxo de gases agora contendo baixa concentração de fluxo de gases agora contendo baixa concentração de dióxido de enxofre é dióxido de enxofre é reaquecido e conduzido de voltareaquecido e conduzido de volta para o quarto estágio do coração catalítico do para o quarto estágio do coração catalítico do processo. O processo. O fluxo de gases contendo fluxo de gases contendo trióxidotrióxido de enxofre obtido flui para a última de enxofre obtido flui para a última torre de absorção onde é removido do sistema pela absorção com átorre de absorção onde é removido do sistema pela absorção com ácido sulfúrico. A cido sulfúrico. A adição de adição de água água nas torres de absorção permite conduzir nas torres de absorção permite conduzir a planta a planta para produção para produção das quantidades desejadas de ácido sulfúrico e das quantidades desejadas de ácido sulfúrico e oleumoleum. O ácido diluído proveniente . O ácido diluído proveniente da secagem do ar é conduzido para as torres de absorçãoda secagem do ar é conduzido para as torres de absorção