ENXOFRE PROCESSOS QUMICOS INDUSTRIAIS I uma das matrias-primas bsicas mais matriasimportantes da indstria qumica. Existe na natureza em forma livre e combinado em minrios, como a pirita (FeS2). Constituinte do petrleo e do gs natural (na forma de H2S). Principal aplicao: fabricao de cido sulfrico, matria-prima bsica para matriamuitas indstrias qumicas.

CIDO SULFRICO

ENXOFRE

ENXOFRE O enxofre j era conhecido dos alquimistas (amarelo-mstico). (amarelo Em ritos pagos antigos, era queimado para espantar os maus espritos. Os fumos eram usados para alvejar tecidos e palha. O enxofre pode ser obtido, tambm, de rochas sulfurosas calcita contendo enxofre. Nesses depsitos naturais, dep extrado de forma semelhante ao extra petrleo, injetando-se ar quente petr injetandocomprimido e gua quente para fundir o enxofre.

EXTRAO DE ENXOFRE

ENXOFRE O enxofre pode ser separado do sulfeto de hidrognio obtido na purificao do gs natural ou do gs de coqueria e nas refinarias de petrleo. O processo Claus para recuperao de Claus enxofre baseado em duas reaes: H2S + 3/2 O2 SO2 + H2O SO2 + H2S Fe2O3

3 S + 2 H 2O

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ENXOFREH2S + 3/2 O2 H2S + 3/2 O2 SO2 + H2O SO2 + H2O

CIDO SULFRICO o produto qumico mais produzido no mundo e seu consumo, assim como a produo de ao e de energia eltrica, pode ser utilizado para indicar a prosperidade de uma nao. Dentre suas aplicaes, a que mais se destaca a produo de fertilizantes, sendo os fertilizantes fosfatados o de maior importncia.

SO2 + H2S SO2 + H2S

3 S + 2 H2O 3 S + 2 H2O

CIDO SULFRICOHISTRICO O cido sulfrico provavelmente conhecido antes do sculo XVI. sulf s Foi preparado por Johann Van Helmont (1600) por destilao de destila vitriol verde (sulfato de ferro III) ou de vitriol azul (sulfato de cobre III) e pela queima do enxofre. Quando aquecidos, os sulfatos de ferro e ferro de cobre decompem-se a xidos, liberando gua e trixido de decompemtri enxofre. A gua e o trixido de enxofre reagem produzindo o cido tri sulfrico. Este mtodo popularizou-se pela Europa atravs das sulf m popularizouatrav tradues dos tratados e livros islmicos por alquimistas europeus, tradu como o alemo Albertus Magnus, no sculo XIII. Da a origem do Magnus, s Da nome de leo de vitriol, esprito de vitriol fazendo aluso ao hoje vitriol, esp conhecido cido sulfrico. sulf A primeira demanda industrial principal para cido sulfrico foi o sulf processo Leblanc de manufatura do carbonato de sdio s (desenvolvido em 1790).

CIDO SULFRICOHISTRICO No sculo XVII, o qumico teuto-holands Johann Glauber preparou o s qu teutocido sulfrico pela queima de enxofre com salitre (KNO3, nitrato de sulf potssio), na presena de vapor de gua. Com a decomposio do pot presen decomposi salitre, h a oxidao de enxofre a SO3 que , combinado gua, forma h oxida cido sulfrico. Em 1736, Joshua Ward, um farmacutico de Londres, sulf Ward, usou este mtodo para comear a primeira produo de cido m come produ sulfrico em larga escala. sulf Foi logo substitudo pelo processo de cmaras de chumbo, inventado substitu por John Roebuck em 1746 e desde ento foi melhorado por muitos outros. O cido sulfrico produzido pelo mtodo de Roebudk tinha uma sulf m concentrao de apenas 35-40%. Refinamentos posteriores pelo concentra 35qumico francs Joseph-Louis Gay Lussac e pelo qumico britnico qu Josephqu John Glover melhoraram a concentrao para 78%. concentra

CIDO SULFRICOHISTRICO No entanto, para a fabricao de certos pigmentos e outros fabrica processos qumicos, era necessrio cido sulfrico mais qu necess sulf concentrado e, ao longo do sculo XVIII isso s podia ser feito pela s s destilao seca de minerais, de modo similar aos processos originais destila da alquimia. Assim, a pirita (FeS2, dissulfeto de ferro) era aquecida ao ar para formar sulfato de ferro (II), FeSO4, que era oxidado por aquecimento adicional ao ar para formar sulfato de ferro (III), Fe2(SO4)3 que, quando aquecido at 480C, decompunha o xido de fero (III) e trixido de at 480 tri enxofre, que finalmente poderia ser borbulhado em gua gerando cido sulfrico em qualquer concentrao. sulf concentra O processo de contato foi desenvolvido em 1830 por Peregrine Phillips na Inglaterra; era pouco usado at uma necessidade por at cido concentrado surgir, particularmente para a produo de tintas produ orgnicas sintticas. sint

CIDO SULFRICOUTILIZAES cido sulfrico um das substncias qumicas industriais mais sulf qu importantes. O uso principal de cido sulfrico est na produo de fertilizantes, sulf est produ por exemplo, superfosfatos e sulfato de amnio. extensamente usado no produo de substncias qumicas como, produ qu por exemplo: cido clordrico, cido ntrico, sulfatos, detergentes clor n sintticos, tintas e pigmentos, explosivos e drogas. sint usado no refino de petrleo para retirar impurezas da gasolina e petr outros produtos. cido sulfrico usado em metalurgia, por exemplo, conservando sulf (limpando) ferro e ao antes da laminao com estanho ou zinco. a lamina Rayon feito com cido sulfrico. sulf Serve como o eletrlito na bateria de chumbo, usado em automveis eletr autom (contendo aproximadamente 33% H2SO4 e com massa especfica de espec aproximadamente 1,25, chamado freqentemente cido de bateria). freq

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CIDO SULFRICOLEUM - OV O cido sulfrico fumegante tambm conhecido como leum e corresponde ao cido sulfrico no diludo em gua, mas misturado a SO3. Quando adicionado de gua, o SO3 contido nesta soluo reage com a gua, conforme a equao apresentada a seguir: SO3 + H2O H2SO4 A caracterizao do leum realizada atravs da porcentagem mssica de SO3 na mistura. Por exemplo: OV 28% (28% de SO3 + 72% H2SO4)

CIDO SULFRICOGRAU BAUM A denominao grau Baum (B) utilizada (B) comercialmente para indicar a concentrao do cido sulfrico. Essa grandeza definida a partir da densidade a 60F (15,6C) em relao gua na mesma temperatura da soluo aquosa do cido sulfrico, de acordo com a equao:

B = 145

145 densidade

CIDO SULFRICOPROCESSO DAS CMARAS DE CHUMBO Produz cido sulfrico entre 50 e 60B 60B (62-78%). (62 As plantas so operadas continuamente at que se destruam. Tem sido usado em fbricas de fertilizantes. PROCESSO DE CONTATO Produz cido sulfrico a 98-100% e 98oleum. oleum. Inicialmente utilizava platina como catalisador, substitudo por vandio.

CIDO SULFRICOREAES

S(g) + O2(g)

SO2(g) SO3(g)

SO2(g) + O2(g) SO3(g) + H2O(l)

H2SO4(l)

CIDO SULFRICOPROCESSO DAS CMARAS DE CHUMBO No processo de cmara de chumbo, dixido de enxofre (gs) quente di (g entra no fundo de um reator chamado torre de Glover, onde lavado Glover, com vitriol nitroso (cido sulfrico com xido ntrico, NO, e dixido ( sulf n di de nitrognio, NO2, dissolvidos) e misturado com xido ntrico e n dixido de nitrognio; parte do SO2 oxidado a SO3 e dissolvido di por lavagem para formar cido de Glover (aproximadamente 78% H2SO4). Da torre de Glover, uma mistura de gases (incluindo SO2 e SO3, Glover, nitrognio, oxignio e vapor) transferido para uma cmara revestida com chumbo onde reage com mais gua. A cmara deve ser grande, na forma de um cone truncado. cido sulfrico formado por uma sulf srie complexa de reaes; condensa nas paredes e coletado no rea fundo da cmara. Pode haver de trs a doze cmaras em uma srie; s os gases atravessam cada uma em sucesso.

CIDO SULFRICOPROCESSO DAS CMARAS DE CHUMBO O cido produzido nas cmaras, freqentemente chamado cido de freq cmara ou cido de fertilizante, contm 62% a 68% H2SO4. Depois que cont os gases tenham atravessassado as cmaras, eles passam em um reator chamado torre de Gay-Lussac onde eles so lavados com Gaycido concentrado resfriado (da torre de Glover); os xidos de Glover); nitrognio e o dixido de enxofre que no reagiu se dissolvem no di cido para formar o vitriol nitroso usado na torre de Glover. Os gases Glover. residuais normalmente so descarregados na atmosfera.

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CIDO SULFRICOPROCESSO DE CONTATO Transporte do enxofre para a usina Fuso do enxofre e filtrao para remover traos de cinzas Bombeamento e atomizao do enxofre lquido Secagem do ar de combusto Queima do enxofre Recuperao do calor do SO2 gasoso quente e resfriamento do gs Purificao do SO2 gasoso por filtrao a quente Oxidao do SO2 a SO3 em conversores Controle de temperatura com transferncia de calor para assegurar elevados rendimentos em SO3 Absoro do SO em cido concentrado, a 98,5-99,0% 98,5Resfriamento do cido dos absorvedores Bombeamento do cido para o topo das torres de absoro

CIDO SULFRICO

PROCESSO DE CONTATO ENXOFRE

CIDO SULFRICO

CIDO SULFRICO

CIDO SULFRICO

CIDO SULFRICO

PROCESSO DE CONTATO USTULAO DE MINRIOS

PROCESSO DE CONTATO ENXOFRE DUPLA ABSORO

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CIDO SULFRICOPROCESSO DE CONTATO - CATALISADOR Um catalisador tpico constitudo por terra de diatomcea (diatomita) (diatomita) impregnada com mais de 7% de V2O5. Tm vida longa, superior a 20 anos e no so sujeitos ao envenenamento, exceto pelo fluor, que danifica o portador de fluor, slica. As converses so elevadas, at 99,8% nas usinas de absoro dupla.

CIDO SULFRICOPROCESSO DE CONTATO - EQUIPAMENTOS QUEIMADORES: Os processos de contato e da cmara de chumbo usam as mesmas matrias-primas, isto , enxofre ou matriasalguns sulfetos metlicos. Depois de fundido, o enxofre bombeado do tanque depsito e nebulizado no forno.

CIDO SULFRICOPROCESSO DE CONTATO - EQUIPAMENTOS TRATAMENTO DO GS DO QUEIMADOR: O SO2 obtido no queimador no processo de contato pode conter, alm de poeiras, de dixido de carbono, do nitrognio e do oxignio, impurezas como cloro, arsnio e flor. Para impedir a corroso causada pelos gases usual secar o ar de combusto do enxofre e o de oxidao de SO2. Essa secagem feita em torres contendo cido sulfrico 93-98%. 93-

CIDO SULFRICOPROCESSO DE CONTATO - EQUIPAMENTOS TROCADORES DE CALOR: Antes dos gases serem conduzidos ao primeiro estgio do conversor, a temperatura ajustada ao mnimo em que o catalisador eleva substancialmente a velocidade de reao, entre 410 e 440C. Os gases devem ser resfriados entre os estgios de catlise, para que a taxa de converso seja elevada. Para isto, pode-se injetar a frio, ou usar caldeiras, podesuperaquecedores de vapor ou trocadores de calor multitubulados. So trocadores multitubulados. constitudos por um cilindro vertical com vrios tubos. O SO3 circula pelos tubos e o SO2 circula ao redor dos tubos.

CIDO SULFRICOPROCESSO DE CONTATO - EQUIPAMENTOS CONVERSOR: o corao da planta. Os gases so resfriados sucessivamente entre os quatro estgios. A converso do SO2 a SO3 leva em conta que: O equilbrio varia inversamente com a temperatura e de maneira direta com a razo O2/SO2; A velocidade da reao uma funo direta da temperatura; A composio e a razo entre a quantidade de catalisador e a quantidade de SO3 formado afetam a velocidade de converso ou a cintica da reao; A remoo do SO3 provoca a converso de maior quantidade de SO2.

Conversor a 4 etapas

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Conversor a 4 etapas

CIDO SULFRICONo processo qumico de produo do cido sulfrico / oleum reconhecem-se trs passos reconhecemfundamentais: 1. secagem do ar e queima do enxofre 2. converso do dixido de enxofre em trixido de enxofre 3. absoro do trixido de enxofre. Passo1 O ar filtrado e convergido por uma torre de secagem para a remoo de umidade. remoo Como fluido de secagem usa-se o prprio cido sulfrico produzido no processo. O usaar comprimido e seco entra num forno refratrio alimentado continuamente com enxofre no estado liquido. Neste forno ocorre a queima do enxofre, ou seja, a enxofre, converso qumica do enxofre em dixido de enxofre. O ar de combusto e o dixido de enxofre so resfriados para poder ser convertido na seqncia em trixido de enxofre. Na operao unitria de resfriamento obtm-se vapor. obtmPasso 2 o corao cataltico do processo. A converso qumica exotrmica e reversvel. Para atender a maior converso possvel do dixido de enxofre em trixido de enxofre e atender os limites de emisso atmosfricos , a converso converso feita em quatro estgios, resfriando-se o fluxo de gases na sada de cada estgio. resfriandoAntes de entrar no quarto estgio de converso qumica o trixido de enxofre precisa sair do sistema. Passo 3 Aps o terceiro estgio o fluxo de gases direcionado para uma torre de absoro onde o trxido de enxofre removido do sistema pela extrao com cido sulfrico. O sulfrico. fluxo de gases agora contendo baixa concentrao de dixido de enxofre reaquecido e conduzido de volta para o quarto estgio do corao cataltico do processo. O fluxo de gases contendo trixido de enxofre obtido flui para a ltima torre de absoro onde removido do sistema pela absoro com cido sulfrico. A cido adio de gua nas torres de absoro permite conduzir a planta para produo das quantidades desejadas de cido sulfrico e oleum. O cido diludo proveniente oleum. da secagem do ar conduzido para as torres de absoro

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