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TÓPICOS SELECTOS DE PROCESOS QUÍMICOS

INDUSTRIALES

PROCESO DE ACIDO SULFURICO

Ing. Juan Medina

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO 

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

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 Ácido sulfúrico

Importancia del ácido sulfúrico

Es el !roduc"o #u$%ico de %a&or !roducci'n aescala %undial

Es una %edida del !o"encial #u$%ico(indus"rial

de un !a$s Ácido fuer"e) fi*o) de +a*o !recio Se u"ili,a !rinci!al%en"e en la indus"ria

#u$%ica co%o reac"i-o en diferen"es !rocesos

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 Ácido sulfúrico

Usos

Uso Porcen"a*e

Fer"ili,an"es /0

Refinaci'n !e"r'leo 0

Me"alurgia 1

Co%!ues"os inorg2nicos 1

Co%!ues"os org2nicos 1

Pul!a & !a!el

3ra"a%ien"o de agua

O"ros 4

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 Ácido sulfúrico 4

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 Ácido sulfúrico 1

Productos comerciales

Concen"raci'n Ácido de +a"er$as5 )16

 Ácido !ara fer"ili,an"es5 /)6 Reac"i-o5 706

Pure,a 38cnico 9fer"ili,an"es) %e"alurgia: Puro 9+a"er$as) !roduc"os org2nicos:

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ESQUEMA GENERAL DEL PROCESOESQUEMA GENERAL DEL PROCESO

ESQUEMA GENERAL DEL PROCESOESQUEMA GENERAL DEL PROCESO

 

Azufre

Acido Sulfúrico y Oleu

A!u" de #roce$o

Dio%ido de Azufre

Aire A&o$f'rico

PLA;3A DE ACIDO

SULFURICO < OLEUM

PLA;3A DE ACIDO

SULFURICO < OLEUM

(cido $ulfúrico

(cido $ulfúrico

Di)%ido de "zufre

Di)%ido de "zufre

Azufre

Azufre

A!u"

A!u"

Aire

Aire

El proceso consta de tres etapas:

1. Fundición de azufre y secado de aire

2. Producción de SO2 y conversión

3. Producción de ácido sulfúrico 

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 Ácido sulfúrico =

Procesos de Fabricacion

O+"enci'n de SO9g:) a !ar"ir de5 A,ufre

Sulfuros de %e"alurgias no(ferrosas Ácido sulf>$drico 9gas na"ural & !e"r'leo: Recicla*e de 2cido sulfúrico

O?idaci'n SO9g:→

 SO.9g: M8"odo de las c2%aras de !lo%o M8"odo de con"ac"o

 A+sorci'n de SO.9g: !or agua

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  PROCESO DE FABRICACIONPROCESO DE FABRICACION

L" co*u$&i)+L" co*u$&i)+ 

L" o%id"ci)+ c"&"l,&ic"L" o%id"ci)+ c"&"l,&ic"  L" "*$orci)+L" "*$orci)+ 

MATERIAS PRIMAS

@  AUFREB SULFUROS ME3ALICOS) SULFURO DE  IDROE;O@  AIRE@  AUA

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PROCESO DE ACIDO SULFURICOLa fa+ricaci'n de 2cido sulfúrico in-olucra "res

E"a!as

. eneraci'n de di'?ido de a,ufre 9SO:.. Con-ersi'n de SO a "ri'?ido de a,ufre..  A+sorci'n del "ri'?ido de a,ufre 9SO: en

una soluci'n de agua !ara for%ar el 2cidosulfúrico

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 Ácido sulfúrico

El !roceso es"2 for%ado !or una "orre de secado de aire con 2cido) ela,ufre es in&ec"ado al >orno & se !roduce la reacci'n a una "e%!era"ura

de GF. La reacci'n es %u& e?o"8r%ica !or lo "an"o losgases son enfriados en una caldera de recu!eraci'n de -a!or) el -a!orde al"a !resi'n generado es u"ili,ado !ara i%!ulsar los co%!resores &so!ladores.

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 Ácido sulfúrico

OHIDACI; DE DIHIDO DE AUFRE

En el Proceso de Con"ac"o se u"ili,a un ca"ali,ador de Pen"'?ido de -anadio) lareacci'n es e?o"8r%ica) se u"ili,an %úl"i!les E"a!as con enfria%ien"o in"er%edio& un sis"e%a de do+le colu%na de a+sorci'n. La in"egraci'n de calor !er%i"erecu!erar el calor !roducido en las reacciones e?o"8r%icas

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 Ácido sulfúrico

OHIDACI; DE DIHIDO DE AUFRE CO; ASORCI; DE SOI;3ERE3APA

De+ido al efec"o de la "e%!era"ura so+re la reacci'n) son u"ili,ados %úl"i!leslec>os de ca"ali,ador con enfria%ien"o in"er%edio. Adicional%en"e) co%o la!resi'n !arcial de SO au%en"a la reacci'n es li%i"ada. Es"o fue solucionadore%o-iendo SO des!u8s de la "ercera e"a!a !ara lle-ar la reacci'n aco%!le"aci'n

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 Ácido sulfúrico

 ASORCIO;

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 Ácido sulfúrico 4

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 Ácido sulfúrico 1

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 Ácido sulfúrico /

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 Ácido sulfúrico =

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 Ácido sulfúrico 0

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 Ácido sulfúrico 7

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DIAGRAMA DE -LOQUES DEL PROCESO

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 Ácido sulfúrico

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Generación de Anhídrido SulfurosoGeneración de Anhídrido Sulfuroso

En las fundiciones es"o se logra duran"e losEn las fundiciones es"o se logra duran"e los!rocesos de fusi'n de %inerales sulfurados.!rocesos de fusi'n de %inerales sulfurados.

La reacci'n general #ue descri+e es"e !rocesoLa reacci'n general #ue descri+e es"e !rocesose re!resen"a de la siguien"e for%a 5se re!resen"a de la siguien"e for%a 5

S K O ((( SOS K O ((( SO

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ConersiónConersión

En es"a e"a!a el SO reacciona con o?$genoEn es"a e"a!a el SO reacciona con o?$genoen !resencia de una sus"ancia #ue ca"ali,a laen !resencia de una sus"ancia #ue ca"ali,a lareacci'n en condiciones a!ro!iadas dereacci'n en condiciones a!ro!iadas de

"e%!era"ura. Es"e !roceso es"a descri"o !or"e%!era"ura. Es"e !roceso es"a descri"o !orla siguien"e reacci'n5la siguien"e reacci'n5

SO. / 01. O. 2223 SO4SO. / 01. O. 2223 SO4

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A!sorción del Anhídrido Sulf"ricoA!sorción del Anhídrido Sulf"rico

En es"a e"a!a el SO !roducido es !ues"o enEn es"a e"a!a el SO !roducido es !ues"o encon"ac"o con una soluci'n acuosa de 2cidocon"ac"o con una soluci'n acuosa de 2cidosulfúrico) de es"e %odo el SO es a+sor+idosulfúrico) de es"e %odo el SO es a+sor+ido

!or el agua au%en"ando la concen"raci'n de!or el agua au%en"ando la concen"raci'n de2cido. La siguien"e ecuaci'n descri+e la2cido. La siguien"e ecuaci'n descri+e lareacci'n #u$%ica5reacci'n #u$%ica5

SO K O ((( SO4SO K O ((( SO4

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 Ácido sulfúrico 1

Diagra%a del !roceso

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 Ácido sulfúrico /

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F

3orre de

Secado

F

Fundidor de

 A,ufre

F

ue%ador de

 A,ufre

F4NN

F4 4C

QAPOR F1

Con-er"idor 

de as

F/

F=

QAPOR

In"erca%+iador

De Calor 

Enfriado !or Agua

F0

Calen"ador de

 Agua de Ali%en"aci'n

      C     a      l      d     e     r     a

In"erca%+iador 

de Calor F7

3orre de

Oleu%

F

F4

Enfriadores de

 Acido Enfriados

!or Agua

F

3an#ue Al%ac.

de Oleu%

F7

OLEUM

3orre de

 Acido al 706

F

Enfriador de Acido Enfriado

!or Agua

F=

F

F

3an#ue Al%ac.

 Acido al 706

F

F/

F0

 AUA DE DILUCIO;

F1

F

F

F4 ACIDO SULFURICO

 AL 706

Enfriador de Acido

Enfriado !or Agua

Reciclo de Acido

 Acido Sulfúrico al 706

 AIRE

 AUFRE

  n F4N

  nF4NN 4

DIARAMA DE FLUJOS DEL PROCESO DE CO;3AC3O PARA LA PRODUCCIO; DE ACIDO SULFURICO

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 Ácido sulfúrico 0

Producción de SO2 por tostación

Minerales !ir$"icos La !iri"a 9FeS: !ul-eri,ada

se #ue%a en !resencia deaire a "e%!era"uras cercanasa C & se !roduce SO 

& '?idos de >ierro El SO !roducido se

encuen"ra con"a%inado con!ol-o) >u%edad. El gas de+eser so%e"ido a -arias e"a!as

de !urificaci'n an"es deali%en"arlo a o?idaci'nca"al$"ica.

• FeS2 Pirita

• ZnS Esfalerita o blenda

• CuFeS2  Calcopirita

• FeS Pirrotita

• FeZnS2  Esfalerita

• PbS Galena• HgS Cinabrio

• Cu2S Calcosina

• CuS Covellita

• Cu3FeS3  Bornita

• AsFeS ispi!uel

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 Ácido sulfúrico 7

Método de contacto

Es el u"ili,ado ac"ual%en"e Produce 2cido 70(776 O?idaci'n de SO a SO. en reacci'n

ca"al$"ica >e"erog8nea) con QO1 co%oca"ali,ador 

3res e"a!as

De!uraci'n de gases de en"rada Reacci'n ca"al$"ica A+sorci'n de SO.

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 Ácido sulfúrico

Depuración de gases

Es!ecial%en"e necesaria cuando el SO !ro-iene de "os"aci'n de !iri"as

I%!ure,as a eli%inar 

Pol-o AsO. aluros Agua

 Al en"rar al con-er"idor) el SO "ieneconcen"raci'n de (6 & "e%!era"ura4C

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 Ácido sulfúrico

on!ertidor 

Reacci'n5

SO9g: K O9g: → SO9g:∆Hº   (71.1 TJ%ol

Cons"an"e de e#uili+rioTP  !SO !SOV!O.1

Con-ersi'n

!resi'n "e%!era"ura -elocidad

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 Ácido sulfúrico

Operación del con!ertidor "I#

E+fri"ie+&oe+&re e&"#"$

C"&"liz"dor 5.O6$o*rezeoli&"$

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 Ácido sulfúrico

SO# $%&'$(&)C

$ *++,-./

( *+(./

#

%

$ on!ersión %&'%($  ) * %+('%,( -

$ on!ersión %&'%($  ) *.,('.(& -

$ on!ersión /('0&$

  ) * (2& -

$ on!ersión /('0&$

  ) * .,('.(( -

In".

In".

Operación del con!ertidor "II#

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 Ácido sulfúrico 4

Doble contacto

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 Ácido sulfúrico 1

1bsorción de SO,

Reacci'n5 SO.9g:K O9l: → SO49l:

∆ (07 TJ%ol

La reacci'n direc"a no se u"ili,a) !or#ue el fuer"edes!rendi%ien"o de calor lle-a a e+ullici'n lasoluci'n

El SO. se a+sor+e en 2cido sulfúrico 706

En e?ceso de SO.) !uede for%arseSO4VSO. 9'leu% 6:

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 Ácido sulfúrico /

1spectos ambientales

Las e%isiones de SO9g:) SO9g: & -a!or de SO4 re!resen"an los !rinci!ales riesgos a%+ien"ales

En "odos los casos) !ueden con"ri+uir a la llu-ia 2cida

Se "o%a co%o referencia de con"a%inaci'n lacan"idad de SOSO li+erado a la a"%'sfera) !orunidad de !roducci'n de 2cido sulfúrico

En escala glo+al) las !lan"as de !roducci'n de 2cidosulfúrico no re!resen"an la con"ri+uci'n !rinci!al a lallu-ia 2cida Las !lan"as de generaci'n de energ$a el8c"rica #ue

u"ili,an co%+us"i+les f'siles son la fuen"e !rinci!al

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5o&or"+&i Me&"i$ C"7""r8uill" S9A9Ca*a%ar#uilla es el segundo !roduc"or de 2cido sulfúrico en el Perú. Enlos úl"i%os nue-e aWos) su !roducci'n >a "enido un creci%ien"o!ro%edio anual del 46) & desde el aWo = "iene una !ar"ici!aci'n!ro%edio del 16 de "o"al !roducido en el !a$s. Es i%!or"an"e%encionar #ue en"re & /)Ca*a%ar#uilla !rodu*o alrededor del 46 de la !roducci'n nacional de2cido sulfúrico.En el la !roducci'n au%en"' >as"a alcan,ar a!ro?i%ada%en"e

1) 3M) de+ido a la a%!liaci'n de la ca!acidad de la refiner$a de,inc Ca*a%ar#uilla. Es"a o+ra de%and' una in-ersi'n de USX1%illones) !ero >a !er%i"ido lograr una !roducci'n de dic>o %e"al) de) 3M al aWo.La refiner$a) u+icada en C>osica) fue cons"ruida en70 !or el Es"ado !eruano) !ero "ras su !ri-a"i,aci'n en 771) fue

ad#uirida inicial%en"e !or el consorcio for%ado !or Co%inco & Maru+eni)& en el 4) conuna ca!acidad de !roducci'n de 1 %il 3M de ,inc!or aWo) fue co%!rada !or la +rasileWa Qo"oran"i%Me"ais. Es"e gru!o es un conglo%erado e%!resarial del sec"or del n$#uel& el ,inc) & "iene unidades de!roducci'n en rasil) C>ina) USA & Perú.

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Sou&:er+ Perú Co##er Cor#or"&io+ ;SPCCa "enido un creci%ien"o !ro%edio anual del 6) & en el úl"i%o #uin#uenio)creci' al ri"%o del /6!ro%edio anual. Desde el aWo =) "iene una !ar"ici!aci'n !ro%edio del =16

del "o"al del 2cido sulfúrico#ue se !roduce en el !a$s) >a+iendo llegado a alcan,ar el =06 duran"e el7.El 2cido sulfúrico lo o+"iene de la !lan"a de 2cido de las fundiciones de co+rede Ilo) a !ar"ir de los gasesde a,ufre #ue !roducen los !rocesos de fusi'n & "os"aci'n de losconcen"rados de co+re.Es"e !roduc"o "iene di-ersas a!licaciones) en"re las #ue des"acan el !rocesode li?i-iaci'n de co+re) eluso co%o fer"ili,an"e en la agricul"ura) el "ra"a%ien"o de aguas) la !roducci'nde ali%en"os) e"c.Se es!era #ue con el inicio de las o!eraciones de su !ro&ec"o 3$a Mar$a & lae?!ansi'n de 3o#ue!ala) la

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 Ácido sulfúrico 4

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