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PROCESSOS INDUSTRIAIS INORGÂNICOS PROCESSO INDUSTRIAL DO ÁCIDO SULFÚRICO Prof. MBA Renato Mariano QUÍMICA INDUSTRIAL I - UNILINS.

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1 PROCESSOS INDUSTRIAIS INORGÂNICOS PROCESSO INDUSTRIAL DO ÁCIDO SULFÚRICO Prof. MBA Renato Mariano QUÍMICA INDUSTRIAL I - UNILINS

2 Á CIDO SULFÚRICO O ácido sulfúrico é um ácido mineral forte obtido através da reação entre enxofre, oxigênio e água; Fórmula Química: H 2 SO 4 ; Cor: Límpido e incolor; Aparência: Líquido Viscoso; Ponto de Fusão: 10,31 °C; Densidade: 1,8302 g/cm 3 (solução); Solubilidade: Totalmente miscível em Água;

3 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 SO 3 na obtenção do ácido sulfúrico no H 2 S 2 O 7, conhecido como ácido sulfúrico Fumegante ou oleum.

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5 C ENTROS PRODUTORES DE Á CIDO S ULFÚRICO

6 PRODUÇÃO MUNDIAL DE ÁCIDO SULFÚRICO

7 P ROCESSO I NDUSTRIAL Á CIDO S ULFÚRICO O ácido sulfúrico pode ser obtido industrialmente por duas tecnologias distintas: 1º Processo de Câmara de Chumbo (Roebuck de Birmingham, Inglaterra ); 2ª Processo de Contato (Phillips, Inglês – 1831).

8 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.

9 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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11 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 ;

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13 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;

14 P ROCESSO 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%.

15 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 SO 2 gasoso quente e resfriamento do gás; Purificação do SO 2 gasoso por filtração a quente; Oxidação do SO 2 a SO 3 em conversões (catalise); Controle de temperatura com transferência de calor para assegurar elevados rendimentos de SO 3 ; Absorção de SO 3 em ácido concentrado, a 98,5 – 99%; Resfriamento do ácido dos absorvedores; Bombeamento do ácido para o topo das torres de absorção.

16 F LUXOGRAMA DO PROCESSO

17 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:

18 A dissolução direta do SO 3 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 formando ácido sulfúrico concentrado.

19 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 SO 2 não convertidos pelos fumos de enxofre nas chaminés;

20 C ONVERSOR A 4 ETAPAS

21 Distribuição típica de massa de catalisador para o conversor SO 2 /SO 3, com a conversão aproximada para cada estágio (MCKETTA, 1982)

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23 E LIMINADOR DE NÉVOA B RINK

24 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 SO 2 formado por quilograma de óleo queimado; b. Que volume este gás irá ocupar quando medido em condições atmosféricas ambiente( 25ºC e 1 atm).

25 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 H 2 SO 4 (l), qual deve ser a quantidade de SO 3 impuro que deverá ser produzida nesta planta.


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