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ÁCIDO SULFÚRICOUniversidade Federal do AmazonasTecnologia InorgânicaProf. Dr. Neila BragaArthur M. L.
Ácido Sulfúrico (H2SO4)• O acido sulfúrico é uma das substancias químicas mais
produzidas no Brasil e em todo o mundo.• A produção global anual estimada está em torno de 170
milhões de Toneladas.• Destinado em sua grande maioria ao preparo de
fertilizantes. O maior produtor do país, a Vale Fertilizantes, sequer o comercializa atualmente, pois consome integralmente os 4 milhões de toneladas que gera a cada ano.
Fonte: http://www.quimica.com.br/pquimica/2970/acidos-demanda-cresce-e-incentiva-producao-local-a-investir/2/
Produção Mundial Ácido Sulfúrico
Fonte: Empresa BASF, 2008.
Historia da Industria do Ácido• A produção de ácido sulfúrico é um dos processos industriais
mais antigos. Descoberto por um alquimista persa no século 10.• Salitre (NaNO3) e Enxofre era misturado em um container de
vidro e queimado em uma atmosfera húmida. O ácido era coletado dos vapores condensados.
• Em 1746, o processo da câmera de chumbo foi inventado, aumentando o índice de produção em 78%.
• Em 1831, uma patente foi criada para o processo de oxidação do dióxido de enxofre utilizando um catalisador de platina, chamado Processo de Contato.
• Em 1913, foi concedida a patente a empresa BASF para o uso de pentóxido de vanádio (V2O5). Se tornando o processo principal em meados dos anos 30 devido ao baixo custo.
• Em 1960 a empresa Bayer pediu a patente do processo duplo-catalistico.
Produção Industrial do Ácido Sulfúrico
• 1) Formação de SO2 a partir da
combustão do enxofre.
• 2) Oxidação SO2 do em SO3 .
• 3) Conversão do SO3 em H2SO4 .
• Resumindo: SO2(de varias fontes) → SO3 → H2SO4
• O processo ocorre em 3 etapas:
Oxidação do Enxofre
• Fontes de SO2
• 79% Combustão de Enxofre• 9% Recuperação de Processos
Metalúrgico.• 5% Regeneração de Ácidos Gastos.
• Processo:• Torre de desidratação do ar
utilizando ácido.• Enxofre é injetado no forno (burner).• Temperatura de reação: 2000ºF.• Reação exotérmica precisa ser
resfriada.• Recuperação de fumaça.
Oxidação do Enxofre• O primeiro passo é espirra o enxofre fundido sobre pressão no forno à 1000ºC.
• O enxofre entra em combustão gerando o gás de dióxido de enxofre, que é resfriado para a próxima etapa.
• A grande área de contato do spray de enxofre permite a combustão ser rápida.
• Reação:S(l) + O2(g) → SO2(g); ∆H = -297 kJ mol-1
Oxidação do SO2
• Processo:• Catalisador de V2O5 • Reação exotérmica• Varias etapas com resfriamento
• Absorção dupla• Integração de Calor
Oxidação do Enxofre• O SO2 é oxidado para SO3 utilizando o V2O5 como catalisador.
• O conversor contem varias “camas” catalisadoras e a mistura de gás passa por elas.
• Reação:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g); ∆H = -197 kJ mol-1
• A reação é exotérmica então é necessário resfriar o gás de uma cada para outra, para poder manter a temperatura desejada
• A temperatura do conversor é mantida entre 400ºC e 500ºC (426.7ºC) e a pressão é de 1 atm.
Oxidação do SO2 • Temperatura dos Processos:
125 ºC
75 ºC
200 ºC430 ºC
510 ºC
Absorção do SO3
Absorção do SO3• O SO3 reage com a água para formar H2SO4.
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq); ∆H = -130 kJ mol-1
• Entretanto a reação direta não é usada por causa do calor liberado pela reação, dificultando a coleta do ácido. Então, o SO3 é transformado em H2SO4 através de uma torre de absorção.
• Primeiro, o SO3 é dissolvido para forma um liquido chamado oleum, ácido sulfúrico fumegante.SO3(g) + H2SO4(l) → H2S2O7(l)
• O oleum é cuidadosamente misturado com água para produzir o ácido sulfúrico.H2S2O7(l) + H2O(l) → H2SO4(l)
Resíduos e Subprodutos• 57 a 64% dos processos de energia gera vapor. Energia a vapor é usada na turbina que gera energia para o ventilador de ar.
• O vapor adicional remanescente é usado em outras plantas de produção.
• Para maximizar a conversão o SO2 é usado duas torres de absorção e qualquer gás não convertido é passado de novo pelas torres. Aumentado a conversão de 98% para 99,6%.
• As emissões das plantas são monitoradas para evitar a chuva ácida.
• Os catalisadores utilizados são despejados em aterros depois que o vanádio é retirado.
Cuidados• O principal problema da indústria é a corrosão de metais. Ligas especiais tem que ser utilizadas para evitar esse problema.
• Elementos que aumentam a resistência à corrosões em ligas metálicas: Níquel, Crômio, Molibdênio, Silício.
• Vazamentos são contidos com terra, barro ou areia e então diluídos com agua, para depois serem neutralizados.
• Variáveis a se atentar para corrosões: Concentração do Ácido, Temperatura, Velocidade do fluxo no encanamento.
Mercado do Ácido Sulfúrico• A grande maioria é destinada ao preparo de fertilizantes.
• Industrias brasileiras em que o ácido é fundamental:• Metalúrgica, usado na obtenção de metais como cobre, níquel e zinco;
• Pigmentos, na produção de TiO2 , um pigmento branco usando em tintas e plásticos;
• Indústria de papel e celulose, fabricação de explosivos;
• E na Industria petrolífera onde como catalisador de varias reações.
Ácido Sulfúrico
Referências • https://www.chem.tamu.edu • http://ssc12chem.wikispaces.com/• http://www.quimica.com.br/pquimica/2970/acidos-demanda-cresce-e-incentiva-producao-local-a-investir/2/
• https://prezi.com/2xyckfelwc6c/o-acido-sulfurico-e-o-pib-brasileiro/
FIM E OBRIGADO.
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