ACIDO SULFÚRICO

EL PRODUCTO: Estructura.

Fórmula Molecular

Fórmula Estructural

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EL PRODUCTO: Ficha Técnica.

Á c i d o S u l f ú r i c oNombre Comercial Ácido Sulfúrico

Formula Molecular H2SO4

Número CAS 7704-34-9

Peso Molecular 98.8 g/mol

Apariencia Líquido Viscoso

Pureza 99.85 %

Solubilidad en Agua Total

Punto de Fusión 10.5 °C

Punto de Ebullición 290 °C

Densidad 1960 kg/m3

pH 1.2 (s/n 0.1 N)

EL PRODUCTO: Propiedades.

El ácido sulfúrico al 99 por ciento es un líquido incoloro, inodoro, denso y viscoso. 

Es soluble in todas las proporciones en agua, produciendo una gran cantidad de calor. 

Es muy fuerte y corrosivo para la vida de los materiales estructurales

MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.

Azufre elemental.El azufre es la principal materia prima del proceso. Es un elemento químico de color amarillo. Símbolo químico S.Acido Sulfúrico gastado.Esté ácido se le denomina gastado, por que ya ha sufrido un tratamiento preliminar.

MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.

A z u f r e E l e m e n t a lNombre Comercial Azufre Perfecto

Formula Molecular S

Número CAS 7704-34-9

Peso Molecular 32.6 g/mol

Número Atómico 16

Pureza 99.65 %

Humedad 0.30 %

Punto de Fusión 119 °C

Punto de Ebullición 446.6 °C

Densidad 1960 kg/m3

Apariencia Sólido Cristalino

MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.

Azufre elemental.

En esta parte se hará mención de las materias primas en general, ya que independientemente de cuales sean éstas, sufren el mismo tratamiento en la parte inicial del proceso.

El azufre es la principal materia prima del proceso. Es un elemento químico de color amarillo. Símbolo químico S.Acido Sulfúrico gastado.Esté ácido se le denomina gastado, por que ya ha sufrido un tratamiento preliminar.

MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.

El azufre existe en forma elemental en depósitos subterráneos y se extrae mediante un procedimiento especial, conocido como Proceso Frasch

Procedimiento:

Se inyecta agua sobrecalentada través del tubo exterior de una sonda formada por tres tubos.

Se inyecta aire comprimido  y la mezcla azufre-agua asciende por el tubo intermedio.

Después de su recepción y almacenamiento, se preparan las materias primas para obtener el SO2, según el tipo de materia prima con la que trabajemos obtendremos SO2, de una manera u otra

Producción de Dióxido de Azufre.

Cuando se quema al aire azufre o pirita de hierro, S2Fe, se forma

dióxido de azufre:

S + O2 ↔ SO2

4 S2Fe + 11 O2 ↔ 2 Fe2 O3 + 8 SO2

El dióxido de azufre obtenido como subproducto en estos procesos metalúrgicos, se recupera lavando los gases con disoluciones alcalinas.

OBTENCIÓN: DESCRIPCIÓN DE TÉCNICA Y TECNOLOGÍA DE OBTENCIÓN.

• Métodos usados:

Método de cámara de plomo

Catálisis homogénea por NO2

Produce ácido 65-78%.

Método de contacto y doble contacto:

Es el utilizado actualmente.

Produce ácido 98-99%.

Utiliza V2O5 como catalizador.

MÉTODO DE CAMARAS DE PLOMO

• El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y es utilizado actualmente para producir gran parte del acido consumido en la fabricación de fertilizantes.

• A partir del que obtenemos ácidos poco concentrados (65-78%)

• Utiliza una catálisis homogénea

• Cuando decimos que en el método de las cámaras de plomo se

• utiliza una catálisis homogénea, nos referimos a que el catalizador está en el mismo estado de agregación

• que los reactivos (en este caso, gaseoso). Para este proceso de producción se utiliza como catalizador NO2.

• El dióxido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra por la parte inferior

de un reactor llamado torre de Glover

• es lavado con vitriolo nitroso (ácido sulfúrico con oxido de

nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) disueltos en él), y

mezclado con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2)

gaseosos.

• El dióxido de azufre es oxidado a tritóxido de azufre (SO3) y disuelto para formar el ácido de Glover (aproximadamente 78% de H2SO4).

• SO2 + NO2 NO + SO3

• SO3 + H2O H2SO4 (ácido de Glover)

De la torre de Glover una mezcla de gases (que incluye dióxido y tritóxido de azufre, óxidos de nitrógeno, nitrógeno, oxigeno y vapor) es transferida a una cámara recubierta de plomo donde es tratado con más agua. La cámara puede ser un gran espacio en forma de caja o un recinto con forma de cono truncado. El ácido sulfúrico es formado por condensaciones en las paredes y es acumulado en el piso del la cámara. Pueden existir de tres a seis cámaras en serie, donde los gases pasan por cada una de las cámaras en sucesión

• El ácido producido en las cámaras, generalmente llamado ácido de cámara o ácido de fertilizante, contiene de 62% a 68% de H2SO4.

• NO + NO2 + H2O 2.HNO2

• HNO2 + H2SO3 H2SO4 (ácido de cámara)

MÉTODO DE CONTACTO

PROCESO: Producción y Calidad

Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.

V2O5

La eficiencia de conversión de SO2 será de 99,76% y la concentración de azufre a la atmosfera será menor a 200 ppm

El Dióxido de Azufre formado anteriormente con un exceso residual de aire se pasan a una columna empacada en donde se obtendrá el Trióxido de Azufre.

PROCESO: Producción y Calidad

Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.

SO2 + O2

El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que forma un soporte poroso.

V2O5 V2O5 V2O5

V2O5 V2O5 V2O5

V2O5 V2O5 V2O5

V2O5 V2O5 V2O5

PROCESO: Producción y Calidad

Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.

SO2 + O2

El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que forma un soporte poroso.

V2O5 V2O5 V2O5

V2O5 V2O5 V2O5

V2O5 V2O5 V2O5

V2O5 V2O5 V2O5

PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO:Los precipitadores electrostáticos son dispositivos que se utilizan para atrapar partículas a través de su ionización. Este dispositivo remueve partículas de un gas que fluye usando la fuerza de una carga electrostática inducida.El precipitador electrostática recupera de los gases materiales valiosos en forma de óxidos metálicos.

Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.El gas se pasar por dos torres de absorción.La primera es una torre empacada donde SO3 es absorbido en un flujo contracorriente del 98 - 99% de ácido sulfúrico.

La conversión total a partir de azufre en ácido sulfúrico es mayor que 98,5%

PROCESO: Producción y Calidad

Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.En la segunda torre de absorción los gases

fluyen en contracorriente con el agua para llegar a producir ácido sulfúrico concentrado.

Cada una de estas torres poseen un eliminador de neblina en la parte superior.

PROCESO: Producción y Calidad

DIAGRAMA DE FLUJO DE H2SO4

MÉTODO DE DOBLE CONTACTO

• En procesos de doble contacto la eficacia de la primera conversión es de 80 - 93 %, dependiendo de la disposición de los lechos y del tiempo de contacto. Después de la refrigeración de los gases hasta los 190º C, el SO3 formado se pasa a una torre de absorción intermedia con ácido sulfúrico en una concentración de 98,5 - 99,5 %.

• La torre de absorción intermedia es precedida en el proceso de doble contacto por otra torre de absorción de óleum. Esta torre de óleum sólo entra en funcionamiento para obtener óleum. La absorción intermedia de este SO3 formado en las primeras etapas, desplaza la reacción hacia la formación de más SO3 en las siguientes etapas de conversión. El SO3 producido en la etapa secundaria es absorbido en la torre de absorción final.

• Con este tipo de proceso se alcanzan en condiciones normales, niveles de conversión del 99,6%.

PLANTA

Ubicación ideal El azufre (Principal materia prima) importado se

recibe por vía marítima. Posee un sistema eficiente de descarga y transporte por correas al hangar de almacenamiento. En el mismo parque industrial está una

Termoeléctrica que provee a la Fábrica de la energía eléctrica necesaria para el proceso. Tiene vías de acceso la parte oriental y occidental de

la planta. Existe una pequeña ciudad muy cerca de la planta. Una autopista hacia el sur de Chile que es el mercado

potencial.

PLANTA: Factores.

Cuadro comparativo de ventajas y desventajas de la Ubicación

Ventajas DesventajasPuerto Marítimo cerca La fuente de agua (Potable)

no esta cerca

Ciudad Cerca Muy cerca al mar

Zona Industrial Aeropuerto lejano

Acceso a vías No hay vías de Tren

Acceso a Energía Depende de una sola fuente de E

Cerca el Mercado Potencial

AplicacionesYa se ha apuntado la enorme importancia industrial del ácido sulfúrico, consecuencia del número tan elevado de procesos industriales y de laboratorio en que interviene, así como del volumen del ácido que entra en juego en muchos de ellos. Su enumeración es imposible, así que nos limitaremos a reseñar aquéllos que implican un mayor consumo del producto.

Este producto se ha venido siendo mal usado por las personas

PRODUCCIÓN MUNDIALCapacidad de producción de Acido Sulfúrico en países de libre empresa.

(miles de toneladas métricas por día)

PRODUCCION EN 1970 1980 1990 (Estimado)

• Mundial 250.9 430.9 614.5

• Estados Unidos 92.7 152.7 189.1

• Europa 99.1 170.9 200.0

• Japón 20.9 27.3 36.4

• Canadá 10.0 15.5 22.7

• México 6.8 8.9 5.6

• África del Norte 4.0 18.6 35+

• Brasil 2.3 7.1 16+

IMPACTO AMBIENTAL• El principal impacto ambiental del ácido sulfúrico es sobre el pH del agua. Por

debajo de un pH de 5.0 se produce una rápida disminución de las especies de

peces y de la biota que los sustenta.

• El impacto secundario está en que su presencia que incrementa la toxicidad de

otros contaminantes, tales como los sulfuros y los metales, a través de su

disolución.

• Se deberá neutralizar, a la brevedad posible, los derrames de ácido sulfúrico en el

suelo. Es normal que una fracción significativa del ácido derramado en el suelo sea

neutralizada por los constituyentes del propio suelo. Sin embargo y como medida

precautoria, se deberá añadir cal para completar la neutralización.

• El ácido sulfúrico se disuelve en agua en el aire y puede permanecer

suspendido en el aire por períodos de tiempo variables.

• El ácido sulfúrico es removido del aire en la lluvia.

• El ácido sulfúrico contribuye a la formación de la lluvia ácida.

DE ESTE TRABAJO PUDIMOS CONCLUIR:

• El ácido sulfúrico es altamente utilizado por la industria química, ya que, como fue descubierto en una época relativamente antigua, y sus procesos de elaboración fueron desarrollados y perfeccionados hace ya algún tiempo, se le ha podido encontrar gran cantidad de usos.

• El metodo de camaras de plomo ha sido desechado hoy en dia ya que no entraga un acido tan puro como el de contacto, ademas de que los residuos producidos por este metodo son muy contaminantes.

Bibliografía:• articles-52008_Exp_098_119 (CODELCO Ventanas)• Problema Ambiental 23 de Marzo 2011 Informe para

Comisión de Recursos Naturales, Bienes Nacionales y Medio Ambiente – Cámara de Diputados

• Sulfuric Acid Manufacture- Analysis, control and Optimization-Second Edition-M.J. King-W.G.Davenport-M.S. Moats.

• Sulfuric Acid Manufacture- Analysis, control and Optimization-M.J. King-W.G.Davenport.

• Extractive Metallurgy of Copper-fourth edition-W.G. Davenport-M. King.