Ácido Sulfúrico

...

1ª Etapa: Obtenção de dióxido de enxofre (SO2(g));

A pirita pulverizada, peneirada e misturada com água é colocada em um forno de ustulação, que queima seus sulfetos pela passagem contínua de ar quente, segundo a reação:

4 FeS2(s) + 11 O2(g) → 2 Fe2O3(s) + 8 SO2(g)

Pode-se obter o SO2(g) também por meio de enxofre retirado de depósitos subterrâneos, de sulfeto de zinco e sulfato de cálcio:

1 S8(s) + 8 O2(g) → 8 SO2(g)

2 ZnS(s) + 3 O2(g) → 2 ZnO(s) + 2 SO2(g)

CaSO4(s) + C(s) → CaO(s) +CO(g) + SO2(g)

2ª etapa: O dióxido de enxofre é convertido em trióxido de enxofre (SO3(g)):

Utiliza-se o método de contato, em que se usa um catalisador sólido finamente pulverizado, que geralmente é a platina ou o pentóxido de divanádio. A reação que ocorre está representada abaixo:

2 SO2(g) + 1 O2(g) → 2 SO3(g) + 22,6 kcal/mol

Esse método é eficaz para produzir ácido sulfúrico com concentração acima de 80%.

3ª Etapa: Produção de ácido sulfúrico pela reação entre o trióxido de enxofre e água:

1 SO3(g) + 1 H2O(ℓ) → 1 H2SO4(aq)+ 34,3 kcal

1.3 PROCESSO DE ÁCIDO SULFÚRICO A ÚMIDO

O processo de ácido sulfúrico a úmido ou processo de ácido sulfúrico por catálise molhada (ou processo WSA, do inglês Wet Sulfuric Acid) é na atualidade um dos processos chave de dessulfurização no mercado de produção de combustíveis a partir de petróleo, gás natural e gás de síntese. Desde que a companhia dinamarquesa de catalisadores Haldor Topsoe introduziu e patenteou esta tecnologia no final de 1980, tem sido reconhecida como um processo eficiente para a recuperação de enxofre de gases de processos diversos na forma de ácido sulfúrico (H2SO4) de qualidade comercial, com produção simultânea de vapor de alta pressão. O processo WSA é aplicado em todos os setores onde a remoção de enxofre é um problema. [4]

O processo de catálise molhada é especialmente adequado para o processamento de um ou mais fluxos contendo enxofre, tais como:

- Gás sulfeto de hidrogênio (H2S) de, e.g., unidade de tratamento de gás com aminas

- Gás produto do processo Rectisol

- Gases de processos metalúrgicos

- Produção de ácido sulfúrico

- Ácido gasto, exaurido de, e.g., alquilação

- Gás final do processo Claus

- Gás de resíduo de coque de petróleo pesado ou de instalações com caldeiras

- Gás de exaustão de removedor de água ácida (gás SWS, Sour Water Stripper)

- Gases de combustão de caldeiras de vários processos dessulfurização de gases de combustão SNOX

O processo

As reações químicas principais no processo WSA são:

- Combustão: H2S + 1.5 O2 = H2O + SO2 + 518 kJ/mole

- Oxidação: SO2 + ½O2 = SO3 + 99 kJ/mole (na presença de catalisador de óxido de vanádio (V))

- Hidratação: SO3 + H2O = H2SO4 (g) + 101 kJ/mole

- Condensação: H2SO4 (g) = H2SO4 (l) + 90 kJ/mole

A energia produzida pelas reações acima mencionadas são usadas para a produção de vapor. Aproximadamente 2-3 ton de vapor de alta pressão por ton de ácido produzido.

Ácido Sulfúrico - Aplicação

Ácido clorídrico,

Ácido nítrico,

Fertilizantes sulfatos,

Detergentes sintéticos,

Tintas e pigmentos,

Explosivos e

Drogas.

Ácido Sulfúrico – Características

33,5% : baterias ácidas (usado em baterias de chumbo-ácido);

62,18%: ácido de câmara ou ácido fertilizante;

77,67%: ácido de torre ou ácido de Glover;

98% : concentrado (altamente desidratante).

Ácido Sulfúrico - Especificações

O ácido sulfúrico obtido pelo processo de contato, com uso de enxofre apresenta as seguintes especificações típicas, expressas em concentração ponderal:

Concentração --------- 98%

SO2 ---------------------- 0,01% máximo

Arsênico ---------------- 0,0004% máximo

Nitratos ----------------- 0,001% máximo

Cl (HCl) ------------------ 0,001% máximo

Fe ---------------------- -- 0,005% máximo

Hg ------------------------ 0,0001% máximo

Pb ------------------------ 0,01% máximo

Resíduo Fixo ----------- 0,08% máximo

- REGENERAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS

Procedem-se regenerações de trióxido de enxofre e posterior produção de ácido sulfúrico em diversos processos industriais, como por exemplo de subprodutos de sulfato da fabricação do ácido 2-hidroxi-4-metil-tiobarbitúrico (HMBA) pela queima dos componentes oxidáveis de uma solução de alimentação obtido como subproduto de sua preparação. Nesta queima são produzidos gases de combustão contendo dióxido de enxofre (SO2).

Estes são resfriados para a condensação de água e ácido sulfúrico já presente. Posteriormente, o gás seco é adicionado de oxigênio na proporção de 0,9 mol para cada mol