analisis y diseño de procesos acido sulfurico

1. INTRODUCCION
El ácido sulfúrico tiene múltiples aplicaciones en la industria química
tales como: Producción de fertilizantes, refinación de petróleo, industria
metalmecánica, potabilización del agua como sulfato de aluminio,
procesos metalúrgicos (blanqueado de metales preciosos), fabricación
de dodecilbenceno sulfonato para detergentes, en las baterías eléctricas
plomo-acido, fabricación de agentes para la obtención de pulpa de
celulosa al sulfato.
En este proyecto se diseñará el proceso de obtención del ácido sulfúrico
por el método de contacto a partir de azufre mineral.

2. OBJETIVOS:
Objetivo general
Realizar el estudio y diseño de una planta para la PRODUCCION DE ACIDO SULFURICO a partir de azufre
mineral.
■ Objetivos Específicos
 Realizar una creación preliminar de base datos de propiedades termo físicas, químicas y datos de hojas de seguridad y medio
ambiente de todas las especies reaccionantes que tienen lugar en el proceso.
 Estudiar los métodos de obtención de ácido sulfúrico
 Realizar un análisis de los métodos de obtención de ácido sulfúrico y seleccionar la mejor ruta de reacción y método de
acuerdo al beneficio neto, ventajas y desventajas.
 Calcular el beneficio neto del proceso.
 Construir el árbol de síntesis del proceso.
 Aplicar las heurísticas necesarias al proceso
 Elaborar los trenes de separación del proceso.
 Simular el proceso de producción de etileno con en el programa ASPEN HYSYS

3. MARCO
TEORICOHistoria de la manufactura de Ácido Sulfúrico
• Es uno de los procesos industriales más antiguos. Descubierto por alquimistas persas en
el siglo X
• NaNO3 y azufre eran mezclados en un recipiente de vidrio y quemados en una atmósfera
húmeda. El ácido era recolectado de los vapores condensados.
• En Inglaterra, 1746, El reactor de cámara de plomo fue desarrollado. Esta invención
permitió obtener una mayor conversión (<78%).
• En Inglaterra, 1831, una patente fue llenada que describía la oxidación de dióxido de
azufre sobre catalizador de platino, el Proceso de Contacto. Este nuevo proceso
incremento el rendimiento de la reacción de 70 hasta un 95%.
• En 1913 fue otorgada una patente a BASF para el uso de pentóxido de vanadio como
catalizador en el proceso de contacto
• Para 1930 elV2O5 se había convertido en el catalizador dominante para el proceso de
contacto usado debido a la insensibilidad al envenenamiento y menor costo.
• En 1960 una aplicación de patente fue llenada por Bayer usando el proceso llamado de
“doble catalizador (absorción doble)”

4. IMPORTANCIA DEL ACIDO SULFURICO

5. USOS

6. REACTIVOSY PRODUCTOS

7. METODOS DE OBTENCION

8. AZUFRE
Estado natural
■ Elemental (4%)
– Depósitos sedimentarios y volcánicos
■ Combinado
– Sulfuros metálicos (4%)
– Combustibles fósiles (87%)
– Gas natural (5%)
– Sulfatos (yeso)

9. Propiedades
 Sólido amarillo pálido, con varias formas alotrópicas
 Temperatura de fusión: 112-114ºC
 Viscosidad alta a temperaturas menores de 160ºC
Abundancia en corteza
 0.05%

10. METODO DE CAMARAS DE PLOMO
Catálisis
Homogén
ea
por NO2

11. PROCESO
 Cámaras
 Oxidación de H2SO3 a H2SO4
 Torre de Gay-Lussac
 Absorción de óxidos de nitrógeno provenientes de las
cámaras
 Torre de Glover
 Enfriamiento de gases
 Concentración de ácido de cámaras
 Desnitración de ácido proveniente de torre Gay-Lussac

12. Reacciones Quimicas
 Cámaras
 SO2 + H2O  H2SO3
 H2SO3 + NO2  H2SO4·NO
 H2SO4·NO  H2SO4 + NO
 NO + ½ O2  NO2
 SO2 + ½ O2 + H2O  H2SO4
 Torre de Glover
 NOHSO4 + HNO3  H2SO4 + 2NO2
 2 NOHSO4 + H2O  2H2SO4 + NO + NO2
 Torre de Gay-Lussac
 (N2O3, N2O4) + H2SO4  NOHSO4 + HNO3 + H2O

13. Metodo de contacto
 Es el utilizado actualmente
 Produce ácido 98-99%
 Oxidación de SO2 a SO3 en reacción catalítica
heterogénea, con V2O5 como catalizador
 Tres etapas
 Depuración de gases de entrada
 Reacción catalítica
 Absorción de SO3

14. Depuración de Gases
 Especialmente necesaria cuando el SO2 proviene de
tostación de piritas
 Impurezas a eliminar
 Polvo
 As2O3
 Haluros
 Agua
 Al entrar al convertidor, el SO2 tiene concentración de
10-12% y temperatura 420ºC

15. Reacciones Quimicas
 Reacciones químicas
 S + O2  SO2
 SO2 + ½O2  SO3
 SO3 + H2O  H2SO4
 S + 3/2O2 + H2O  H2SO4
 Reacciones catalíticas
 SO4
2- + SO3  S2O7
2-
 2V5+ + O2- + SO2  SO3 + 2V4+
 2V4+ + ½O2  2V5+ + O2-
 SO2 + ½O2  SO3

16. Operación en los convertidores :
Temperatura y conversion

17. Absorcion del 𝑆𝑂3
 Reacción:
 SO3(g)+ H2O(l)  H2SO4(l)
 Hº = -89 kJ/mol
 La reacción directa no se utiliza, porque el fuerte
desprendimiento de calor lleva a ebullición la solución
 El SO3 se absorbe en ácido sulfúrico 98%
 En exceso de SO3, puede formarse H2SO4·SO3 (óleum
20%)

18. La reaccion es exotermica ∶ 𝟓𝟔𝟕𝟏 𝑲𝑱
𝒌𝒈
de 𝑯 𝟐 𝑺𝑶 𝟒