CARACTERSTICAS DEL CIDO SULFRICOEl cido sulfrico es un lquido viscoso, de densidad 1,83 g/ml, transparente e incoloro cuando se encuentra en estado puro, y de color marrn cuando contiene impurezas. Es un cido fuerte que, cuando se calienta por encima de 30C desprende vapores y por encima de 200C emite trixido de azufre. En fro reacciona con todos los metales y en caliente su reactividad se intensifica. Tiene gran afinidad por el agua y es por esta razn que extrae el agua de las materias orgnicas, carbonizndolas.

Por la accin corrosiva sobre los metales, el cido sulfrico genera hidrgeno molecular, gas altamente inflamable y explosivo.

Propiedades:

Nombre qumicoAcido Sulfrico

FrmulaH2SO4

Estado FsicoLquido

ColorClaro, de incoloro a turbio

Punto de inflamacinNo tiene

CorrosinAltamente corrosivo a casi todos los metales con desprendimiento de hidrgeno.

ReactividadAdems de atacar a muchos metales, es un agente fuertemente oxidante y puede causar inflamacin en contacto con materiales orgnicos y productos como nitratos y cloratos.

ReaccionaExotrmicamente con el agua.

Temperatura de ebullicin160 a 332C dependiendo de su concentracin.

HigroscopocidadS.

PROCESOS POSIBLES

EL azufre puede provenir de diferentes materias primas, y dependiendo de su origen, una vez llevado a planta, ser necesario acondicionarlo o almacenarlo de diferente manera. Las posibles fuentes son:PROCESO

Azufre lquido. Procedente de la desulfuracin del crudo y/o gas natural. Pirita. Minerales no frreos con azufre. Gases procedentes de diferentes fuentes que contengan azufre. Sales de sulfato. Despus de su recepcin y almacenamiento, se preparan las materias primas para obtener el SO2, segn el tipo de materia prima con la que trabajemos obtendremos SO2, de una manera u otra:

1. Combustin del Azufre. Se oxida en una o dos etapas entre los 900-1800. Esta combustin se realiza en la caldera poniendo en contacto el azufre lquido con el aire seco.2. Tueste de la pirita. El equipo ms utilizado es el lecho fluidizado, adems del azufre se obtienen como subproductos xidos de hierro y energa, los gases de azufre de salida deben ser tratados en varios ciclones filtros y depuradoras de alta eficacia.3. Tueste y fusin de metales con azufre. Se puede obtener SO2 a partir de procesos de produccin de cobre, de zinc y de plomo.4. Regeneracin del cido sulfrico. Es la descomposicin trmica de cido sulfrico agotado, que ha podido ser utilizado como catalizador o para limpieza.5. Tueste de otros metales de azufre.6. Combustin del H2S y otros gases que contengan azufre.

En la oxidacin cataltica el SO2 pasa a SO3 y luego en la torre de absorcin se pasa de SO3 a H2SO4.

Existen siete procesos posibles en la fabricacin del cido sulfrico, en funcin del contenido en % de SO2 a la entrada del horno de oxidacin. Si es > 3% Vol. Los procesos posibles son:

1. Proceso de contacto simple. Los gases de SO2 secos y limpios se oxidan a SO3 y pasan a una torre de absorcin, la concentracin obtenida es aproximadamente del 99%, dependiendo del catalizador y del diseo.2. Proceso de doble contacto. Se puede alcanzar una conversin del 98,5-99,5%. El cido pasa por dos torres de absorcin, la torre intermedia desplaza la reaccin y se forma ms cantidad de SO3, el SO3 producido es absorbido en la torre de absorcin final.3. Proceso de contacto hmedo. Este proceso se utiliza para tratar los gases que salen de la fusin del molibdeno.

Contenido de SO2 a la entrada de la caldera < 3% Vol.

1. Proceso modificado de cmara de plomo. Para gases con mezcla de SO2 y NOx. Este proceso es el desarrollo de otro por el cual los xidos de nitrgeno se usan para promover la produccin de cido sulfrico a partir directamente del SO2 produciendo un producto intermedio de cido nitro sulfurado.2. Proceso H2O2. Se utiliza el agua oxigenada en la etapa de la conversin de SO2 a SO3 El coste del agua oxigenada hace que sea una tcnica muy cara.3. Proceso de presin. En las reacciones de formacin del H2SO4 son muchos parmetros los que pueden influenciar la eficacia de la conversin, y la presin es uno de ellos, desplazando la reaccin hacia los productos Proceso en el cual la oxidacin y la absorcin son afectadas por la alta presin. Las ventajas: mayor conversin con menos catalizador, y volmenes de gas ms pequeos, los inconvenientes: mayor consumo de energa, y menor produccin de vapor.4. Unsteady state oxidation process. La corriente de SO2 fra entra en un lecho catalizador, y es calentado por el calor almacenado, en ese momento se produce una conversin en la reaccin generndose calor. Cuando la parte delantera se cierra, el flujo del reactor cambia. El proceso es autotrmico con una concentracin de SO2 de 0,5-3%.

1. Dilucin. La concentracin del cido producido vara entre 95,5-99,5 % y es diluido a las concentraciones comerciales de 78 %.2. Limpiado del SO2. Se sopla aire a travs del cido caliente para reducir el SO2. Este aire con SO2, se devuelve al proceso.3. Purificacin. Se puede filtrar el producto para eliminar impurezas que provienen de los equipos.4. Desnitrificacin. Hay varios mtodos para eliminar los xidos de nitrgeno.5. Decoloracin. El cido producido puede tener hidocarburos o residuos carbonosos que se absorben en el cido y provocan un color negro. Cuando esto ocurre, suele decolorarse el producto final.

PROCESOS EXISTENTES EN LA COMUNIDAD AUTNOMA DEL PAS VASCO

Como se ha mencionado anteriormente en la Comunidad Autnoma del Pas Vasco hay una nica planta de produccin de cido sulfrico, por lo que slo se da un proceso de fabricacin, el cual se describe a continuacin.El residuo procedente de la desulfuracin del crudo es suministrado de forma slida, constituyndose as en la nica materia prima de este proceso. Se trata primero en una instalacin de fusin, se filtra y se almacena de forma lquida.

El proceso productivo consiste en la combustin del azufre lquido (cinco etapas de contacto sobre catalizador de pentxido de vanadio) donde el SO2 pasa a SO3 y se realiza una doble absorcin de este gas para obtener cido sulfrico y oleum.

Las distintas etapas de este proceso son altamente exotrmicas por lo que se realiza un aprovechamiento de la energa calorfica, parte utilizada en la fusin del azufre, y el resto para la produccin de energa elctrica (que se utiliza para autoconsumo y para exportar a la red).

Origen de las materias primas Azufre

Es la materia prima en la fabricacin del cido sulfrico y procede de la desulfuracin del gas natural y del crudo de petrleo.

El azufre se puede recibir en la planta de forma slida o lquida. El azufre slido se recibe normalmente por barco o carretera, y el azufre lquido por carretera.El azufre en estado slido es tratado previamente en una instalacin de fusin, filtrado y posteriormente almacenamiento en estado lquido.

Una vez que el azufre est en forma lquida, es necesaria su transformacin a SO2, sustancia a partir de la que se producir el H2SO4.

Aire

El aire antes de ser introducido en el proceso pasa por una torre de secado.

Combustin del azufre

La reaccin que se produce en esta etapa es:

El azufre, se oxida en una unidad de combustin a 900 - 1.800 C. La unidad de combustin es un horno caldera consistente en una cmara de combustin y un refrigerador de gases.

La relacin SO2/O2 en los gases de entrada no suele ser superior al 0,8 con objeto de alcanzar un elevado grado de conversin.

Conversin del SO2 a SO3

La reaccin de conversin de SO2 en SO3 esta basada en la siguiente reaccin de equilibro en presencia de catalizador.

El catalizador utilizado es el pentxido de vanadio.

Esta reaccin es exotrmica, y se puede maximizar su rendimiento teniendo en cuenta: Que la eliminacin del calor de reaccin por medio de refrigeracin favorece la formacin de SO3. Que el incremento de la cantidad de O2 har que el equilibrio de la reaccin se desplace produciendo masSO3. Que con la retirada del SO3 producido tambin conseguimos desplazar el equilibrio de la reaccin (esto se produce en los procesos de doble absorcin). Que incrementando la presin tambin favorecemos la formacin de SO3. Que la eleccin del catalizador, que reduzca la temperatura de trabajo es importante para el rendimiento. Que un mayor tiempo de reaccin favorece as mismo la conversin.

Absorcin de SO3

El cido sulfrico se obtiene absorbiendo SO3 en agua en presencia de H2SO4 (con una concentracin de al menos el 98%).

La eficiencia de este paso est relacionada con: La concentracin de H2SO4 (98,5-99,5%) en el lquido absorbente. El rango de temperatura del lquido (normalmente entre 70C - 120C). La tcnica de distribucin del cido. El nivel de humedad del gas. El tipo separador de gotas o filtros de nieblas. La temperatura del gas de entrada.

Que el flujo de gas sea en contracorriente o no.

Las emisiones de SO3 dependen de:

La temperatura del gas que abandona la absorcin. La construccin y el modo de operar de la torre de absorcin final. El equipamiento para separar las nieblas de H2SO4 Las nieblas de cidos formadas antes de la torre de absorcin por la presencia de vapor de agua.

Procesos de Doble Contacto

En procesos de doble contacto la eficacia de la primera conversin es de 80 - 93 %, dependiendo de la disposicin de los lechos y del tiempo de contacto. Despus de la refrigeracin de los gases hasta los 190 C, el SO3 formado se pasa a una torre de absorcin intermedia con cido sulfrico en una concentracin de 98,5 - 99,5 %.

La torre de absorcin intermedia es precedida en el proceso de doble contacto por otra torre de absorcin de oleum. Esta torre de oleum slo entra en funcionamiento para obtener oleum. La absorcin intermedia de este SO3 formado en las primeras etapas, desplaza la reaccin hacia la formacin de ms SO3 en las siguientes etapas de conversin. El SO3 producido en la etapa secundaria es absorbido en la torre de absorcin final.

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

UTILIZACIN DEL CIDO SULFRICO EN LA INDUSTRIA

En variados procesos industriales, es utilizado como agente tratante; es el caso especfico de la minera en que es empleado como agente lixiviador, para extraer en forma selectiva algunos elementos como Cu, Ni, Fe. En la industria de la refinacin electroqumica del Cu es utilizado como electrlito conductor en las celdas.

Otros procesos industriales lo incluyen en la refinacin de petrleo y la manufactura de qumicos orgnicos.

PLANTAS DE ACIDO: UN CONCEPTO ECOLGICO

En el proceso de fundicin de minerales sulfurados de cobre, se produce una gran cantidad de dixido de azufre (SO2), compuesto altamente contaminante que se emite a la atmsfera.

Mediante la planta de cido es posible retirar de los gases este compuesto txico, y convertirlo en cido sulfrico, utilizando una serie de procesos fsicos y qumicos.

Adems el proceso de produccin de cido elimina de los gases algunas impurezas que son contaminantes atmosfricos, como el arsnico, mercurio, selenio y otros metales; lo que permite descartar gases por la chimenea sin SO2 y limpio de estas impurezas contaminantes.

CARACTERSTICAS DEL CIDO FOSFRICO

De frmula qumica , cido que constituye la fuente de compuestos de importancia industrial llamados fosfatos. A temperatura ambiente, el cido fosfrico es una sustancia cristalina con una densidad relativa de 1,83. Tiene un punto de fusin de 42,35C. Normalmente, el cido fosfrico se almacena y distribuye en disolucin. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con cido sulfrico, filtrando posteriormente el lquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtencin consiste en quemar vapores de fsforo y tratar el xido resultante con vapor de agua. El cido es muy til en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidacin, a la reduccin y a la evaporacin. Entre otras aplicaciones, el cido fosfrico se emplea como ingrediente de bebidas no alcholicas, como pegamento de prtesis dentales, como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan, como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes.

TECNOLOGA PARA LA OBTENCIN DEL CIDO FOSFRICO

El cido fosfrico, se pueden obtener por dos mtodos.

Via Seca: Formacin del cido a partir de fsforo elemental. Este consta de los siguientes pasos:

1. Combustin del Fsforo

2. Hidratacin del P2O5 resultante:

3. Recogida de los humos. Precipitador electroesttico

Cmara de combustinCmara de hidratacinPrecipitador

Va Hmeda: Existen a nivel mundial varias tecnologas para esta variante de obtencin de H3PO4. Rhone Poulene: consta de 1 reactor con agitador central y con baffles, existe una adicin de H2SO4 en diversos puntos a travs de dispersin. No posee sistema de recirculacin. Prayon: consta de un nico reactor dividido en tres diferentes secciones. Consta con varios agitadores en cada seccin y la adicin de H2SO4 normalmente se realiza en las 2 primera secciones. Siape: se recomienda para rocas de alto contenido de carbonatos donde se utiliza la emisin de CO2 como medio de agitacin y conduccin de fluido. Consiste en un reactor con un cilindro interno donde se adiciona el H2SO4, acido de reciclo y la roca

Molienda: Su funcin es el de disminuir el tamao de los cristales de roca fosftica. En donde se debe tener un control del tamao de la partcula. Ms gruesos: quedara roca sin atacar por efectos del tiempo de residencia en los reactores y la formacin de capas de yeso sobre la superficie de la roca que impediran la reaccin completa. Ms finos: alteraran el equilibrio por formacin de cristales irregulares a focalizarse zonas de alta acidez libre y otras bajas. Reaccin: En los 3 reactores colocados en conjunto, ocurre la reaccin en donde se transforma la roca fosftica en cido fosfrico al reaccionar con el cido sulfrico y agua. En donde la reaccin principal es:

Esta reaccin se realiza en 2 etapas1. Fosfato Monoclcico

2. Lodo de Reaccin

Los gases generados en la reaccin estn formados principalmente por tetrafluoruro de slice el cual reacciona con agua para formar cido fluorsilicico en solucin y oxido de slice.

Los gases generados en la reaccin estn formados principalmente por tetrafluoruro de slice el cual reacciona con agua para formar cido fluorsilicico en solucin y oxido de slice.

El agua rociada dentro del sistema del venturi (lavado de los gases y extraccin a la atmsfera), reacciona con los compuestos fluorados, reduciendo la emisin a la atmsfera.

Filtracin: Consiste en separar el lodo proveniente de reaccin, en yeso dihidratado y cido fosfrico del 28% de

Tratamiento Qumico: Se efecta un tratamiento qumico al cido fosfrico a fin de hacerlo apto para el consumo de la planta de polifosfatos. Decantacin: Se pasa a un decantador para poder separar el cido fosfrico de los dems componentes presente en la corriente.

Evaporizacin: Se evapora la solucin para aumentar la concentracin de cido fosfrico producido de 28% P2O5 hasta una concentracin deseada de 54% P2O5.Almacenamiento: Por ltimo se almacena el fluido en los tanques correspondientes

UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE INGENIERA QUMICACATEDRA DE PROCESOS QUIMICOS

PROCESO DE OBTENCIN DEL CIDO SULFRICO Y FOSFRICO

Profesor: Diana AcostaSeccin: 63Integrantes: Barrera Taylor

Valencia, 21 de Octubre de 2013