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.