Processo de ácido sulfúrico a úmido

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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.

O processo de catálise molhada é especialmente adequado para o processamento de um ou mais fluxos contendo enxofre, tais como.[1] :

O processo[editar | editar código-fonte]

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.

Aplicações industriais[editar | editar código-fonte]

Indústrias onde as plantas de processo WSA são instaladas

Processo WSA para gasificadores[editar | editar código-fonte]

O gás ácido vindo de um Rectisol-, Selexol-, tratamento de gás com aminas ou similar instalado após o gasificador contém H2S, COS e hidrocarbonetos e, adição ao CO2. Estes gases eram anteriormente frequentemente queimados e ventilados para a atmosfera, mas agora o gás ácido requer purificação a fim de não afetar o meio ambiente com a emissão de SO2. O processo WSA pode não somente atender às demandas de remoção de SO2, como também pode aceitar uma larga variedade e faixas de composições de gás de alimentação.

A planta de processo WSA provê uma alta recuperação de enxofre e o calor recuperado causa uma substancial produção de vapor. A alta taxa de recuperação de calor e o baixo consumo de água de arrefecimento, resultam em um desempenho de custo superior deste processo.

Uso do processo WSA em conexão com gasificação[editar | editar código-fonte]

Motivos pelos quais é adequada a conexão do processo WSA com unidades de gasificação:

  • Flexibilidade na composição da alimentação
  • mais de 99% do enxofre é recuperado como ácido sulfúrico concentrado de grau comercial
  • atrativa economia de operação
  • projeto e operação simples

Exemplos de processo WSA para gasificação[editar | editar código-fonte]

Exemplo 1:[editar | editar código-fonte]

  • Fluxo de gás de alimentação: 14.000 Nm3/h
  • Composição (vol %): 5,8% H2S, 1,2% COS, 9,7% HC e 77,4% CO2
  • Concentração de SOx (vol %): 1,58%
  • Produção de H2SO4: 106 toneladas métricas por dia
  • Produção de vapor: 53 ton/h
  • Consumo de água de resfriamento: 8 m3/ton de ácido (ΔT = 10°C)
  • Consumo de combustível: 1,000 Nm3/h (LHV = 2,821 kcal/Nm3)


Exemplo 2:[editar | editar código-fonte]

Uma planta de enxofre na China irá ser construída em conexão com uma planta de amônia, produzindo 500 quilotons/ano de amônia para a produção de fertilizantes.[2]

Regeneração de ácido exaurido e produção de ácido sulfúrico[editar | editar código-fonte]

O processo WSA pode também ser usado para a produção de ácido sulfúrico a partir de queima de enxofre ou de ácido sulfúrico exaurido (gasto, contaminado e diluído com água) de, e.g. plantas de alquilação. Processos de catálise a úmido diferem de outros processos de contato para o ácido sulfúrico pois o gás de alimentação contém excesso de umidade quando entra em contato com o catalisador. O trióxido de enxofre formado pela oxidação catalítica do dióxido de enxofre reage instantaneamente com a umidade para produzir ácido sulfúrico na fase vapor em uma taxa determinada pela temperatura. Ácido líquido é posteriormente formado pela condensação de vapor do ácido sulfúrico e não por absorção do trióxido de enxofre em ácido sulfúrico concentrado, como é o caso dos processos de contato com base em gases secos.

A concentração do ácido produzido depende da razão H2O/SO3 nos gases convertidos cataliticamente e da temperatura de condensação.[3] [4]

Os gases de combustão são arrefecidos à temperatura de entrada do conversor de cerca de 420-440 °C. Para processar esses gases úmidos em um processo de contato convencional de gás frio (DCDA) a planta necessitaria de resfriamento e secagem do gás para remover toda a umidade. Portanto, o processo WSA é, em muitos casos, uma forma mais rentável de produção de ácido sulfúrico.

Aproximadamente 80% a 85% da produção de enxofre do mundo é usada para a fabricação de ácido sulfúrico. 50% da produção mundial de ácido sulfúrico é usada na produção de fertilizantes, principalmente para converter fosfatos em formas solúveis em água, de acordo com o Fertilizer Manual (manual do Fertilizante), publicado conjuntamente pelo Organização das Nações Unidas para o Desenvolvimento Industrial (UNIDO, United Nations Industrial Development Organization) e IFDC.[5]

Referências

  1. Gary, J.H. and Handwerk, G.E.. Petroleum Refining Technology and Economics. 2nd Edition. ed. [S.l.]: Marcel Dekker, Inc., 1984. ISBN 0824771508.
  2. [1]; World Fuels (em inglês)
  3. Sulphur recovery; (2007). The Process Principles in sulphur recovery by the WSA process.). Denmark: Jens Kristen Laursen, Haldor Topsoe A/S. Reimpressão de Hydrocarbonengineering, August 2007
  4. U.H.F Sander, H. Fischer, U. Rothe, R. Kola. Sulphur, Sulphur Dioxide and Sulphuric Acid. 1st Edition. ed. [S.l.]: The British Sulphur Corporation Limited, 1984. ISBN 0902777645.
  5. [2]; (July 2008). IFDC FOCUS ON FERTILIZERS AND FOOD SECURITY,Issue 4; Global Shortage of Sulfuric Acid Contributes to Rising Fertilizer Costs (em inglês)

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

Ver também[editar | editar código-fonte]