TRABAJO DE INGENIERÍA ECONÓMICA “CAUE ACIDO SULFURICO”

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Restricciones:

Producción máxima regional : 1.500.000 (ton/año)

DESCRIPCION DE LOS PROCESOS DE PRODUCCION DE ACIDO

Dentro de los procesos más usados para la producción de acido en el mundo existen tres tipos:

- A partir de la tostación de azufre.

- A partir de la tostación de pirita.

- A través de una planta de tratamiento de gases.

[pic 3]

PROCESO DE FABRICACION DE ACIDO A PARTIR DEL AZUFRE

ANTECEDENTES

Para poder llevar a cabo este proceso de elaboración de acido es necesario primeramente, proveerse de los siguientes insumos:

- Azufre refinado con un 99% de pureza.

- Agua desmineralizada (proceso).

- Agua de mar (necesarias en labores de enfriado).

- Energía eléctrica (para producir calor).

- Oxigeno del aire.

DESCRIPCION QUIMICA DEL PROCESO

Etapas preponderantes en el procedo:

- Testación de azufre para formar dióxido de azufre:

S + O2 = SO2

- Combinación de dióxido de azufre con oxigeno para lograr obtener trióxido de azufre.

SO2 + ½ O2 = SO3

- Combinación de trióxido de azufre con agua y asi obtener una solución con un 98% de acido sulfúrico.

SO3 + H2O = H2SO4

Es importante recordar que estas reacciones de combinación son exotérmicas, es decir mientras ocurren generan calor, el cual puede ser recuperado produciendo vapor o bien generando energía eléctrica.

Procesos de fabricación de acido a partir del azufre:

[pic 4]

- Sistema fundidor de azufre.

- Horno de quemado.

- Sistema de filtrado de azufre y gas.

- Caldera 1 y 2.

- Torre de secado.

- Convertidor.

- Torre de absorción.

- Sistema de control.

- Generador eléctrico.

- Enfriadores acido.

- Piping.

DESCRIPCION DEL PROCESO

Primeramente, el azufre refinado es fundido en unos fosos provistos de serpentines de vapor, asi el azufre es transformado en líquido rápidamente libre de humedad y con un viscosidad adecuada para ser impulsado.

Posteriormente el azufre ya fundido es bombeado hacia un filtro de placas paralelas, el cual elimina las impurezas, entregando un azufre mas refinado a un foso de almacenamiento de azufre, este a su vez alimenta al quemador de azufre por medio de bombas y de toberas atomizadotas. Es muy importante destacar que al quemador se le suministra aire seco regado con acido sulfúrico al 98% desde la torre de secado (para la combustión de azufre), este aire es proporcionado por medio de un soplador que aspira aire desde la atmósfera impulsándolo por medio de la torre de secado a los quemadores.

En cuanto al volumen de aire inyectado debe ser proporcional al azufre fundido inyectado, con el objeto de producir un producto de combustión en gas con un contenido de 9% de SO2, procurando mantener un parámetro de temperatura entre 950 – 970 °C.

Posteriormente, gran parte del gas del quemador pasa por una caldera de recuperación de calor y lo restante se desvía de la caldera, pero tanto el gas que sale de la caldera con 370°C, como el que se desvía, con 960°C, se mezclan en un mismo ducto, el cual conecta a un filtro gas. En dicho filtro es retenida toda la impureza producto de la combustión y del arrastre del sistema, posteriormente el gas SO2, ya limpio ingresa por la parte superior del convertidor, lugar donde se encuentra un catalizador que activa la reacción de oxidación del SO2 a SO3.

Dentro del convertidor, el gas a 430°C, atraviesa una primera capa de catalizador y se oxida parcialmente. Debido al carácter exotérmico de la reacción, la temperatura del gas de salida asciende a los 600°C, debido a esto, el gas es conducido a una segunda caldera, donde con mezcla de gas enfriado en ella a 320°C y gas desviado directo, se consigue una temperatura de 400°C.

En el convertidor, existe una segunda etapa, donde se realiza una oxidación parcial, en la cual el gas eleva su temperatura a 520°C, pasando por un ducto en U, directo al tercer paso, en donde por el frente opuesto se inyecta una corriente de aire seco frío desde la línea torre de secado. Esta mezcla produce una baja de temperatura considerable, llegando a los 400°C para salir del tercer paso a 480°C, posteriormente el gas a 480°C ingresa a la cuarta etapa, en donde con el mismo proceso de mezclado baja su temperatura a 445°C, para su posterior salida a 450°C.

Dentro del convertidor, se produce el 98% de la oxidación del gas, el cual posteriormente ingresa a un economizador con el propósito de disminuir su temperatura hasta los 280°C. El calor cedido por este gas es transferido a serpentines por los cuales circula agua para alimentación caldera y vapor de 250 psi.

El gas desde el economizador ingresa a 240°C a la parte inferior de la torre de absorción, en donde atraviesa en contracorriente el acido sulfúrico de 98% que riega desde la parte superior al interior de la torre indicada. Aquí se genera la producción de la planta, por cuanto el gas reacciona con el 2% de contenido de agua en el acido de riego, dando origen a la formación de nueva cantidad de acido sulfúrico.

El acido que riega ambas torres es suministrado desde un estanque de recirculación por medio de una bomba vertical sumergida que lo impulsa, por un lado, hacia la torre de absorción, previo paso por la enfriadora y por otro lado a la torre de secado, pasando antes por la enfriadora.

El agua consumida en la formación