Producción de acido sulfúrico

INTRODUCCIÓN El Ácido Sulfúrico es un producto industrial fundamental: sus aplicaciones son numerosas y su consumo es extraordinario. El ácido sulfúrico es un compuesto químico  extremadamente corrosivo cuya fórmula es H2SO4. Los usos del ácido sulfúrico son tan variados que el volumen de su producción proporciona un índice aproximado de la actividad general industrial. Por ejemplo, a principios de la década de 1970, la producción anual de ácido sulfúrico en Estados Unidos, el mayor productor, sobrepasaba los 29 millones de toneladas, que corresponden a una producción diaria de 1/3 kg por persona al año.

OBJETIVOS Uno de los objetivos que se tiene, es conocer los procesos productivos por las cuales se obtiene el ácido sulfúrico, desde la obtención de la materia prima, pasando una serie de etapas hasta la obtención del producto final.

HISTORIA El descubrimiento del ácido sulfúrico se relaciona con el siglo VIII y el alquimista Jabir ibn Hayyan Fue estudiado después, en el siglo IX por el alquimista Ibn Zakariya al-Razi, quien obtuvo la sustancia de la destilación seca de minerales incluyendo la mezcla de sulfato de hierro (II) (FeSO4) con agua y sulfato de cobre(II)  (CuSO4). Los alquimistas de la Europa medieval conocían al ácido sulfúrico como aceite de vitriolo, licor de vitriolo, o simplemente vitriolo, entre otros nombres. La palabra vitriolo deriva del latín “vitreus”, que significa cristal y se refiere a la apariencia de las sales de sulfato, que también reciben el nombre de vitriolo.

En el siglo XVII, el químico alemán- holandés Johann Glauber consiguió londinense utilizó este método para empezar a producir ácido sulfúrico en grandes cantidades. En 1746 en Birmingham, John Roebuck empezó a producirlo de esta forma en cámaras de plomo, que eran más fuertes y resistentes y más baratas que las de cristal que se habían utilizado antes. El ácido obtenido de esta forma, tenía una concentración de tan solo 35-40%. Mejoras posteriores, llevadas a cabo por el francésJoseph-Louis Gay-Lussac y el británico John Glover consiguieron aumentar esta cifra hasta el 78%.

En 1831, el vendedor de vinagre Peregrine Phillips patentó un proceso de conseguir óxido de azufre (VI) y ácido sulfúrico concentrado mucho más económico, ahora conocido como el proceso de contacto. Actualmente, la mayor parte del suministro de ácido sulfúrico se obtiene por este método.

PERÚ Y EL ACIDO SULFÚRICO El ácido sulfúrico es el único producto no tradicional correspondiente al sector manufactura que figura dentro del top 10 del ranking. A diferencia de otros productos de la industria química, las exportaciones de ácido sulfúrico crecieron casi 300% durante los últimos cinco años, y alcanzaron un monto de US$89.7 millones durante el 2013

PROCESOS DE OBTENCIÓN DEL ÁCIDO SULFÚRICO Existen, esencialmente, dos métodos para la producción de ácido sulfúrico. El primero, y más antiguo, es el llamado método de las cámaras de plomo. El segundo, el método más utilizado en la actualidad, recibe el nombre de método de contacto.

MÉTODO DE LAS CÁMARAS DE PLOMO PARA LA PRODUCCIÓN DE H2SO4 Obtención del dióxido de azufre, SO2, generalmente a partir de la principal materia prima: el mineral conocido como pirita, de fórmula FeS2. Oxidación de SO2 producido a trióxido de azufre, SO3, por la acción del aire en presencia de un catalizador. Combinación del trióxido de azufre con el agua para formar el ácido sulfúrico de cámara, H2SO4.

Regeneración de la mezcla nitrosa en la torre de Gay-Lussac Regeneración de la mezcla nitrosa en la torre de Gay-Lussac. Cuando los gases residuales de las cámaras entran en la torre de Gay-Lussac, se mezclan con el ácido sulfúrico de la torre de Glover.

MÉTODO DE CONTACTO PARA LA OBTECIÓN DE H2SO4 Primera etapa: producción de dióxido de azufre, SO2 Segunda etapa: producción de trióxido de azufre, SO3, a partir de SO2 La producción de trióxido de azufre a partir de la reacción del dióxido de azufre con el oxígeno es una reacción exotérmica y reversible (no se produce de forma completa sino que alcanza un equilibrio químico, en el que sigue habiendo presencia tanto de reactivos como de productos).

Tercera etapa: Conversión del SO3 en ácido sulfúrico La conversión del SO3 en ácido sulfúrico no se puede llevar a cabo por simple reacción del trióxido de azufre con agua.Por ello, en lugar de esto, lo que se hace primero es disolver el trióxido de azufre en ácido sulfúrico concentrado, lo que produce ácido disulfúrico (Dihidrogeno(heptaoxidodisulfato)

USOS Y APLICACIONES Obtención de otros productos químicos, como es el caso de los procesos de producción del ácido clorhídrico y el ácido nítrico. Obtención de abonos y fertilizantes, entre los que cabe destacar al sulfato amónico y los derivados de los superfosfatos de calcio Fabricación de colorantes, algunos de los cuales son sulfatos metálicos Actuación como electrolito, especialmente en baterías como las empleadas en los automóviles Desatascador de tuberías tanto de uso doméstico como industrial Blanqueador en la industria textil Purificador de la mayoría de las fracciones que se obtienen de la destilación del petróleo (gasolinas, disolventes, naftas, kerosenos…)

PRECAUCIONES La preparación de una disolución de ácido puede resultar peligrosa por el calor generado en el proceso. Es vital que el ácido concentrado sea añadido al agua (y no al revés) para aprovechar la alta capacidad calorífica del agua y la mayor temperatura de ebullición del ácido. El ácido se puede calentar a más de 100 ºC lo cual provocaría la rápida ebullición de la gota. En caso de añadir agua al ácido concentrado, pueden producirse salpicaduras de ácido.

FICHA INTERNACIONAL DE SEGURIDAD QUÍMICA ÁCIDO SULFÚRICO   TIPO DE PELIGRO / EXPOSICIÓN PELIGROS AGUDOS / SÍNTOMAS PREVENCIÓN PRIMEROS AUXILIOS / LUCHA CONTRA INCENDIOS INCENDIO No combustible. Muchas reacciones pueden producir incendio o explosión. En caso de incendio se desprenden humos (o gases) tóxicos e irritantes. NO poner en contacto con sustancias inflamables. NO poner en contacto con. combustibles. NO utilizar agua. En caso de incendio en el entorno: polvo, espuma, dióxido de carbono. EXPLOSIÓN Riesgo de incendio y explosión en contacto con bases, sustancias combustibles, oxidantes, agentes reductores o agua. En caso de incendio: mantener fríos los bidones y demás instalaciones rociando con agua pero NO en contacto directo con agua.

EXPOSICIÓN   ¡EVITAR LA FORMACIÓN DE NIEBLAS DEL PRODUCTO! ¡EVITAR TODO CONTACTO! ¡CONSULTAR AL MÉDICO EN TODOS LOS CASOS! Inhalación Corrosivo. Sensación de quemazón. Dolor de garganta.Tos. Dificultad respiratoria. Jadeo. Síntomas no inmediatos (ver Notas). Ventilación, extracción localizada o protección respiratoria. Aire limpio, reposo. Posición de semiincorporado. Respiración artificial si estuviera indicada. Proporcionar asistencia médica. Piel Corrosivo. Enrojecimiento. Dolor. Ampollas. Quemaduras cutáneas graves. Guantes de protección. Traje de protección. Quitar las ropas contaminadas. Aclarar la piel con agua abundante o ducharse. Proporcionar asistencia médica. Ojos Quemaduras profundas graves. Pantalla facial o protección ocular combinada con protección respiratoria. Enjuagar con agua abundante durante varios minutos (quitar las lentes de contacto si puede hacerse con facilidad), después proporcionar asistencia médica. Ingestión Corrosivo. Dolor abdominal. Sensación de quemazón. Shock o colapso. No comer, ni beber, ni fumar durante el trabajo. Enjuagar la boca. NO provocar el vómito.

EQUIPOS Y ESTRUCTURAS UTILIZADAS EN EL PROCESO HORNO DE TOSTACIÓN DE PIRITA.

TORRE DE GLOVER Esta torre, de unos 16 metros de altura, está rellena con anillos de porcelana. Por la parte superior de la torre entra una corriente de la llamada mezcla nitrosa. Dicha mezcla contiene ácido sulfúrico y óxidos de nitrógeno, NO y NO2, principalmente.

TORRE DE GAY LUSSAC torre de Gay-Lussac donde las sustancias son lavados con ácido concentrado enfriado (proveniente de la torre de Glover). Los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre que no haya reaccionado se disuelven en el ácido formando el vitriolo nitroso utilizado en la torre de Glover. Los gases remanentes son usualmente liberados en la atmósfera.

CAMARA DE PLOMO  Es una cámara recubierta de plomo (que suelen ser de 12 metros de ancho, 18 de alto y de 30 a 60 de largo) donde una mezcla de gases (SO2,  SO3, NO, N2, O2 y  H2O(g)) es transferida, y es tratado con más agua. El ácido sulfúrico es formado por una serie compleja de reacciones.

REACTOR

TORRE DE OLEUM Los gases procedentes de la catálisis se enfrían a unos 100 °C aproximadamente y atraviesan una torre de óleum, para lograr la absorción parcial de SO3.

TORRE DE ÁCIDO En el proceso de producción de ácido sulfúrico necesita refrigeración, para ello se construyen unas torres similares a las chimeneas de un horno de carbón. Las torres de ácido sulfúrico se rellenaban con material inerte, por ejemplo grava de granito, sobre la que se vertía el ácido desde la parte superior de la torre. De esta forma la torre absorbía los gases SO2 que emitía el líquido al ser refrigerado, y que por su densidad se depositaba en la parte inferior.

CONCLUSIÓN En el proceso de producción de ácido sulfúrico necesita refrigeración, para ello se construyen unas torres similares a las chimeneas de un horno de carbón. Las torres de ácido sulfúrico se rellenaban con material inerte, por ejemplo grava de granito, sobre la que se vertía el ácido desde la parte superior de la torre. De esta forma la torre absorbía los gases SO2 que emitía el líquido al ser refrigerado, y que por su densidad se depositaba en la parte inferior.