Processo de ácido sulfúrico úmido - Wet sulfuric acid process

O processo de ácido sulfúrico úmido ( processo WSA ) é um dos principais processos de dessulfuração de gás no mercado hoje. Desde que a empresa catalisadora dinamarquesa Haldor Topsoe introduziu e patenteou essa tecnologia no final dos anos 1980, ela foi reconhecida como um processo eficiente para recuperar enxofre de vários gases de processo na forma de ácido sulfúrico de qualidade comercial (H 2 SO 4 ), com produção simultânea de vapor de alta pressão. O processo WSA é aplicado em todas as indústrias onde a remoção de enxofre é um problema.

O processo de catálise úmida é especialmente adequado para processar correntes contendo enxofre, tais como:

O processo

WetSulfuricAcidProcessDiagram.svg

As principais reações no processo WSA
  • Combustão: 2 H 2 S + 3 O 2 ⇌ 2 H 2 O + 2 SO 2 (-1036 kJ / mol)
  • Oxidação: 2 SO 2 + O 2 ⇌ 2 SO 3 (-198 kJ / mol) [na presença de um catalisador de óxido de vanádio (V) ]
  • Hidratação: SO 3 + H 2 O ⇌ H 2 SO 4 (g) (-101 kJ / mol)
  • Condensação: H 2 SO 4 (g) ⇌ H 2 SO 4 (l) (-90 kJ / mol)

A energia liberada pelas reações mencionadas acima, principalmente derivada do O 2 com sua ligação dupla relativamente fraca, é usada para a produção de vapor. Aproximadamente 2–3 toneladas de vapor de alta pressão são produzidos por tonelada de ácido.

Aplicações industriais

Indústrias onde as plantas de processo WSA estão instaladas:

  • Refinaria e indústria petroquímica
  • Indústria metalúrgica
  • Indústria à base de carvão ( coque e gaseificação)
  • Indústria de energia
  • Indústria de viscose
  • Indústria de ácido sulfúrico

WSA para gaseificadores

O gás ácido proveniente de um Retisol -, Selexol -, tratamento de gás de amina ou unidade semelhante instalada após o gaseificador contém H 2 S, COS e hidrocarbonetos além de CO 2 . Esses gases costumavam ser queimados e liberados para a atmosfera, mas agora o gás ácido requer purificação para não afetar o meio ambiente com a emissão de SO 2 . O processo WSA não apenas atende às demandas de remoção de SO 2 , mas também aceita uma ampla variedade de composições de gás de alimentação.

A planta WSA fornece uma alta recuperação de enxofre e recupera o calor para uma produção substancial de vapor. A taxa de recuperação de calor é alta e o consumo de água de resfriamento é baixo, resultando em um desempenho de custo superior desse processo.

Exemplos de processo WSA para gaseificação

Exemplo 1:

  • Fluxo do gás de alimentação: 14.000 Nm 3 / h
  • Composição [vol%]: 5,8% H 2 S, 1,2% COS, 9,7% HC e 77,4% CO 2
  • Concentração de SOx [vol%]: 1,58%
  • Produção de H 2 SO 4 : 106 MTPD
  • Produção de vapor: 53 ton / h
  • Consumo de água de resfriamento: 8 m 3 / ton de ácido (delta T = 10 ° C)
  • Consumo de combustível: 1.000 Nm 3 / h (LHV = 2.821 kcal / Nm 3 )

Exemplo 2: Uma planta de enxofre na China será construída em conexão com uma planta de amônia, produzindo 500 quilotons / ano de amônia para a produção de fertilizantes

Regeneração de ácido gasto e produção de ácido sulfúrico

O processo WSA também pode ser usado para a produção de ácido sulfúrico a partir da queima de enxofre ou para a regeneração do ácido gasto de, por exemplo, plantas de alquilação. Os processos de catálise úmida diferem de outros processos de contato com 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 de vapor em uma extensão determinada pela temperatura. O ácido líquido é posteriormente formado por condensação do vapor de ácido sulfúrico e não por absorção do trióxido de enxofre em ácido sulfúrico concentrado, como é o caso em processos de contato baseados em gases secos.

A concentração do produto ácido depende da razão H 2 O / SO 3 nos gases convertidos cataliticamente e da temperatura de condensação.

Os gases de combustão são resfriados à temperatura de entrada do conversor de cerca de 420–440 ° C. Para processar esses gases úmidos em uma planta convencional de processo de contato com gás frio (DCDA), seria necessário resfriar e secar o gás para remover toda a umidade. Portanto, o processo WSA é, em muitos casos, uma maneira mais econômica de produzir ácido sulfúrico.

Cerca de 80% a 85% da produção mundial de enxofre é usada para fabricar 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 Manual de Fertilizantes publicado em conjunto pela Organização das Nações Unidas para o Desenvolvimento Industrial (ONUDI) e o Centro Internacional de Desenvolvimento de Fertilizantes .

Referências