Tratamiento de ácido sulfúrico

GENERALIDADES

El ácido sulfúrico es uno de los productos químicos más utilizados y tiene numerosas aplicaciones, tales como la producción de fertilizantes, explosivos o plásticos como poliuretanos, la esterificación de productos químicos intermedios, su uso en tintes y también en las industrias del hierro y el acero. El método utilizado en la actualidad para su producción a partir de azufre o SO₂ es el denominado “proceso de contacto”. El SO₂ es oxidado mediante oxígeno en presencia de un catalizador heterogéneo - contacto con pentóxido de vanadio - a SO₃, siendo a continuación absorbido en ácido sulfúrico de una concentración de ~98,5 % masa, lo cual produce el denominado 'óleum' que se vuelve a diluir en agua hasta alcanzar un valor de 98,5 % masa. Por tanto, este proceso produce normalmente ácido sulfúrico a una concentración de 98,5 % m/m o más fuerte en forma de óleum.

Algunos de los procesos y aplicaciones en los que se usa el ácido sulfúrico requieren una concentración de ácido más débil. Por tanto, a menudo es necesario contar con equipos de dilución para obtener un ácido más débil.

Por otra parte, en la mayoría de los procesos químicos la contaminación y la dilución del ácido sulfúrico concentrado generan enormes flujos residuales de ácido sulfúrico contaminado. Un ejemplo es la producción de dinitrotolueno, donde el residuo de ácido sulfúrico se contamina con ácido nítrico y tolueno parcialmente nitrado. Otro ejemplo es el uso de ácido sulfúrico concentrado para el secado de gases tales como cloro, bromo, cloruro de hidrógeno o cloruro de metilo, lo que genera un ácido sulfúrico de menos de 80 % m/m.

El reciclaje de este ácido sulfúrico residual es o bien un prerrequisito para la ejecución rentable de tales procesos o bien genera un ahorro de costes considerable de materias primas y eliminación de desechos. Nosotros construimos plantas limpias y modernas en todo el mundo para la producción de ácido y su reutilización sin contaminar el medio ambiente.

Estos son algunos ejemplos de cómo puede beneficiarse de nuestros amplios conocimientos y de una experiencia acumulada durante los últimos 50 años:

• Preconcentración de hasta 70 % masa
• Alto nivel de concentración de hasta 98 % masa
• Secado de cloro con ácido sulfúrico incluyendo la reconcentración del ácido sulfúrico
• Concentración de ácido nítrico sobre el punto azeotrópico con ácido sulfúrico
• Concentración de ácido hidroclórico sobre el punto azeotrópico con ácido sulfúrico 
• Desnitración, concentración y reciclaje de ácido sulfúrico procedente de diversos procesos de nitración
• Dilución de ácido sulfúrico

El sistema ácido sulfúrico / agua

Conocer el comportamiento de la mezcla binaria ácido sulfúrico/agua es importante para todos los procesos mencionados. A continuación se muestran los datos de equilibrio vapor líquido de ácido sulfúrico/agua. Como se puede apreciar, hasta una concentración de 70 % masa de ácido sulfúrico en la fase líquida casi no se obtiene ácido sulfúrico en la fase vapor. Por encima de una concentración de 85 % masa, la presión de vapor del ácido sulfúrico aumenta considerablemente. A una concentración levemente por encima de 98,5 % masa, se forma un azeotropo máximo a presión ambiental. Concentraciones mayores de ácido sulfúrico solo pueden obtenerse mediante la adición de trióxido de azufre u óleum.

El diagrama siguiente muestra que la temperatura de ebullición a la presión ambiental es bastante alta, p. ej. 338°C en el punto azeotrópico. A este temperatura de ebullición, el ácido sulfúrico es muy corrosivo para casi cualquier material de construcción. A tales temperaturas, el uso de vapor o aceite como medios de calentamiento ya no tiene sentido. El método tradicional de reconcentración de ácido sulfúrico es el denominado concentrador de olla o tambor, según el cual el ácido se hace hervir con un quemador en una olla de ferrosilicio o es inyectado con gases de combustión en tambores revestidos de ladrillo. La consecuencia medioambiental de estas operaciones a altas temperaturas es la generación de humos de desecho compuestos de productos de la combustión y a menudo de cantidades significativas de niebla de ácido sulfúrico.

Con el fin de superar los problemas medioambientales y de corrosión, hemos desarrollado un proceso para concentrar el ácido sulfúrico en condiciones de vacío. Esto permite producir concentraciones de ácido sulfúrico de hasta 98 % masa a menos de 210°C, lo cual hace posible el uso de vapor como medio de calentamiento y la utilización de acero esmaltado, vidrio de borosilicato 3.3, tántalo y PTFE como materiales de construcción. El límite inferior de la presión de funcionamiento (vacío) en la caldera está limitado por la temperatura del medio de enfriamiento que ha de condensar el agua evaporada a esta baja presión.

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Ofrecemos equipos de proceso ecológicos de gran eficiencia para recuperar, purificar, concentrar o diluir ácido sulfúrico de un modo seguro y fiable en un amplio rango de concentraciones de hasta 98 % masa.