TCC1 - Rigoberto Bernardo (2ETAPA) 22 05 2022

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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS
RIGOBERTO FERNANDES MIGUEL BERNARDO
	
PRODUÇÃO DE ÁCIDO SULFÚRICO POR DUPLA ABSORÇÃO DUPLO CONTACTO
LUANDA
2022
RIGOBERTO FERNANDES MIGUEL BERNARDO
PRODUÇÃO DE ÁCIDO SULFÚRICO POR DUPLA ABSORÇÃO DUPLO CONTACTO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do certificado de Especialista em Engenharia Química, do Instituto Superior Politécnico de Tecnologias e Ciência- ISPTEC.
Orientadora: Professora Letícia Torres
LUANDA
2022
RIGOBERTO FERNANDES MIGUEL BERNARDO
PRODUÇÃO DE ÁCIDO SULFÚRICO POR DUPLA ABSORÇÃO DUPLO CONTACTO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do certificado de Especialista em Engenharia Química, do Instituto Superior Politécnico de Tecnologias e Ciência-ISPTEC.
Orientadora: Professora Letícia Bravo Torres
Aprovado em: ___/___/______.
BANCA EXAMINADORA: 
____________________________________________________
Prof.(a) Letícia Bravo Torres
Orientadora 
_____________________________________________________
Prof.(a) Dr.(a) Nome Completo do(a) Examinador(a) 
ISPTEC
_____________________________________________________
Prof.(a) Dr.(a) Nome Completo do(a) Examinador(a) 
ISPTEC
RESUMO
Palavras chave:
ABSTRACT
Key words:
SUMÁRIO
	1. Introdução .....................................................................................................
	07
	 1.1 Contextualização .................................................................................
	07
	 1.2 Caracterização do problema .................................................................
	07
	 1.3 Objectivos ............................................................................................
	08
	 1.3.1 Objectivo geral ...............................................................................
	08
	 1.3.2 Objectivo específico ......................................................................
	08
	 1.4 Hipóteses ..............................................................................................
	08
	 1.5 Justificativa ............................................................................................
	09
	2. Fundamentação teórica ...............................................................................
	10
	3. Metodologia .................................................................................................
	13
	Referências bibliográficas ..............................................................................
	16
1 Introdução
1.1 Contextualização
Angola não é um país não produtor de ácido sulfúrico, obtendo a substância por intermédio da importação, a ideia é reduzir os custos de importação, fazer com que caminhos sejam traçados para se diminuir custos.
O ácido sulfúrico é um líquido claro e denso, sendo usado na produção de fertilizantes, na lixiviação metálica de minérios, no refino de petróleo e na fabricação de diversos produtos químicos. Em todo o mundo, cerca de 200 milhões de toneladas de ácido sulfúrico foram consumidas no ano de 2021 (EDITORA SENAI-SP, 2018). 
O mercado de fertilizante fosfático no país é suprido quase que exclusivamente pelos produtos resultantes da reação química entre a rocha fosfática e o ácido sulfúrico ou fosfórico para obtenção do superfosfato simples ou superfosfato triplo e os fosfatos de amônio, como o fosfato Diamônico e o fosfato Monoamônico. O ácido sulfúrico pode ser produzido a partir de enxofre elementar, quando é queimado na presença de excesso de ar seco, no chamado processo de contato. Pode também ser obtido pela ustulação das piritas (FeS2) e pirrotitas (FeS), que são minerais que contêm entre 45% e 48% e entre 30% e 32% de enxofre contido, respectivamente. Sendo então, esse o processo empregado.
1.2 Caracterização do problema
A produção e o consumo de ácido sulfúrico são considerados indicadores da atividade industrial de uma nação (Sander et., 1984, p261). Quanto mais ácido sulfúrico é consumido, maior a actividade industrial e maior a robustez da economia. Angola não produz ácido sulfúrico, a sua produção local irá reduzir os custos de importação, aumentar a taxa de exportação e consequentemente aumentar o produto interno bruto (PIB), como também trará trabalho e renda ajudando assim a eliminar muitos problemas sociais.
1 .3 Objectivos
1.3.1 Objectivo geral
	O objectivo geral deste trabalho consiste em produzir ácido sulfúrico por dupla absorção duplo contacto a partir de enxofre.
1.3.2 Objeticvos específicos
a) Realizar ampla revisão bibliográfica sobre o tema;
b) Definir a capacidade nominal da unidade proposta;
c) Elaborar o diagrama de blocos do processo;
d) Fazer os balanços de massa a partir do diagrama de blocos;
e) Realizar o estudo de viabilidade económica;
f) Realizar o estudo de impacto ambientais e sociais da implementação do processo.
1.4 Hipóteses
a) É possível produzir ácido sulfúrico em Angola?
Angola dispõe de matéria-prima, que é a base para obtenção do produto desejado, este processo pode contribuir para a entrada de divisas no país pois, a indústria constitui-se no pulmão do desenvolvimento e da viragem económica de Angola .
b) Porquê produzir ácido sulfúrico?
O ácido sulfúrico é o agente para a formação e sulfonação de sulfato, sendo usado com frequência por ser um ácido inorgânico bastante forte e barato. Ele é utilizado em muitas indústrias como produto intermediário. É empregado na fabricação de fertilizantes, couro e folha-de-flandres, no refino do petróleo e no tingimento de tecidos, o ácido sulfúrico é muito utilizado na fabricação de fertilizantes. A cadeia produtiva de fertilizantes compõe-se de seis elos, sendo um deles o setor produtor de matérias-primas intermediárias, como o ácido sulfúrico, o ácido fosfórico e a amônia anidra (MB CONSULTORES LTDA., 1999 , p. 2). 
c) Quais são os processos mais comuns para produzir ácido sulfúrico?
O ácido sulfúrico pode ser obtido industrialmente por duas tecnologias distintas, conhecidas como processo de câmara de chumbo e processo de contacto. O primeiro, muito utilizado no século passado, caiu em desuso, devido principalmente à limitação de não permitir produzir ácido com concentração superior à 78% em peso. (MB CONSULTORES LTDA., 1999 , p. 2)
d) Existe matéria prima para atender a capacidade nominal, onde obter?
Sim, existe matéria prima para atender a capacidade nominal. Além do enxofre natural, que ocorre em depósitos subterrâneos dos quais é extraído pelo processo "Frasch", esse elemento químico pode ser obtido pela oxidação do gás sufídrico (H2S) existente nos efluentes gasosos de diversas instalações industriais, notadamente refinaria de petróleo de Luanda, e no gás natural ácido, mediante aplicação do processo "Claus".
O enxofre produzido pelo processamento de gás natural ou de refinarias de petróleo - tem contribuído, nos últimos anos, com substancial parcela da oferta mundial dessa matéria prima. O emprego do processo Claus aos efluentes gasosos anteriormente referidos permite produzir enxofre com grau de pureza superior ao material obtido pelo processo Frasch. (MB CONSULTORES LTDA., 1999 , p. 3)
1.5 Justificativa
O ácido sulfúrico é um produto muito utilizado na indústria, principalmente na indústrias de fertilizantes agrícolas (demanda de aproximadamente 78% de todo ácido produzido), mas seu uso é fundamental em diversas aplicações industriais como: Metalurgia, indústria de papel e celulose, pigmentos, fabricação de explosivos, eletrodo em baterias automotivas, etc. Portanto a importância de novas indústrias de fabricação do ácido devido sua demanda está em crescimento gradativamente a cada ano (SHREVE, 1980).
2 Fundamentação teórica
As reações de esterificação consistem na transformação de ácidos carboxílicos e seus derivados em ésteres. Estas reações possuem papel essencial na síntesede produtos naturais, proteção e resolução cinética de ácidos carboxílicos, na indústria de ácidos graxos e na produção de fármacos. A síntese de ésteres provenientes de ácidos carboxílicos é amplamente reconhecida e utilizada, entretanto, estas reações ainda empregam ácido sulfúrico ou catalisadores metálicos, que são tóxicos e de difícil manipulação (SILVA, et al., 2018). 
Adicionalmente, estas reações são realizadas na presença de solventes. Desta forma, as reações de esterificação oferecem lacunas para a investigação de novas metodologias, buscando suprir a crescente demanda por métodos eficientes e ambientalmente seguros (NÓBREGA, MELO, 2021). O maior desafio encontrado na produção de ésteres decorre do fato de que a esterificação, na maioria dos casos, envolve reações reversíveis. Para deslocar o equilíbrio para o lado dos produtos, um dos reagentes deve ser utilizado em excesso ou um dos produtos deve ser constantemente removido ao longo da reação (PRADO, 2019). 
As constantes de equilíbrio para esterificação com a maior parte dos álcoois primários, embora favoráveis, não são grandes. Um exemplo é a reação de esterificação entre ácido acético e álcool etílico, que possui constante de equilíbrio igual a 3,38. A reação é conduzida a sua conclusão utilizando o álcool reagente como solvente. Como o álcool está presente em grande excesso, o equilíbrio é impulsionado em direção ao produto éster, seguindo o princípio de Le Châtelier (NÓBREGA, MELO, 2021).
O método tradicional para a síntese de ésteres é a reação entre ácidos carboxílicos e álcoois em excesso na presença de quantidades catalíticas de H2SO4, com o auxílio do aparato de Dean-Stark, utilizado para remoção da água gerada, a fim de deslocar o equilíbrio a favor dos produtos (SILVA, et al., 2018). Esta reação é denominada esterificação de Fischer, onde um catalisador ácido protona o grupo carbonila do ácido carboxílico, tornando-o mais suscetível ao ataque do oxigênio nucleofílico do álcool. Uma molécula de água é então eliminada para a formação do éster. O Ácido Sulfúrico é uma substância química inorgânica cuja fórmula é H2SO4 (NASCIMENTO, et al., 2018). 
É um ácido forte e nas condições normais apresenta-se como um líquido incolor, oxidante e inodoro. Além disso, ao ser dissolvido em água sofre ionização, sendo este processo altamente exotérmico, no qual ocorre em duas etapas com a formação do íon hidrônio. Em relação as propriedades deste composto, elas variam de acordo com sua concentração, sendo que as formas mais concentradas de ácido sulfúrico têm fortes propriedades de desidratação e oxidação (PRADO, 2019).
Por se tratar de um produto muito utilizado em diversos processos industriais, a produção de ácido sulfúrico é um indicador do desenvolvimento industrial de um país, e do crescimento econômico medido pela contribuição da produção mundial. Estima-se que sua produção nos últimos anos chegou a mais de 200 milhões de toneladas (SILVA, et al., 2018). O ácido sulfúrico já era conhecido em meados do século X, sendo que a produção envolvendo a destilação seca do sulfato de ferro II heptahidratado (FeSO4.7H2O), também chamado de vitrola verde, ou do sulfato de cobre II pentahidratado (CuSO4.5H2O) (NÓBREGA, MELO, 2021).
No século XV, Basilius Valentinus usou a queima de nitrato de potássio, conhecido como salitre, com enxofre para a preparação de ácido sulfúrico. Porém a industrialização da produção de ácido sulfúrico, nas concentrações de 35 a 40%, só foi possível através do método de Ward em câmaras de chumbo, propostas por John Roebuck, em 1746, pois estas câmaras são resistentes ao ácido sulfúrico, possibilitando assim a produção em grande escala (SILVA, et al., 2018).
Os químicos Joseph-Louis Gay-Lussac e John Glover, otimizaram o processo de produção de ácido sulfúrico, aumentando a concentração da solução obtida para 78%. Contudo, pouco depois este processo de produção caiu em desuso devido a limitação de não permitir a obtenção de uma concentração de ácido sulfúrico com um grau de pureza maior que 78% (NASCIMENTO, et al., 2018). 
Por fim, no século XIX, Peregrine Phillips patenteou um processo de produção de ácido sulfúrico mais econômico de produção de trióxido de enxofre e ácido sulfúrico concentrado, que envolvia a conversão catalítica do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre por meio de um catalisador sólido, que inicialmente era platina, mas posteriormente foi substituído por V2O5, por ser mais barato (SILVA, et al., 2018). 
Este processo foi conhecido como Processo de Contato e desde então, praticamente toda a produção mundial atual de ácido sulfúrico utiliza esse método. O uso de catalisadores sólidos na produção do ácido sulfúrico, permitiu simplificar o processo industrial, trazendo posteriormente uma melhoria no controle, segurança, e qualidade do produto (NASCIMENTO, et al., 2018). 
Contudo, para impedir a liberação do dióxido de enxofre para a atmosfera, a legislação passou a exigir que a conversão enxofre à ácido sulfúrico fosse igual ou superior a 99,5%, o que obrigou ao uso de conversores de passagem dupla (NASCIMENTO, et al., 2018). O ácido sulfúrico é requerido no processo de produção de quase todos os setores, por isso é um dos compostos mais importantes fabricados pela indústria química (PRADO, 2019). 
A maior quantidade de ácido sulfúrico é usada para a produção de ácido fosfórico, que posteriormente é usado para a produção de fertilizantes fosfatados, di-hidrogenofosfato de cálcio, fosfatos de amônio e também sulfato de amônio, que é um fertilizante importante na deficiência de enxofre (SILVA, et al., 2018). Esse composto é importante também em determinadas reações químicas, como a esterificação e sulfonação, pois atua como um agente desidratante e absorve a água formada nessas reações. Além disso, esse composto tem o poder de protonar o ácido nítrico para a formação de íon nitrônio (NÓBREGA, MELO, 2021).
O íon nitrônio, por sua vez, é usado para a produção de corantes e explosivos nitrados, como por exemplo a nitrocelulose, e nitroglicerina por ser um ótimo agente de sulfonação, o ácido sulfúrico é bem vantajoso, pois as reações de sulfonação possuem inúmeras aplicações na indústria química, como por exemplo, na produção de detergentes sintéticos, bactericidas sulfonadas, pesticidas, adoçantes artificiais, corantes, pigmentos entre outros. Já na química orgânica o ácido sulfúrico é aplicado nas reações de sulfonação de álcoois, aminas, além da sulfonação e clorossulfonação de compostos aromáticos (NASCIMENTO, et al., 2018).
O ácido sulfúrico também é amplamente utilizado no processamento de metais, como na fabricação de cobre, zinco e também no processo de decapagem, que consiste na limpeza de superfícies de aço antes de ser coberta por uma camada de estanho, que posteriormente são utilizadas para a fabricação de latas para o ramo alimentício (SILVA, et al., 2018).
3 METODOLOGIA
Todo processo de metodologia deve ser compreendido como o processo eficaz frente a construção do processo de conhecimento crítico e assertivo enquanto acadêmico e profissional em formação. E para que isso seja construído de forma eficaz deve se indagar todos os limites e questionamentos acerca do presente estudo. Em virtude de todos os questionamentos que são levantados e construídos é preciso que a pesquisa seja construída em cima de uma aptidão acadêmica que ocorre sempre em função da busca de artigos e livros que contemplem o estudo (MARTINS, 2016).
	Assim sendo, para que toda a pesquisa seja realizada em cima de um conhecimento crítico e sistemático a delimitação do tema se fez presente para que todos os agentes da pesquisa fossem devidamente qualificados. Sendo assim, para que este trabalho conseguisse obter respostas, optou se por uma revisão de literatura, pois ela é capaz que qualificar todos os agentes que circundam o cotidiano humano (GODOY, 2016). 		
	Sendo assim, é importante entender que este tipo de abordagem foi escolhido em virtude da possibilidade de se aprofundar no estudo e permitir que ocorra umaprofunda investigação das questões que se correlacionam ao que é estudado. Promovendo uma grande valorização do tema, mesmo com essa valorização as facetas individuais são preservadas e questionadas, para que dessa forma novas ideias de descobertas do tema sejam realizadas (OLIVEIRA, 2020).
	 Para que este estudo se qualifique de maneira eficaz foram pesquisados artigos que compreendem desde o ano de 2016 até o ano de 2021. As buscas foram realizadas nas seguintes bases de dados: Medley,Scielo e Lilacs.
Era necessário saber o quanto em massa (toneldas) o país Angola importa de ácido sulfúrico, e nas pesquisas efectuadas, propriamente no Instituto Nacional de Estatística (INE), foi verificado no Anuário de Estatística, página 105, a partir do Quadro 11, que tratava sobre a Importação de Mercadorias Segundo Código SH referindo que o estado angolano gastou 38.673.370 kzs (trinta e oito milhões e seis centos e setenta e três mil e trezentos e setenta kwanzas), sendo a Rússia um dos grandes países aliados à Angola em termos de importações, procurou-se saber o quanto a Rússia cobra pela venda de ácido sulfúrico, então descobriu-se que têm um preço de venda de 2.515,52 Rublos por cada tonelada. 
· Conversão do preço de ácido sulfúrico na moeda Rublo (Rub) para Dólares americanos (USD):
 
 
 
· Conversão do valor em Kwanzas para USD gasto por Angola na compra de ácido sulfúrico:
 
· Quantidade em massa de ácido sulfúrico importado por Angola:
 
			 	 
	
· Conversão de ton/ano para ton/h
Sabendo que em 1 ano temos 12 meses, em 1 mês temos 22 dias úteis e supondo 8h úteis de trabalho por dia: 
Pretende-se suprir toda quantidade de ácido sulfúrico importado com a capacidade nominal de 1,26 toneladas/hora.
	Empresas em território nacional que possam usufruir do ácido sulfúrico:
	AngoPri, empresa angolana do sector da agricultura, irrigação e veterinária, fundada em 2017, localizada em Catchiungo, província do Bié. (Cerca de 60% do ácido sulfúrico produzido mundialmente é destinado para indústrias de fertilizantes). 
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Referências bibliográficas
EDITORA, SENAI-SP (Ed.). NR 33-Segurança e saúde em espaço confinado: Supervisor de entrada. SENAI-SP Editora, 2018.
GODOY, Arilda Schimidth. Pesquisa qualitativa: tipos fundamentais. Revista de Administração de Empresas, Rio de Janeiro, v. 35, n.3, p. 20-29. mai./jun. 2015.
MARTINS, Heloísa Helena Teixeira Silva. Metodologia qualitativa de pesquisa. Educação e Pesquisa, São Paulo, v.30, n.2, p. 287-298, maio/ago. 2016.
NASCIMENTO, Bruna da Silva; et al. Alimentação de fábrica Caixa Distribuição da Shell chapa metálica precisão. EnfermerÃa Global, v. 17, n. 49, p. 237-269, 2018.
NÓBREGA, Ana Beatriz Egypto Queiroga da; MELO, Aluísio Braz de. Potencial de mucilagem do cacto xique-xique como tratamento superficial para blocos de terra comprimida. Ambiente Construído, v. 21, p. 159-176, 2021.
OLIVEIRA, Maria Fernanda. Metodologia científica: um manual para a realização de pesquisas em administração. 2011. 73f. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização)- Faculdade de Administração, Universidade Federal de Goiás, 2020.
PRADO, Andréia Dagostini do. Integração energética da rede de trocadores de calor em uma planta química de produção de ácido sulfúrico. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Tecnológica Federal do Paraná. 2019.
SILVA, Ruberlan Gomes da; et al. Adequação do teor de carbono orgânico total no concentrado de fosfato bayóvar por oxidação térmica em baixa temperatura e avaliação do desempenho na produção de ácido fosfórico em testes contínuos em planta piloto. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, v. 14, n. 4, p. 332-339, 2018.
SHREVE, Randolph Norris; BRINK, Joseph A. Indústrias de processos químicos.
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