Ácido sulfúrico e ácido fosfórico

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Módulo C – Ácido sulfúrico e ácido fosfórico
Ácido sulfúrico
Composto químico H2SO4;•
Ácido forte;•
O principal dos ácidos derivados do enxofre;•
Considerado o produto químico mais fabricado e consumido no mundo;•
Medidor do potencial de um país.•
Estrutura e composição química
Estrutura piramidal;•
Diácido;•
Composição:•
Hidrogênio (2,06%)•
Enxofre (32,69%)•
Oxigênio (65,25%)•
Massa molar: 98,078 g.mol-1.•
Matérias-primas
A seleção depende de alguns fatores como disponibilidade, custo de secagem e limpeza do gás;•
Utilizam piritas e enxofre;•
Sendo que a preferência é o enxofre.•
Tipo enxofre 
Enxofre “Bright” teor de impurezas menor ou igual a 0,02%;•
Enxofre “Dark” teor de impurezas maior que 0,02%;•
Modelos de obtenção industrial 
Processo “Frasch”;•
Processo “Frasch”
Processo “Clauss”. •
Criado por Hermam Frasch em 1891;•
Injetar vapor d’água superaquecido no solo ou jazidas;•
Funde o enxofre que é bombeado para superfície utilizando ar 
comprimido;
•
Passa por linhas aquecidas a vapor até o separador;•
O enxofre pode ser solidificado em cubas de deposito;•
O enxofre mantido no estado líquido nos tanques de 
armazenamento. 
•
 
Thamara Conceição 
Processo “clauss”
Carl Friedrich Clauss em 1882;•
Transformava o H2S em enxofre elementar;•
Remoção de H2S na purificação do gás natural e nas refinarias de petróleo é exigida;•
Recolhe-se o gás H2S e mistura com ar e queima-se num forno (forno de Clauss);•
O SO2 produzido reage com o H2S, produzindo o enxofre elementar. •
Reações:
H2S (g) + 3/2 O2 (g) → SO2 (g) + H2O•
SO2 (g) + 2 H2S (g) → 3S (l) + 2H2O(l) •
Estágios do processo de produção
Dois tipos de processo de produção de ácido sulfúrico (H2SO4);•
Processo de produção por câmaras de Chumbo;•
Processo de produção por contato.•
Produção por câmaras de chumbo
Considerado um processo obsoleto;•
Produz ácido sulfúrico (62 a 78%);•
SO2(g) aquecido entra pela parte inferior de um reator chamado torre de Glover;•
Lavado com vitríolo nitroso e misturado com NO e NO2 gasosos;•
Parte do SO2 é oxidado a SO3;•
Dissolvido em banho ácido para formar o ácido de torre (aproximadamente 78%). •
Uma mistura de gases ( SO2, SO3, NO, N2, O2 e vapor) é transferida a uma câmara recoberta por 
chumbo;
•
É tratada com mais água;•
O H2SO4 é formado por uma série complexa de reações;•
Condensa nas paredes e acumula no piso das câmaras;•
O ácido produzido contêm uma concentração de 62% a 68%;•
Conhecido como ácido de câmara ou fertilizante. •
Reações:
SO2(g) + NO2(g) → NO(g) + SO3(g) NO(g) + NO2(g) + H2O(l) → 2 HNO2(aq)
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) HNO2(aq) + H2SO3(aq) → H2SO4(aq) + produtos
 
Thamara Conceição 
Produção por contato
Produz ácido sulfúrico (98 a 100%);•
Inicialmente utilizava platina como catalisador, substituído por vanádio;•
Com etapas de: purificação e combustão do enxofre, conversão do SO2 e absorção do SO3; •
Processo mais utilizado nos complexos industriais.•
Etapa – purificação e combustão do enxofre
Inicialmente as operações de fusão, sedimentação e filtração do enxofre para remover impurezas;•
O enxofre é queimado (250ºC) em um forno e o próprio calor da combustão vai vaporizá-lo 
(1000ºC);
•
Utilizado como agente comburente: o oxigênio ou o ar seco(sendo mais utilizado nas unidades);•
Reação: S(s ou l) + O2(g) → SO2(g) + Calor•
Forma de vaporização do enxofre: piscina, cascata e atomizador. •
Etapa – conversão do SO2
O gás resultante da combustão do enxofre (N2, O2, SO2, e pequenas quantidades de SO3);•
Passa através de uma massa catalítica, onde o SO2 é convertido em SO3;•
Catalisadores: platina, óxido de ferro e pentóxido de vanádio;•
Realizado em um conversor catalítico de quatro leitos horizontais;•
Neste leito está depositado o catalisador.•
Reação: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) •
Etapa - Absorção do SO3
A massa gasosa de SO3 efluente do conversor;•
Borbulhada em uma ou mais torres recheadas em contracorrente com ácido sulfúrico;•
A água de diluição presente no agente absorvente reage com o SO3, formando novas moléculas 
de ácido sulfúrico;
•
Reação: SO3(g) + H20(l)→ H2SO4(aq) •
 
Thamara Conceição 
Utilização e consumo
É o terceiro índice de desenvolvimento de uma nação;•
É aplicado em fertilizantes (78%), fabricação de outros produtos químicos (7%);•
Metalurgia (5%);•
Papel e celulose (3%);•
Tratamento de água e indústria de açúcar e álcool (1%);•
E outros (4%). •
Ácido fosfórico: 
Composto químico de fórmula molecular H3PO4;•
Sendo classificado, dentre os ácidos minerais como ácido fraco;•
É o ácido mais importante derivado do fósforo;•
Também é conhecido como ácido fosfórico V e fosfato de hidrogênio. •
Estrutura e composição química
Composição:•
Hidrogênio 3,1%;•
Fósforo 31,60%;•
Oxigênio 65,30%;•
Comercializado em 85% em água. •
Matérias - primas
O fósforo não é encontrado na sua forma livre na natureza;•
Apenas em combinações como os fosfatos;•
As matérias-primas que extrai o fósforo são os fosfatos de metais alcalino-terrosos;•
Encontrados em depósitos de rochas de fosfato;•
A maioria dos minérios de fósforo dessas rochas pertence ao grupo da apatita (Ca5(F, Cl, OH) 
(PO4)3);
•
Reservas sedimentares, ígneas e biogenéticas. •
 
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Reservas sedimentares, ígneas e biogenéticas. •
Estágios do processo de produção
Dois processos distintos;•
O primeiro processo é por via térmica ou seca (redução em forno elétrico);•
O segundo processo é por via úmida (acidulação);•
Há ainda um terceiro processo, denominado Kiln, que é pouco utilizado. •
Produção por via seca ou térmica
Antes de iniciar o processo precisa produzir o fósforo elementar através da rocha fosfática;•
O fósforo é produzido pelo método de redução em forno elétrico;•
Matérias-primas utilizadas, rocha fosfática, sílica e coque.•
Reação: 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C → CaSiO3 + P4 + 10CO •
Produção por via seca 
• O fósforo elementar, ao término de sua produção, é levado a torre de oxidação;
• Onde será queimado gerando pentóxido de fósforo.
• 4P + 5O2(g) → 2P2O5(s)
• O pentóxido de fósforo é resfriado e hidratado em um hidratador inoxidável ou torre com água ou 
ácido fosfórico diluído;
• P2O5(s) + 3H2O(l) → 2H3PO4(aq)
• A névoa de ácido é precipitada, filtrada e purificada;
• O ácido fosfórico produzido (75% a 85%);
• Esse ácido produzido por essa técnica atinge o grau farmacêutico (alto grau de pureza).
Produção por via úmida
• Responsável pela maior parte da produção industrial;
• Conhecido como acidulação;
• O processo consiste na reação de fosfato de cálcio (apatita) com o ácido sulfúrico;
• Reação: CaF2 ・ 3Ca3(PO4)2 + 10H2SO4 + 20H2O → 10CaSO4 ・ 2H2O + 2HF↑ + 6H3PO4
• Subprodutos: CaSO4 (gesso, anidrita ou gipsita) e ácido fluo sílico. 
• O minério é misturado com ácido fosfórico de reciclagem do resfriador de lama e ácido sulfúrico 
em um tanque;
• Agitador garante reação homogênea;
 
Thamara Conceição 
• O tanque deve ser revestido de chumbo;
• A temperatura do tanque deve ser baixa, para garantir a precipitação do gesso e não da anidrita;
• A massa da lama é reciclada pelo resfriador de lama;
• O resto da lama vai para o tanque filtro Bird-Prayon.
Produção por via úmida – filtro bird-prayon
Ácido fosfórico na saída das bandejas apresenta 30 a 32% de P2O5;•
• Pode ser usado dessa forma ou ainda ser concentrado. 
Consumo e utilização
• Nos principais usos destacam-se:
• Indústria de fertilizante;
• Indústria de produção sal mineral para animais;
• Indústrias de bebidas;
• Usina de chocolate;
• Industria farmacêutica;
• Formulação de detergentes, abrilhantador de alumínio, decapante entre outros. 
 
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