Buscar

P1 de Processos Inorgânicos

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 14 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

2.Enxofre 
2.1. Principais Aplicações 
a) Fabricação de H2SO4 
b) Fabricação de inseticidas, alvejantes, corantes 
c) vulcanização da borracha – (látex + borracha): obtém material resistente, não sua 
extração ela não é tão resistente 
2.2. Existência na Natureza 
a) Na forma livre: Em fontes térmicas e zonas vulcânicas (enxofre nativo) 
b) Combinado com minérios: sulfetos metálicos (sulfetos de cobre, zinco, chumbo, 
molibdênio e ferro) 
c) A partir do H2S 
2.3. Processos de obtenção 
 Até a década de 70: Obtido a partir do enxofre nativo pelo processo Frasch 
 A partir da década de 70: obtido a partir do H2S (presente no petróleo) 
 Atualmente, 85% do S obtido a partir do H2S e do SO2; 15% a partir do 
processo Frasch 
 Produção mundial ~ 70milhões tonelada/ano 
 No Brasil (ver slides) até 2006 a maioria do S consumidos no processo aqui é 
importado. 
 
2.3.1. Processo Frasch 
 Princípio básico: O enxofre é fundido no subsolo e o líquido é bombeado 
até a superfície. 
 3 tubos concêntricos, injeção de água superaquecida (acima da Tsaturação), 
recuperação do enxofre líquido com a adição de ar comprimido (a quente). 
 Vazão ar = taxa de fusão do enxofre 
 
2.3.2. Processo Claus 
 Baseado no gás ácido com alto teor de H2S (60~75%) 
 Proveniente da purificação do gás natural ou do gás de coque das refinarias 
 
 Remoção do H2S do gás natural 
a) Absorção em solventes físicos (que não formam ligações químicas): 
regeneração do solvente é fácil, menor corrosão é baixa seletividade 
Ex.: Processo rectisol (metanol como solvente) e processo selexol 
 
b) Absorção em solventes químicos: Maior seletividade, maior corrosão e maior 
estabilidade da ligação com H2S (necessidade de maior energia para 
regeneração) 
b1) Extração com aminas : MEA, DEA e MDEA 
b2) Extração com carbonato a quente(K2CO3): menor custo operacional ( menor 
quantidade de energia para regeneração ) ; soluções de K2CO3 são muito corrosivas 
em aço carbono ( necessidade de uso de aço inoxidável e/ou adição de aditivos 
anticorrosivos) 
2.3.2.2. Descrição do Processo Claus 
 Principais Reações 
Etapa térmica (irreversível) : H2S + 3/2 O2 (g) SO2(g) + H2O(g) 
ΔH= -123,9Kcal ( exotérmica) 
Etapa catalítica(reversível) : SO2(g) + 2H2S(g) 3S(l) + 2H2O(l) 
ΔH= -34,2Kcal ( exotérmica) 
 Etapa Térmica (oxidação parcial irreversível do H2S) 
i) Fornece o SO2 necessário para a etapa catalítica (reação Claus) 
ii) Deve-se oxidar 1/3 do H2S da carga: obtenção da razão H2S/SO2~2 
para a reação de Claus 
Controle da razão H2S/SO2 : feito pelo controle da vazão de ar -> Se 
H2S/So2 aumenta, é preciso aumentar a vazão de ar ( queima de maior 
quantidade de H2S). 
iii) Cálculo da quantidade de O2 necessária deve levar em conta a 
possibilidade de oxidação de impurezas (CH4, C2H6, CO, NH3) e a 
concentração de H2S no gás ácido 
iv) Temperatura de operação: 1000 ~ 1400 °C 
Se T<925°C: taxa de reação é muito lenta 
Se T>1600°C: Produção de SO3 e NOx (corrosão do forno e desativação do 
catalisador na etapa seguinte) 
v) Pode ocorrer formação de CO e CO2 no forno, que reagem com H2S, 
produzindo sulfeto de carbonila (COS) e dissulfeto de carbono(CS2). 
COS e CS2 : Inertes a formação de S na etapa catalítica 
H2S + CO2 H2O + COS reação de formação de COS e CS2 
H2S + COS H2O + CS2 
 
 Recuperação do S inertizado na forma de COS e CS2: hidrolise (em um reator 
tubular antes da etapa catalítica ou no 1° conversor de claus) 
Reação: COS ou CS2 H2S + CO2 
 
 Etapa Catalítica ( reação entre H2S e SO2) 
 
i) Favorecida em Tbaixas ( 200 ~300°C) 
ii) Uso de catalisadores (em geral Al2O) 
iii) Uso de 3 leitos catalíticos sucessivos: maiores taxas de reação (aumento da 
conversão) -> Fluxograma no slide 
iv) O gás residual é tratado para que não prejudique o meio ambiente 
liberando SO2 e SO3 que com a H2O(da atm ) gera H2S(chuva ácida). 
Apesar da conversão no processo de Claus ser alta ( 98%) é necessário 
tratar esse gás residual ( um processo com grandes quantidades vai gerar 
uma quantidade significativa de gás residual ) 
 
 Catalisadores para o processo Claus 
i) Catalisador tradicional: Al2O3 (alta área superficial) 
ii) Adição de promotores (óxidos de ferro e metais alcalinos): 
aumento da atividade catalítica e redução da desativação 
iii) Presença de excesso de O2: formação de sulfato de alumina 
(alumina + O2 + SO2 ) -> Cataliticamente inativo 
 
 Fe2O3 (Fe2O3 --- S --> FeS2 ----O2----> Fe2O3) : impede que o O2 
chegue a alumina 
 Na2O: aumenta a conversão de H2S e promove a hidrólise do CS2 
Teor ótimo: 1500 a 2500ppm 
Se for maior que 2500ppm -> formação de sulfato de alumina 
 Desativação está associada a: 
I) Temperatura + água : redução da área superficial 
II) Sulfatação da superfície 
III) Bloqueio dos poros do catalisador pelo enxofre líquido 
IV) Formação de coque (compostos com grande quantidade de C, 
começa a hidrolisar os hidrocarbonetos ) 
Slides 
 H2S 
 CS2 
Conversão começa a cair ( o catalisador 
vai ficando inativo por formação de 
alumina ) 
 
Carbono amorfo (fuligem preta) 
Carbono filamentar (filamentos pretos) 
 Para se livrar do coque no catalisador: oxidar o coque 
 
 Catalisador Alternativo: TiO2 
i) Não é afetado pela altas concentrações de O2 : alta resistência a Sulfatação 
ii) Promove a hidrólise total do COS e CS2 
iii) Resistencia a temperatura até 800°C 
iv) Maior conversão (reduz a carga da unidade de tratamento de gás residual) 
 
2.3.2.3.Modificações no Processo Claus 
Objetivo: Aumentar a recuperação de S 
 Processo SuperClaus 
I) Substituição do último estágio pela oxidação seletiva do H2S a enxofre 
elementar ( e não SO2) -> por isso chamo de seletiva 
H2S + ½ O2 S + H2O 
II) Seletividade para enxofre depende do controle cinético 
H2S ---- k1 ---> S ---- k2 ----> SO2 
Uso de catalisador adequado: razão k2/k1 , diminua ao máximo essa reação, 
levando k2 a diminuir, o que promove a produção do S. 
 Catalisador: óxido de ferro e de cromo suportado em alumina 
Principais características deste catalisador: Fe e Cr evitam a Sulfatação 
da alumina 
i) Conversão de 80~90% do H2S a S 
ii) Evita a oxidação do S a SO2 (mesmo em excesso de O2) 
iii) Inversível a altas concentrações de vapor d’agua 
Para inibir a oxidação do S, deve-se minimizar o tempo de residência do vapor do S na 
partícula de catalisador, promove a produção do S líquido, aumenta a tensão 
superficial ( formação de menisco capilar ) é mais fácil evaporar esse S, nos 
macroporos é mais difícil acontecer. 
Suporte macroporoso : evita a condensação do S facilitando a sua remoção 
Microporos: alta área superficial 
 Toperação = 200~300°C ( evita a condensação e a oxidação do S (SLIDE ) 
 Processo SuperClaus não pode ser usado para tratar correntes com 
concentração H2S>5%, devido a problemas com o controle de 
temperatura. 
 
 
 Processo Pro Claus ( Parsons redox Claus ) 
Após a etapa térmica, são adicionadas 3 etapas catalíticas : 
Etapa (1) : Reação Claus convencional 
Etapa (2): Redução seletiva do SO2 a S 
SO2 + 2H2 S + H2O São formados na etapa térmica 
SO2 + 2CO S + 2CO2 
Toperação= 260~350°C 
Catalisador = CoMo/Al2O3(suporte de alumina) usado na 
hidrodessulforização das correntes de gás natural 
Rendimento S = 60~80% 
Etapa (3): Oxidação seletiva do H2S a S 
Toperação= 225°C 
Catalisador V/SiO2 (vanádiosobre sílica) : 95% rend. Sem agua e 86 % com agua 
Maior T e maior água: desativa alumina (aglomeração de partículas) 
 Opera com quantidades estequiométricas de O2. 
 Possibilidade de tratar corrente com H2S> 5% 
 Efeito da razão O2/H2S ~0,5 ( SLIDE ) 
 Maior O2/H2S , maior conversão e menor seletividade de S 
 
3. Ácido Sulfúrico (H2SO4) 
 Ácido inorgânico forte com propriedades oxidantes e desidratantes 
 Comercializado em soluções aquosas ou soluções de SO3 em H2SO4 
 Produto mais importante da indústria química inorgânica 
 190 milhões de toneladas/ano 
 
3.1. Principais Aplicações 
 Fabricação de fertilizantes; explosivos; sabões e detergentes; 
No Brasil : 85% do H2SO4 é usado na fabricação de fertilizantes 
3.2.Principais Processos de Obtenção 
Diferem entre si do proesso de geração de SO2 
a) A partir da queima de S 
b) Como subproduto do tratamento metalúrgico de sulfeitos metálicos 
Redução de sulfatos ( CaSO4) 
 
 No Brasil 84% do H2SO4 é obtido a partir da queima do enxofre e 16% a partir 
de gases metalúrgicos 
 
 Independente da matéria-prima, o processo pode ser dividido em 3 etapas: 
(a) geração de SO2 
 (b) Conversão do SO2 a SO3 
 (c)Absorção do SO3 
2.1. Processo de Contato: SO2 é obtido a partir da queima do enxofre. 
S(l) + O2(g) SO2(g) ΔH= -296,8KJ/mol ( exotérmica) 
Quando o S é recebido na planta no estado sólido, a 1° etapa do processo consiste na 
fusão do S, neutralização e filtração. 
 Neutralização e Filtração 
 A neutralização é necessária, devido a formação de bissulfato (HS-) durante a 
fusão 
 HS- é muito corrosivo e é neutralizado usando-se cal virgem ( 10-40kg/ton S) 
 Forma-se CaSO4, que é removido pela filtração ( para evitar entupimento da 
tubulação ) 
 
 Queima do Enxofre 
 O ar deve ser seco : evitar formação de H2SO4( antes do tempo, para não 
corroer a tubulação), reduzindo problemas de corrosão. 
 Secagem do ar: feita em torres de absorção, usando H2SO4 concentrado ( 
93~98%) como agente dessecante -> torres de aço revestidas com 
cerâmica, com recheios de anéis ( SLIDES ) 
 Ar seco + S líquido vão para o forno queimador de enxofre 
 Para ocorrer antes da queima, o enxofre deve ser atomizado(pulverizado), 
utilizando sistema centrifugo de atomização 
 S é impulsionado pela pressão de ar e , com a rotação, são formadas 
gotículas de S ( maior eficiência no contato gás/lig ) 
 Tqueima = 950 ~1200°C 
 
 Conversão de SO2 a SO3 
SO2 + ½ O2 SO3 ΔH= -99 KJ/mol ( exotérmica) 
 Para favorecer o deslocamento do equilíbrio no sentido de formação de SO3, 
deve-se : 
i) Aumentar a concentração de O2 ( O2/SO2 ~ 1 ) -> SLIDES 
ii) Trabalhar com pressão de 5~8atm -> equilíbrio é favorecido 
iii) Controlar T 
Quando T é baixa : favorece o equilíbrio da reação ( reação exotérmica) 
e aumenta a velocidade da reação 
Totima : 420- 450°C ( equilíbrio é favorável e velocidade de reação é 
suficientemente ótima ) 
iv) Remoção do SO3 
 
 Catalisadores para a conversão de SO2 em SO3 
Até 1920: catalisador de Pt suportada em SiO2 : Caro e muito suscetível ao 
envenenamento , principalmente quando era usado em plantas em que o SO2 é 
obtido a partir de sulfatos metálicos 
Após 1920: Catalisador a base de V2O5 suportado em SiO2 promovidos com 
sulfatos k,Na ou Cs 
- Fase ativa destes catalisadores: Liquido contido nos poros do catalisador -> 
mistura de sais fundidos de M2S2O7 ( M=Na,K ou Cs) e gases dissolvidos 
(SO2,O2,SO3 e N2). 
 
- Promotores: Na ou K (reduzem a Tfusao ( T de ignição ) do catalisador ) 
Cs : aumenta a T de sinterização e estabiliza mais a estrutura do catalisador 
 
Vida útil onga ( > 10anos ) -> bastante resistência no catalisador 
 
- Atua por um mecanismo de oxi-redução : 
SO2 + 2V+5 + O2- 2V+4 + SO3 
½ O2 + 2V+4 2V+5 + O-2 
 
-Envenamento (substância que não é adsorvida, gruda no catalisador ) 
 
-Só funciona em fase fundida ( líquida ) : no estado sólido não possui espécies 
iônicas móveis. 
Tmin de operação = Tignição do catalisador ( ~380°C) 
 
 Absorção de SO3 
 Torre de absorção semelhante a torre de secagem do ar 
 Agente usado na absorção: soluções de H2SO4 (alta concentração – 98,3% ) 
 Concentração H2SO4 < 98,3% -> pressão de vapor d’agua é alta 
 Forma-se névoa ácida (reação entre fase vapor entre H2SO4,SO3 e agua ) 
 Não se pode usar apenas agua na absorção: formação de névoa ácida, quando 
ocorre o contato direto entre água e SO3, o que dificulta a absorção. 
 São utilizados duas torres de absorção (intermediário e principal) – SLIDES 
O H2SO4 baixa a Pv da H2O por isso utilizo ela, para manter a reação na fase líquida, 
evitando a formação de nevoa ácida. 
 menor T porque está menos concentrada, como a reação é 
exotérmica vai liberar menos calor, gerando uma T menor. 
- Tempo de residência: tempo que o reagente permance no forno 
 Concentração de H2SO4 recirculado: mantida através da adição de agua e 
H2SO4 diluído proveniente da torre de secagem. 
 
3.2.2. A partir de sulfetos metálicos 
 Geração de SO2: Feita por processos de ustulação: oxidação dos sulfetos 
metálicos, gerando óxidos metálicos e o SO2. 
 Purificação dos gases provenientes do ustulador (contém impurezas, como 
cloro,flúor, arsênio, que envenenam o catalisador ) 
 Para purificação são usados 2 equipamentos 
a) Lavador: Absorção em contra-corrente de gases ácidos, usando-se amônia 
ou soda caustica e outros hidróxidos 
b) Precipitador eletrostático: Coletor de material particulado, incuido nevoas e 
fumo ( SLIDES) 
3.3.Tratamento do Gás Residual 
 Composição do gás residual: nitrogênio,oxigênio, pequenas quantidades de 
SO2,SO3 e vapor de H2SO4 
 Quantidade de SO2 depende da: 
i) Conversão no conversor catalítico 
ii) Concentração de SO2 na entrada do conversor ( SLIDE ) 
iii) Quantidade de SO3 e vapor de H2SO4 dependem da : T do ácido no 
absorvedor final; concentração do acido no absorvedor final. 
 
 Plantas com queima de enxofre: menor emissão de SO2 
 Facilidade no controle das condições de alimentação do conversor para atingir 
a conversão máxima possível. 
 Plantas associadas à ustuladores: maior flutuações nas emissões de SO2, devido 
as variações na concentrações de SO2, devido as variações na concentrações de 
SO2 enviada ao conversor. 
3.1. Lavagem com Amônia 
 Processo Lurgi: Gás residual é lavado com uma solução de amônia em dois 
lavadores em série (remoção de até 95%) 
 SO2 é absorvido formando sulfito de amônio ( NH4HSO3) 
 SO3 e H2SO4 são transformados em sulfato de amônio ( (NH4)2SO4) e 
NH4HSO4) 
 Os sulfitos são decompostos, usando-se H2SO4 concentrado: Produz-se SO2, 
uma solução de sulfato de amônio 
 A economia de um processo de lavagem com amônia depende do destino do 
sulfato de amônio produzido. 
 Quando as plantas de H2SO4 fazem parte de unidades de produção de 
fertilizantes, o sulfato de amônio é usado diretamente na obtenção de 
fertilizantes. 
3.2. Processo Peracidox: Oxidação do SO2 com peróxido de hidrogênio, produzindo 
H2SO4, que é reciclado par a planta de H2SO4 desenvolvido pela lurgi e siidchemie) -> 
não gera nenhum subproduto e rejeitos. 
 
4.Fertilizantes 
 Função: repor ou adicionar substências no solo para crescimento de culturas 
 Benefícios: (i) aumento de produção e eficiência ; (ii) redução de áreas; 
 Elementos essências para crescimento: 3 nutrientes essenciais e 3 auxiliares. 
 Nutrientes essências : 
1. Macro constituintes primário: N,P e K 
2. Macro constituintes secundário: Ca e Mg. 
3. Microconstituintes: Fe,Mn,Zn,Mo e Cl 
4.1.1.Classificação: úniconutriente ou multinutriente 
4.1.2. Quanto a condição física: sólido (perolas ou granulado) ou líquido ( soluções ou 
suspensões) 
4.1.3 Quanto ao modo de ação 
(i) ação rápida: solúveis em agua 
(ii) ação lenta: requerem transformação em forma solúvel ou libera nutrientes 
4.2 Fertilizantes Nitrogenados 
 Amoniacais: sulfato de amônio e bicarbonato de amônio 
 Nítricos: Nitrato de cálcio e nitrato de sódio 
 Nitricos – amoniacais: Nitrato de amônio e nitrato de cálcio 
 Tipo amido: Úreia e ciamida cálcica 
Mais utilizados: Úreia, Nitrato de amônio e sulfato de amônio. 
*O Uso de nitrato de amônio está diminuindo, pelo risco de autocombustão e explosão 
(dificulta o armazenamento) 
4.2.1.Úreia 
 Até o inicio do século XX produzido pela hidrólise da ciamida de cálcio. 
CaCN + H2O CO(NH2)2 + CaOH2 
 
Processo atual : A partir de NH3 e CO2. 
 
 Vantagens: alto teor de N ( 46%), tecnologia de produção eficiente, segurança e 
facilidade de aplicação. 
 Desvantagens: Perda de N por volatilização (principalmente em solos alcalinos) 
com liberação de amônia, prejudicando as sementes. 
 
CO(NH2)2 + H2O 2NH3 + CO2 
 Produção em duas Etapas 
 
(1) Formação do carbonato de amônio 
2NH3 + CO2 2NH3 + CO2 ΔH = -117 KJ/mol ( exotérmica) 
(2) Desidratação do carbonato de amônio 
NH2CO2NH4 CO(NH2)2 + H2O ΔH = -15,5 KJ/mol ( exotérmica) 
Duas etapas realizadas em um único reator ( autoclave) 
P= 140 ~250atm e T=180~210°C 
 A reação 1 é rápida e a reação 2 é lenta ( conversão de 50~80%) 
 Se P<140atm: favorece a decomposição do carbonato 
 T ( Slides) 
 Usa-se excesso de até 50% NH3 ( NH3/CO2 ≈ 3 ) 
 Carbonato não reagido passa por um sistema de decomposição, através da redução 
de pressão e aumento de T. 
 Acabamento da úreia: evaporação da solução de úreia. Cristalização em forma de 
perolas ou grânulos 
 Fluxograma ( Slide) 
4.2 Nitrato de amônio (NH4NO3) 
 Vantagens: elevado teor de N ( 34%), simplicidade e baixo custo de produção 
 Desvantagens: risco de explosão e higroscopicidade 
 Muito utilizado como explosivo 
2NH4NO3 2N2 + O2 + 4H2O ΔH = -118,5 KJ/mol ( exotérmica) 
 Detonação ocorre quando o nitrato é confinado aquecido na presença de matéria 
orgânica, KCl e enxofre. 
Produção : Neutralização do HNO3 diluido, usando-se amônia. 
NH3(g) + HNO3(aq) NH4NO3(aq) ΔH = -86 KJ/mol ( exotérmica) 
 
Produção : É feita a Patm com T~145°C ou P=3~5atm e T=175~190°C 
 
 Após neutralização, a solução aquosa de NH4NO3(78~87%) passa por 
evaporadores 
 Após a concentração é feita granulação ou perolação 
 Grânulos ou perolas são revestidas anti-higroscopicos ( com argila); não 
se pode usar parafina, ceras ou óleos ( obs.:a matéria orgânica funciona 
como catalisador para detonação). 
 Fluxograma (slides) 
 
 
 
4.2 Produção de HNO3 
 Principal consumidor: indústria de fertilizantes ( ~75% ) 
 Produção nacional: 60 milhões t/ano 
 Reação global : 
NH3(g) + 2O2(g) HNO3(g) + H2O ΔH = -434 KJ/mol ( exotérmica) 
 Produção :Ocorre em duas etapas: 
a) Oxidação da amônia com ar, formando NO, 
4NH3(g) + 5O2 4NO + 6H2O ΔH = -226 KJ/mol ( exotérmica) 
Reação catalítica : catalisador: telas de Pt contendo 5~10% Rh ( maior 
resistência mecânica, maior atividade e maior custo) 
 Uso de altas T : perda do catalisador por volatilização 
 Reações paralelas: diminuem o rendimento de NO 
 
4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O ΔH = -317 KJ/mol ( exotérmica) 
 
4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O ΔH = -451 KJ/mol ( exotérmica) 
 
2NH3 + 2O2 N2O + 3H2O ΔH = -275 KJ/mol ( exotérmica) 
 Uso de baixo tempo de contato ( ~0,001s) : reduz reações paralelas 
 Para uma mesma P : maior T , rendimento NO aumenta, porém perda de 
catalisador por volatilização 
 Para uma mesma T: maior P e menor rendimento NO (desloca equilíbrio) 
 Condições reacionais usadas, controlar T, através da vazão ar/NH3 =10% (limite 
de flamabilidade) 
 
b) Oxidação do NO e absorção em água 
b.1) Oxidações do NO 
 
2NO + O2 2NO2 ΔH = -57 KJ/mol ( exotérmica) 
 Reações favorecidas em baixas T e altas P 
 Ocorre durante o resfriamento dos gases provenientes da etapa (a) e 
na torre absorvedora. 
 b.2) absorção em água 
2NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(aq) + NO ΔH = -46 KJ/mol ( exotérmica) 
 Tratamento gás residual ( slide) 
 Fluxograma ( SLIDES) 
4.2.3. Sulfato de Amônio 
 Muito usado como fertilizante (quase exclusivamente) 
 Vantagens: rápida absorção, baixa higroscopicidade e alta estabilidade química 
 Desvantagens: baixo teor de N(altos custos de armazenamento e transporte ) 
 
 Processo de Produção 
 
(a) Subproduto da produção de caprolactona (para produção de Nylon) 
(b) Reação de carbonato de amônio com sulfato de cálcio (processo Merselburg -> 
desenvolvido na Alemanha) 
 
 Ocorre em tanques, aquecidos com vapor, com tempo de residência de 4 
horas 
NH3 + H2O NH4OH 
2NH4OH + CO2 (NH4)2CO3 + H2O 
(NH4)2CO3 (aq) + CASO4.2H2O(l) CaCO3(s) + 2H2O + (NH4)2SO4 
 
 Desvantagem: solução mista diluída (alto gasto de energia para evaporação) 
 
(c) Pelo processo combinado: reação → evaporação de amônia e H2SO4 
2NH3(g) + H2SO4(aq) (NH4)2SO4(s) ΔH = -283 KJ/mol ( exotérmica) 
 
 Muito usado em siderúrgica -> H2SO4 é usado para fixar NH3, que é 
liberada na coquefação do carvão a alta T e na ausência de O2 ( carvão 
contem 2~3% de N). 
 Fluxograma ( SLIDE) 
 
 
4.2.3. Superfosfatos 
4.3.3.1 Superfosfato simples ( fosfato monocíclico – SSP) 
 Principal reação: 
CaF2.3Ca3(PO4)2 + 7H2SO4 + 3H2O 3CaH4(PO4)2.H2O + 2HF + 7CaSO4 
 Ocorre em duas etapas: 
(1) H2SO4 reage com a rocha, formando H3PO4 e CaSO4 
(2) H3PO4 ataca a rocha não reagida, formando SSP ( reação lenta ~10dias) 
Reação continua correndo no armazenamento 
 
 Parâmetros que influenciam a velocidade e eficiência da reação: 
(a) Composição química da rocha( H2SO4 não pode ser consumido por 
impurezas como: CaCO3,Fe2O3, Al2O3 
Ex.:CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + CO2 + H2O 
 
(b) Área especifica 
↑área ( moagem da rocha ) ↑Velocidade reação ↓tempo da cura 
 
(c) Concentração H2SO4 ( 60~75%) 
Concentração alta: T↑ -> evaporação da agua + precipitação do CaSO4 ( 
recobre a rocha e impede que H2SO4, ataque a rocha, resulta numa menor 
velocidade) 
 ↓concentração ↓temperatura ↓velocidade reação 
 
(d) T do H2SO4(~55°C)-> mesmo efeitos observados para concentração 
 
4.3.3.2 Superfosfato triplo ( TST) 
 Reação direta do H3PO4 com a rocha 
Principal reação: 
CaF2.3Ca3(PO4)2 + 14H3PO4 + 10H2O 10Ca(H2PO4)2.H2O + 2HF 
 Parâmetros que influenciam na velocidade da reação 
 
A) Concentração de acido 
B) Área especifica 
C) T da reação ( 70~80°C) 
 
 TSP é mais vantajoso se há uma grande procura por ele, pois ele é mais caro 
que o SSP 
 
 Processos de produção: podem ser em dois tipos 
 Processo tipo pó: produção de SSP e TSP 
 Processo tipo granulado: produção de TSP 
 Diagramas de blocos ( SLIDE)

Continue navegando