Acido Sulfúrico editado

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ESCOLA TÉCNICA MUNICIPAL DE SETE LAGOAS – ETMSL
Jordan Miguel Fernandes Falcão
 Priscila Stéphanie de Matos Gomes
ÁCIDO SULFÚRICO
Trabalho apresentado como requisito parcial para a disciplina de Processos Industriais II do curso Técnico em Química da Escola Técnica Municipal de Sete Lagoas.
Orientador: Fernando Augusto
SETE LAGOAS/MG
JUNHO/2021
SUMÁRIO
 1-OBJETIVO............................................................................Digite a página
 2- INTRODUÇÃO............................................................................................”
 3-DESCRIÇÃO DO PROCESSO................................................................... ”
 4-REAÇÕES QUIMICAS................................................................................ ”
 5-FLUXOGRAMA E BALANÇO DE MASSAS............................................................................ ”
 6-CONTROLE DO PROCESSO...................................................................... ”
 7-ASPECTOS AMBIENTAIS........................................................................... ”
 8-CONTROLE DE QUALIDADE..................................................................... ”
9-CONCLUSÃO................................................................................................ ”
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS................................................................ ”
1- OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo apresentar as etapas na produção, reações e o processo de produção de ácido sulfúrico. Bem como explicar de forma detalhada cada etapa desse processo. Assim como as reações decorrentes para formação do produto final. 
2- INTRODUÇÃO
 Ácido sulfúrico é um dos compostos mais importantes produzidos pela indústria química. É usado para fazer, literalmente, centenas de compostos necessários a quase todas as indústrias (portalsaofrancisco.com.br).
O ácido sulfúrico é um líquido transparente, incolor a acastanhado, denso, oleoso, corrosivo, miscível em água, H2SO4, geralmente produzido a partir de dióxido de enxofre. Usado principalmente na fabricação de fertilizantes, produtos químicos, explosivos e corantes e no refino de petróleo (portalsaofrancisco.com.br).
É o produto químico mais produzido no mundo e seu consumo, assim como a produção de aço e de energia elétrica, pode ser utilizado para indicar a prosperidade de uma nação (Dequi.usp).
O ácido sulfúrico é provavelmente conhecido antes do século XVI. Foi preparado por Johann Van Helmont (1600) por destilação de vitriol verde (sulfato de ferro III) ou de vitriol azul (sulfato de cobre III) e pela queima do enxofre. Quando aquecidos, os sulfatos de ferro e de cobre decompõem-se a óxidos, liberando água e trióxido de enxofre. A água e o trióxido de enxofre reagem produzindo o ácido sulfúrico. Este método popularizou-se pela Europa através das traduções dos tratados e livros islâmicos por alquimistas europeus, como o alemão Albertus Magnus, no século XIII. Daí a origem do nome de óleo de vitriol, espírito de vitriol fazendo alusão ao hoje conhecido ácido sulfúrico (Dequi.usp).
O uso principal de ácido sulfúrico está na produção de fertilizantes, por exemplo, superfosfatos e sulfato de amônio. • É extensamente usado na produção de substâncias químicas como, por exemplo: ácido clorídrico, ácido nítrico, sulfatos, detergentes sintéticos, tintas e pigmentos, explosivos e Drogas (Dequi.usp).
A importância do ácido sulfúrico é tão significativa que, o consumo per capita deste produto químico, é um dos indicadores para medir o desenvolvimento industrial de um país. Este ácido é um dos produtos químicos mais fabricados e utilizados no mundo, e sua produção mundial gira em torno de 200 milhões de toneladas por ano (Campos,R.Vinícius,2011).
 3- DESCRIÇÃO DO PROCESSO
O ácido sulfúrico é preparado industrialmente pela reação da água com o trióxido de enxofre, que por sua vez é feito pela combinação química de dióxido de enxofre e oxigênio pelo processo de contato ou pelo processo de câmara (portalsaofrancisco.com.br).
Em várias concentrações, o ácido é usado na fabricação de fertilizantes, pigmentos, corantes, drogas, explosivos, detergentes e sais e ácidos inorgânicos, bem como no refino de petróleo e processos metalúrgicos (portalsaofrancisco.com.br).
Em uma de suas aplicações mais conhecidas, o ácido sulfúrico serve como eletrólito em baterias de armazenamento de ácido-chumbo (portalsaofrancisco.com.br).
O ácido sulfúrico puro tem uma gravidade específica de 1,830 a 25 ° C, congela a 10,37 ° C (portalsaofrancisco.com.br).
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4- REAÇÕES QUÍMICAS
O ácido sulfúrico é produzido em escala industrial pelo método denominado processo de contato, que acontece em três etapas:
1ª etapa: Queima do enxofre para produção de dióxido de enxofre
S(s) + O2(g) → SO2(g)
2ª etapa: Oxidação do dióxido de enxofre a trióxido de enxofre
2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g)
3ª etapa: Hidratação do trióxido de enxofre, formando o ácido sulfúrico
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(l)
O ácido sulfúrico pode ser encontrado na chuva ácida. Ela é formada pela reação de óxidos de enxofre liberados da queima de combustíveis fósseis, nos grandes centros urbanos, e a água, como é mostrado na reação a seguir.
SO2 (g) + ½ O2 (g) → SO3 (g)
SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq)
Nessa reação, o dióxido de enxofre sofre oxidação na atmosfera e forma o trióxido de enxofre, que em seguida reage com a água e forma o ácido sulfúrico (manualdaquimica).
5- FLUXOGRAMA E BALANÇO DE MASSAS 
Existem dois processos principais para a produção de ácido sulfúrico, o método da câmara de chumbo e o processo de contato. O processo das câmaras de chumbo é o mais antigo e é utilizado para produzir grande parte do ácido consumido na fabricação de fertilizantes. Este método produz um ácido relativamente diluído (62%-78% H2SO4). O processo de contato produz um ácido mais puro e concentrado, mas requer matérias primas mais puras e o uso de catalisadores mais caros. Em ambos os processos, o dióxido de enxofre é oxidado e dissolvido em água. O dióxido de enxofre pode ser obtido pela incineração do enxofre, com a queima de piritas, de sulfetos não ferrosos ou via a combustão de sulfeto de hidrogênio gasoso (edisciplinas.usp.br).
Fonte: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5696454/mod_resource/content/1/Aula%2004%20-%20%C3%81cido%20Sulf%C3%BArico.pdf#:~:text=A%20descoberta%20do%20%C3%A1cido%20sulf%C3%BArico,%2DRazi)%20tamb%C3%A9m%20seja%20mencionado.
No processo das câmaras de chumbo, dióxido de enxofre (SO2) gasoso aquecido entra pela parte inferior de um reator chamado torre de Glover, onde é lavado com vitríolo nitroso (ácido sulfúrico com óxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio dissolvidos nele) e misturado com óxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio gasosos. Parte do dióxido de enxofre é oxidado a trióxido de enxofre (SO3) e dissolvidos em uma solução ácida para formar o ácido de Glover (aproximadamente 78% de H2SO4). SO2 + NO2 NO + SO3 SO3 + H2O H2SO4 (ácido de Glover) Da torre de Glover , uma mistura de gases (que incluem dióxido e trióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, nitrogênio, oxigênio e vapor) é transferida a uma câmara coberta de chumbo onde é tratado com mais água. A câmara pode ser um grande espaço em forma de caixa ou um recinto em forma de cone. O ácido sulfúrico formado por uma série de reações, condensa nas paredes da câmara e se acumula no chão da mesma. Podem existir de três a seis câmaras em série, onde os gases passam por cada uma das câmaras sucessivamente. O ácido produzido nas câmaras, geralmente chamado de ácido de câmara ou ácido fertilizante contém de 62% a 68% de H2SO4. NO + NO2 + H2O 2.HNO2 HNO2 + H2SO3 H2SO4 (ácido de câmara) Assim que os gases passaram pelas câmaras, eles atravessam um reator chamado de torre de Gay – Lussac, onde são lavados com ácido concentrado resfriado (proveniente da Torre de Glover). Os óxidos de nitrogênio e o dióxido de enxofre que não reagiram se dissolvem no ácido formando o vitríolo nitroso utilizado natorre de Glover. Os gases remanescentes geralmente são liberados na atmosfera (edisciplinas.usp.br).
Fonte: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5696454/mod_resource/content/1/Aula%2004%20-%20%C3%81cido%20Sulf%C3%BArico.pdf#:~:text=A%20descoberta%20do%20%C3%A1cido%20sulf%C3%BArico,%2DRazi)%20tamb%C3%A9m%20seja%20mencionado .
No processo de contato, o ar é inicialmente filtrado para remoção de materiais particulados. Este ar filtrado é então alimentado a uma torre de absorção pela parte inferior, enquanto H2SO4 puro é aspergido no topo da torre. Como o ácido sulfúrico é um poderoso agente desidratante devido a sua alta afinidade com as moléculas de água, esta seca o ar, deixando a torre pela parte inferior mono ou diidratado (H2SO4.H2O ou H2SO4.2H2O) e seguindo para armazenagem em tanques próprios, enquanto o ar seco sai pelo topo da torre, seguindo para uma fornalha. Esta fornalha é também alimentada com enxofre fundido e aquecida, possibilitando assim a reação endotérmica: S + O2 → SO2 Da fornalha, o dióxido de enxofre (SO2) formado segue para o conversor, no entanto, como a substância deixa a fornalha a uma temperatura muito elevada, a corrente precisa ser resfriada a cerca de 430°C, temperatura média em que acontece a conversão do SO2 a SO3. Em alguns processos, a corrente de SO2 pode passar ainda por um precipitador eletrostático antes de sua entrada no conversor, para a retirada de eventuais impurezas, como H2SO4 e poeiras remanescentes. Algumas indústrias utilizam diretamente SO2 impuro, proveniente de gases de outros processos, como os gases de coqueria. Ao utilizar-se o SO2 como matéria-prima, a corrente rica em dióxido de carbono é passada inicialmente por um depurador úmido de gases para a retirada de impurezas sólidas, segue para um resfriador de gás, direto ou indireto, para a retirada de água e então para o precipitador eletrostático, mas que, no processo que utiliza diretamente SO2, obrigatoriamente estará presente. Ao contrário das plantas que utilizam enxofre fundido, a corrente de entrada no conversor tem de ser aquecida a 430°C, uma vez que as etapas anteriores à reação acontecem sob baixas temperaturas. No conversor, o SO2 é convertido a SO3, reação catalisada por pentóxido de vanádio. Após passar pelo conversor, a corrente rica em SO3 segue para uma torre de absorção e é absorvido por H2SO4 puro aspergido, dando origem ao óleum, seguindo então para tanques de armazenamento de ácido sulfúrico fumegante. Este óleum também pode ser posteriormente adicionado de água para produção de mais H2SO4 98-99%. Outra parte da corrente SO3 segue para uma outra coluna de absorção, em que é aspergido o ácido sulfúrico mono ou diidratado (produzido no início do processo, durante a secagem do ar), sendo então produzido ácido sulfúrico 98-99%. Os gases provenientes dessas torres de absorção finais são conduzidos para chaminés, sendo queimados, lavados e/ou purificados de acordo com a legislação local de emissão de gases (edisciplinas.usp.br).
BALANÇO DE MASSAS
Balanço de massas para produção de 1000 toneladas de acido sulfúrico 98% a cada 24h sendo 41,67 t por hora que equivale a 425,17Kmol/h que foi a unidade utilizada. 
ETAPAS:
Vazo de fusão 
Entrada : 421,72 Enxofre a 99%
Saída 1: 417,502 Enxofre a 100%
Saída 2: 4,218 Impurezas
Secador
Composição do ar úmido 20,5% O2, 76,9% N2 e 2,6% de água.
	
	Ar úmido 
	Ar seco
	Entrada
	4286
	0
	Reação 
	4175,013
	4175,013
	Saída 
	110,987
	4175,013
Composição ar seco20,5% O2, 76,9% N2.
Queimador (100%combustão )
	
	S
	O2
	SO2
	Entrada 
	417,502
	876,75
	0
	Reação 
	417,502
	417,502
	417,502
	Saída 
	0
	459,248
	417,502
Composição da saída 10%SO2 11%O2 e 79%N2(inerte)
Conversor 1°Contato 
96,7%Rendimento
	
	SO2
	1/2O2
	SO3
	Entrada
	417,502
	459,248
	0
	Reação 
	402,724
	201,863
	403,724
	Saída 
	13,77
	257,385
	417,502
Torre de absorção intermediária 
Entra na torre 2450,718kmol de H2SO4 sendo 2401,718 kmol de H2SO4 e 94kmol de H2O.
	
	SO3
	H20
	H2SO4
	Entrada
	403,724
	49
	0
	Reação 
	49
	49
	49
	Saída 
	354,724
	0
	49
Na reação de absorção ocorre a formação de 49kmol de H2SO4 somando com o que entra na torre (2401,718kmol) de H2SO4 a 100%. Nessa etapa o ácido sulfúrico adsorve 10,3% de SO3 (282,582kmol) formando olhem H2SO7 110,3% que é direcionado ao tanque de acumulação 1 volta para o segundo contato do conversor 72,142kmol de SO3.
Conversor 2° Contato 94% de rendimento
	
	SO2
	½ O2
	SO3
	Entrada
	13,77
	257,385
	0
	Reação 
	12,95
	6,47
	12,95
	Saída 
	0,83
	250,92
	12,95
No segundo contato é formado 12,95 kmol de SO3 somando a entrada proveniente da torre 1 (72,41Kmol) tem-se 85,102 kmol de SO3 direcionado a torre 2.
Torre de absorção 2 (terminal)
Entra 1709,6kmol H2SO4 98% sendo 1675,408 kmol de H2SO4 e 34,142kmol de H2O.
	
	SO3
	H2O
	H2SO4
	Entrada
	85,093
	34,192
	0
	Reação 
	34,192
	34,192
	34,193
	Saída 
	50,885
	0
	34,192
 
Formação de 34,192 kmol de H2SO4 somando ao da torre 1675,408 kmol obtem-se 1709,92kmol de H2SO4 a 100%. Nessa etapa o H2SO4 absorve 2,5% SO3 formando H2S2O7 a 102,84% direcionado ao tanque de acumulação 2.
Tanque de acumulação 2
	Entrada
	1709,6kmol Ácido Sulfurico 100%
	Saída 
	1709,6kmol Ácido Sulfúrico 98%
Composição da saída: 1675,408 kmol de H2SO4 e 34,192kmol de H2O.
Recirculação de 189,95 kmol de H2SO4 entre os tanques de acumulação 1 e 2.
Tanque acumulação 1
A entrada I é composta pelo acido diluído a 97% do processo de secagem de ar enquanto a entrada II é do ácido formado na torre de absorção 2.
	Entrada I
	2251-Ácido sulfurico 97%
	Entrada II
	2733,3-Ácido sulfúrico 100%
	Entrada I
	2450,718-Ácido sulfúrico 98%
	Entrada II
	2141,23-Ácido sulfúrico 98%
	Entrada III
	425,17-Ácido sulfúrico 98%
2A saída Í retorna a torre de absorção intermediária para fornecer água para absorção do SO3 proveniente do primeiro contato na Câmara a quatro etapas. A saída II é direcionada ao secador de ar para absorver água do ar úmido. A saída III é formada pelo ácido formado pela planta de produção 425,17Kmol/h para ser comercializado.
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6- CONTROLE DO PROCESSO
7-ASPECTOS AMBIENTAIS
O ácido sulfúrico causa significativos problemas ambientais, pois é um dos constituintes da chamada "chuva ácida", que polui rios e lagos, causando danos à flora e fauna aquáticas e à vegetação. Grandes quantidades de dióxido de enxofre são lançadas na atmosfera (Campos,R.Vinícius,2011).
8-CONTROLE DE QUALIDADE
Digite aqui 
9-CONCLUSÃO
Neste trabalho descrevemos o ácido sulfúrico sua importância em diferentes setores da química, bem como algumas de suas utilizações. 
De forma resumida falamos de alguns processos de produção e sobre fluxogramas e balanços de massas. Foi possível entender as reações químicas por trás do processo também. 
De forma geral foi extremamente pertinente ao objetivo do trabalho em relação ao curso ainda quanto ao fato de ser um dos produtos químicos mais conhecidos e utilizados nas indústrias. 
	
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
· Ácido sulfúrico, Química, Uso, O que é Ácido sulfúrico (portalsaofrancisco.com.br) Acesso em 14/06/2021
· https://www.manualdaquimica.com/curiosidades-quimica/acido-sulfurico.htm Acesso em 14/06/2021
· https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5696454/mod_resource/content/1/Aula%2004%20-%20%C3%81cido%20Sulf%C3%BArico.pdf#:~:text=A%20descoberta%20do%20%C3%A1cido%20sulf%C3%BArico,%2DRazi)%20tamb%C3%A9m%20seja%20mencionado. Acesso em 14/06/2021
· http://www.dequi.eel.usp.br/~acsilva/5%20-%20Acido%20sulfurico.pdf
· http://rvq-sub.sbq.org.br/index.php/rvq/article/view/148/167
· http://www.ceepcuritiba.com.br. acesso 15/06/2021 16:12