Produzione Acido Solforico, Processi chimici

Produzione di acido solforico

Processo a tre stadi

1. S + O₂ → SO₂
2. 2SO₂ + 1/2 O₂ → SO₃
3. SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Temperatura e condizioni di reazione

La temperatura deve essere alta per evitare che la reazione si fermi al primo stadio. Se è troppo alta, si verifica la sinterizzazione, un fenomeno simile a una fusione, in cui l'ossido di ferro diventa un giò, quindi c'è agglomerazione, il che non va bene.

È necessario un eccesso di O₂ per eliminare le impurità, che vengono subito rimosse se abbondano. È vantaggioso se serve di più per avere una combustione completa, eliminando le impurità che diventano peso quando associate a H₂O.

Processo H₂S₂A

Potrebbe essere utile l'energia dell'oleum. L'H₂SO₄ concentrato al 100% è prodotto facilmente tramite un assorbimento primario e secondario con una corrente unica di SO₃ in H₂SO₄ concentrato.

Considerazioni sulla temperatura

La temperatura deve essere alta per evitare che la reazione si fermi al primo stadio. Se la temperatura è troppo alta, si verifica la sinterizzazione, e l'ossido di ferro diventa un gioiello, ossia un agglomerato.

È necessario avere il 15% di eccesso di O₂. Più è bassa la temperatura, più ne serve per ottenere una combustione completa. Durante il successivo lavaggio del SO₂ con H₂O, le impurità verrebbero subito trasformate in H₂SO₄, causando perdite.

Processo H₂SO₄

I primi due stadi sono esotermici, quindi è necessario raffreddare per evitare la produzione di calore inutile. Potrebbe essere utile l'energia dell'oleum. L'H₂SO₄ concentrato al 100% viene prodotto inviando separatamente l'eccesso di SO₃ che si vetrifica e si controlla con l'H₂O, trasformandosi in acido.

Processo alle camere di piombo (Roebuck)

Utilizza un catalizzatore omogeneo per produrre NO₂, usando nitrati (tassos). Esistono problemi di inquinamento poiché il NO diffuso è dannoso e il SO₂ disperso nell'ambiente rappresenta un rischio. Si usano due torri o camere in serie per la produzione di SO₃.

Processo a contatto

Utilizza un catalizzatore eterogeneo (V₂O₅ + K₂O). L'essiccazione dell'aria è un'operazione meccanica. Il H₂O potrebbe trasportare troppo SO₃, che in presenza di H₂SO₄ avvelena il catalizzatore e si deposita in caldaia causando corrosione. L'acido solforico viene trasportato a 450°C e le sue viscosità crescono notevolmente.

Considerazioni operative

Le temperature di ingresso (T_IN) variano tra 150-200°C. Le operazioni di desolforazione dei combustibili fossili avvengono in fase liquida, formando anelli a 8 che, all'aumentare della temperatura, si oppongono e creano forme eterogeniche legandosi con legami molto forti.

Il lavaggio dell'aria con H₂SO₄ consente di ottenere SO₂ + SO₃, anche se presenta molte difficoltà. Si ottiene una miscela di SO₂ e passo S₃, con temperature massime (T_MAX) che non devono superare i 1000°C per evitare che solo il 10-12% della reazione avvenga a 1100°C.

Ossidazione di SO₂

La reazione 2 SO₂ + 2 O₂ = 2 SO₃ è molto lenta e reversibile, avviene di solito in condizioni adiabatiche. È possibile produrre vapore raffreddando il circuito esterno per spingere la reazione. I gas di SO₃ vengono raffreddati e inviati per un lavaggio con H₂SO₄, che ha solubilità dei reagenti. Gli strati di catalizzatore aumentano di spessore, influenzando il profilo di temperatura.

La temperatura relativamente più bassa è necessaria per ottenere le concentrazioni desiderate.