Este documento describe el proceso de producción industrial del ácido sulfúrico en una planta ubicada en Chile. Explica que el proceso implica la combustión del azufre para producir dióxido de azufre, el cual se convierte en trióxido de azufre a través de un catalizador. Luego, el trióxido de azufre se absorbe en agua u ácido sulfúrico para formar el producto final. También describe las materias primas, el diseño de la planta, los sistemas de calidad y las etapas clave

1. Yorman Zambrano Silva
Estudiante de Ingeniería Química
PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
DEL
ÁCIDO SULFÚRICO
Procesos Industriales II

2. CONTENIDO
1
2
3
4
El producto: Estructura, propiedades, usos y ficha técnica.
Obtención: Descripción general de Técnica y tecnología de obtención.
Planta: Localización, Factores, Layout general y producción.
Materias primas: Obtención y ficha técnica.

3. 5
6
7
Proceso: Transporte y almacenamiento.
Producción
Calidad
Residuos.
CONTENIDO
PFD.
Conclusiones y recomendaciones al proceso.
8 Bibliografía.

4. EL PRODUCTO: Estructura.
Fórmula Molecular Fórmula Estructural
i ii

5. EL PRODUCTO: Propiedades.
 El ácido sulfúrico al 99 por ciento es un líquido
incoloro, inodoro, denso y viscoso.
 Es soluble in todas las proporciones en agua,
produciendo una gran cantidad de calor.
 Es muy fuerte y corrosivo para la vida de los
materiales estructurales

6. EL PRODUCTO: Usos.
De todos los productos químicos industriales, el ácido sulfúrico es
probablemente uno de los más importantes por su gran cantidad de usos.

7. EL PRODUCTO: Usos.

8. EL PRODUCTO: Ficha Técnica.
Á c i d o S u l f ú r i c o
Nombre Comercial Ácido Sulfúrico
Formula Molecular H2SO4
Número CAS 7704-34-9
Peso Molecular 98.8 g/mol
Apariencia Líquido Viscoso
Pureza 99.85 %
Solubilidad en Agua Total
Punto de Fusión 10.5 °C
Punto de Ebullición 290 °C
Densidad 1960 kg/m3
pH 1.2 (s/n 0.1 N)

9. OBTENCIÓN: Descripción de Técnica y tecnología de
obtención.
Existen dos tipos principales de obtención del ácido Sulfúrico
1. Proceso de Contacto.
2. Proceso de Cámaras de plomo

10. OBTENCIÓN: Descripción de Técnica y tecnología de
obtención.
Proceso de Cámaras de plomo

11. PLANTA: Localización.
NORACID es una empresa Latinoamericana productora de Ácido
Sulfúrico ubicada en el norte de Chile.
Se encuentra ubicada cerca a la ciudad de Antofogasta en el parque
Industrial de Mejillones, Chile
La ubicación es la siguiente:

12. PLANTA: Localización.

13. PLANTA: Localización.

14. PLANTA: Localización.

15. PLANTA: Localización.

16. PLANTA: Localización.

17. PLANTA: Localización.

18. PLANTA: Localización.

19. PLANTA: Factores.

20. PLANTA: Factores.
¿Por qué esta ubicación?
 El azufre (Principal materia prima) importado se recibe por vía
marítima.
Posee un sistema eficiente de descarga y transporte por correas al
hangar
de almacenamiento.
 En el mismo parque industrial está una Termoeléctrica que provee a la
Fábrica de la energía eléctrica necesaria para el proceso.
 Tiene vías de acceso la parte oriental y occidental de la planta.
 Existe una pequeña ciudad muy cerca de la planta.
 Una autopista hacia el sur de Chile que es el mercado potencial.

21. PLANTA: Factores.
Cuadro comparativo de ventajas y desventajas de la Ubicación
Puerto Marítimo cerca La fuente de agua (Potable) no esta
cerca
Ciudad Cerca Muy cerca al mar
Zona Industrial Aeropuerto está a 50 km
Acceso a vías No hay vías de Tren
Acceso a Energía Depende de una sola fuente de E
Cerca el Mercado Potencial

22. PLANTA: Layout general.
1.3 Km
1.0 Km A = 1.3 km2

23. PLANTA: Layout general.
1
2 3
4
5
6

24. PROCESO: Producción.

25. PROCESO: Producción.

26. PLANTA: Producción.
Características generales de la
Planta Mejillones.
 Producción Ácido Sulfúrico: 720.000
ton/año
 Consumo de Energía Eléctrica
(SING): 145.000 MWh/año
 Consumo Azufre: 240.000 ton/año
 Eficiencia de Conversión de SO2 de
99.76%

27. MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
Azufre elemental.
En esta parte se hará mención de las materias primas en general, ya que
independientemente de cuales sean éstas, sufren el mismo tratamiento en la
parte inicial del proceso.
El azufre es la principal materia prima del
proceso. Es un elemento químico de color
amarillo. Símbolo químico S.
Acido Sulfúrico gastado.
Esté ácido se le denomina gastado, por que ya
ha sufrido un tratamiento preliminar.

28. MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
Azufre elemental.
En esta parte se hará mención de las materias primas en general, ya que
independientemente de cuales sean éstas, sufren el mismo tratamiento en la
parte inicial del proceso.
El azufre es la principal materia prima del
proceso. Es un elemento químico de color
amarillo. Símbolo químico S.
Acido Sulfúrico gastado.
Esté ácido se le denomina gastado, por que ya
ha sufrido un tratamiento preliminar.

29. MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
El azufre existe en forma elemental en depósitos subterráneos y se extrae
mediante un procedimiento especial, conocido como Proceso Frasch
Procedimiento:
 Se inyecta agua sobrecalentada
través del tubo exterior de una
sonda formada por tres tubos.
 Se inyecta aire comprimido y la
mezcla azufre-agua asciende por el
tubo intermedio.

31. MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
A z u f r e E l e m e n t a l
Nombre Comercial Azufre Perfecto
Formula Molecular S
Número CAS 7704-34-9
Peso Molecular 32.6 g/mol
Número Atómico 16
Pureza 99.65 %
Humedad 0.30 %
Punto de Fusión 119 °C
Punto de Ebullición 446.6 °C
Densidad 1960 kg/m3
Apariencia Sólido Cristalino

32. Servicios:
MATERIAS PRIMAS: Obtención y ficha técnica.
Agua: De dilución, de enfriamiento, de Lavado. Para la Caldera:
 Estar libre de residuos sólidos.
 Desmineralizada (los residuos minerales pueden con el tiempo crear
obstrucción en la tubería).
 En algunos casos se utiliza simplemente agua potable.
Combustible: Fundición del azufre con una pequeña cantidad de ACPM.
Aire: El aire consumido en el horno en donde se quema el azufre.

33. PROCESO: Transporte y almacenamiento.
Se debe transportar en
camiones de material SS
Inoxidable.

34. PROCESO: Transporte y almacenamiento.
El almacenamiento se realiza en tanques de
almacenamiento de material poco oxidable (Alta
resistencia a la corrosión). Se usa políeros para
concentraciones bajas.

35. PROCESO: Producción y Calidad
 La segunda etapa es producir dióxido de azufre por la
combustión de azufre con el oxigeno del aire.
El proceso de producción de Ácido Sulfúrico por el
método de contacto tiene cuatro etapas principales:
 La tercera etapa es la conversión de Dióxido de Azufre a
Trióxido de Azufre.
 La cuarta etapa es la absorción de SO3 para formar ácido
sulfúrico.
 La primera etapa es el tratamiento de materia prima.

36. PROCESO: Calidad y Calidad
 Fundición del azufre elemental.
Este azufre se funde por serpentines de vapor a 140 ° C en
tanques de ladrillo forrado
El azufre fundido se filtra para eliminar cualquier impureza
(generalmente hierro o compuestos orgánicos)
Se añade cal para reducir la acidez del azufre fundido, por lo tanto
reduciendo su corrosividad

37. PROCESO: Calidad y Calidad
 Fundición del azufre elemental.

38. PROCESO: Calidad y Calidad
 Producción de Dióxido de Azufre.
El azufre fundido se bombea a través de unas tuberías
precalentadas, y se rocía en un horno que emplea quemadores.
Reacciona entonces el S con exceso de aire .
Se produce la oxidación del azufre elemental a Dióxido de Azufre:

39. PROCESO: Calidad y Calidad
 Producción de Dióxido de Azufre.
Esta etapa usa catalizador sólido: pentóxido de vanadio, V2O5.
El gas que sale del quemador posee 8 - 9% de dióxido de v / v
de azufre y aproximadamente 830 ° C debido al calor producido
por la reacción exotérmica
La mezcla de gas de dióxido de azufre/aire se hace pasar a través
del filtro de gas caliente, donde se elimina cualquier
contaminación por cenizas.

40. PROCESO: Calidad y Calidad
 Producción de Dióxido de Azufre.

41. PROCESO: Producción y Calidad
 Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
V2O5
La eficiencia de conversión de SO2 será de 99,76% y la
concentración de azufre a la atmosfera será menor a 200 ppm
El Dióxido de Azufre formado anteriormente con un exceso
residual de aire se pasan a una columna empacada en donde se
obtendrá el Trióxido de Azufre.

42. PROCESO: Producción y Calidad
 Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5)
y sulfato de potasio dispersado en una base de sílice
que forma un soporte poroso.

43. PROCESO: Producción y Calidad
 Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio
(V2O5) y sulfato de potasio dispersado en una base de
sílice que forma un soporte poroso.
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5

44. PROCESO: Producción y Calidad
 Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y
sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que
forma un soporte poroso.
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5

45. PROCESO: Producción y Calidad
 Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
SO2 + O2
El catalizador utilizado es pentóxido de vanadio (V2O5) y
sulfato de potasio dispersado en una base de sílice que
forma un soporte poroso.
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5
V2O5 V2O5 V2O5

46. PROCESO: Producción y Calidad
 Diseño de acero inoxidable 304
 Diámetro del convertidor: 12 m

47. PROCESO: Producción y CalidadCaracterísticas:
 Parte crítica hecha de SS316L
 El condensado puede ser
drenado.
 Alta resistencia a la corrosión en
comparación a otro
convertidores
 Parte de sacrificio fácil de
reemplazar (costo y
mantenimiento amistoso)

48.  Conversión de Dióxido de Azufre a Trióxido de Azufre.
A la salida de cada empaque el gas se envía a un intercambiador
de calor para disminuir la temperatura (± 500 °C) y entre en la
siguiente bandeja a la temperatura óptima (400 °C).
Se produce en un reactor de lecho empacado de catalizador
sólido a través del cual se hace pasar el gas.
PROCESO: Producción y Calidad

49. Catálisis
La oxidación del SO2 en SO3 por Pentóxido de Vanadio
regeneración del catalizador
PROCESO: Producción y Calidad

50. Catálisis
Pero el proceso real es algo más
complejo pasando por un
complejo de composición
[(VO)2O(SO4)4]4-.
En este el oxígeno se deposita
primero, seguido por el dióxido
de azufre
PROCESO: Producción y Calidad

51.  Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.
El gas se pasar por dos torres de absorción.
La primera es una torre empacada donde SO3 es absorbido
en un flujo contracorriente del 98 - 99% de ácido sulfúrico.
La conversión total a partir de azufre en ácido sulfúrico es
mayor que 98,5%
PROCESO: Producción y Calidad

52.  Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.
En la segunda torre de absorción los gases fluyen en
contracorriente con el agua para llegar a producir ácido
sulfúrico concentrado.
Cada una de estas torres poseen un eliminador de neblina en
la parte superior.
PROCESO: Producción y Calidad

53.  Absorción de SO3 para formar ácido sulfúrico.
PROCESO: Producción y Calidad
Características:
 diámetro Torre aprox.
5,9 m.
 Toda la tubería hecha de
Sandvik SX.
 Temperatura de ácido
controlada por la
operación de
refrigeradores de aire.

55. Conclusiones y recomendaciones al proceso.
La obtención por Cámaras de Plomo es ya obsoleta.
La obtención por el Método de Contacto es el usado
actualmente con una alta eficiencia.
El proceso lleva 2 siglos de desarrollo y se han hecho
modificaciones técnicas del proceso.
 Agregar una columna de Absorción al proceso.

56. Ética de su Uso
Este producto se ha venido siendo mal usado por las personas

57. GRACIAS
PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
DEL
ÁCIDO SULFÚRICO
Procesos Industriales II