O processo de ácido sulfúrico a úmido ou processo de ácido sulfúrico por catálise molhada (ou processo WSA, do inglês Wet Sulfuric Acid) é na atualidade um dos processos chave de dessulfurização no mercado de produção de combustíveis a partir de petróleo, gás natural e gás de síntese. Desde que a companhia dinamarquesa de catalisadores Haldor Topsoe introduziu e patenteou esta tecnologia no final de 1980, tem sido reconhecida como um processo eficiente para a recuperação de enxofre de gases de processos diversos na forma de ácido sulfúrico (H2SO4) de qualidade comercial, com produção simultânea de vapor de alta pressão. O processo WSA é aplicado em todos os setores onde a remoção de enxofre é um problema.

O processo de catálise molhada é especialmente adequado para o processamento de um ou mais fluxos contendo enxofre, tais como. Gás H2S de, e.g., unidade de tratamento de gás com aminas Gás produto do processo Rectisol Gases de processos metalúrgicos Produção de ácido sulfúrico Ácido gasto, exaurido de, e.g., alquilação Gás final do processo Claus Gás de resíduo de coque de petróleo pesado ou de instalações com caldeiras Gás de exaustão de removedor de água ácida (gás SWS, Sour Water Stripper) Gases de combustão de caldeiras de vários processos dessulfuração de gases de combustão SNOX

O processo

As reações químicas principais no processo WSA são Combustão: H2S + 1.5 O2 = H2O + SO2 + 518 kJ/mole Oxidação: SO2 + ½O2 = SO3 + 99 kJ/mole (na presença de catalisador de óxido de vanádio (V)) Hidratação: SO3 + H2O = H2SO4 (g) + 101 kJ/mole Condensação: H2SO4 (g) = H2SO4 (l) + 90 kJ/mole

A energia produzida pelas reações acima mencionadas são usadas para a produção de vapor. Aproximadamente 2-3 ton de vapor de alta pressão por ton de ácido produzido.

Aplicações industriais Indústrias onde as plantas de processo WSA são instaladas

Refinarias e indústria petroquímica Indústria metalúrgica Indústria baseada em carvão (produção de coque e gasificação) Industria de energia Indústria de viscose Indústria de ácido sulfúrico

Processo WSA para gasificadores O gás ácido vindo de um Rectisol-, Selexol-, tratamento de gás com aminas ou similar instalado após o gasificador contém H2S, COS e hidrocarbonetos e, adição ao CO2. Estes gases eram anteriormente frequentemente queimados e ventilados para a atmosfera, mas agora o gás ácido requer purificação a fim de não afetar o meio ambiente com a emissão de SO2. O processo WSA pode não somente atender às demandas de remoção de SO2, como também pode aceitar uma larga variedade e faixas de composições de gás de alimentação.

A planta de processo WSA provê uma alta recuperação de enxofre e o calor recuperado causa uma substancial produção de vapor. A alta taxa de recuperação de calor e o baixo consumo de água de arrefecimento, resultam em um desempenho de custo superior deste processo.

Uso do processo WSA em conexão com gasificação Motivos pelos quais é adequada a conexão do processo WSA com unidades de gasificação:

Flexibilidade na composição da alimentação mais de 99% do enxofre é recuperado como ácido sulfúrico concentrado de grau comercial atrativa economia de operação projeto e operação simples

Exemplos de processo WSA para gasificação Exemplo 1 Fluxo de gás de alimentação: 14.000 Nm3/h Composição (vol %): 5,8% H2S, 1,2% COS, 9,7% HC e 77,4% CO2 Concentração de SOx (vol %): 1,58% Produção de H2SO4: 106 toneladas métricas por dia Produção de vapor: 53 ton/h Consumo de água de resfriamento: 8 m3/ton de ácido (ΔT = 10°C) Consumo de combustível: 1,000 Nm3/h (LHV = 2,821 kcal/Nm3)

Exemplo 2 Uma planta de enxofre na China irá ser construída em conexão com uma planta de amônia, produzindo 500 quilotons/ano de amônia para a produção de fertilizantes.; World Fuels

Regeneração de ácido exaurido e produção de ácido sulfúrico O processo WSA pode também ser usado para a produção de ácido sulfúrico a partir de queima de enxofre ou de ácido sulfúrico exaurido (gasto, contaminado e diluído com água) de, e.g. plantas de alquilação. Processos de catálise a úmido diferem de outros processos de contato para o ácido sulfúrico pois o gás de alimentação contém excesso de umidade quando entra em contato com o catalisador. O trióxido de enxofre formado pela oxidação catalítica do dióxido de enxofre reage instantaneamente com a umidade para produzir ácido sulfúrico na fase vapor em uma taxa determinada pela temperatura. Ácido líquido é posteriormente formado pela condensação de vapor do ácido sulfúrico e não por absorção do trióxido de enxofre em ácido sulfúrico concentrado, como é o caso dos processos de contato com base em gases secos.

A concentração do ácido produzido depende da razão H2O/SO3 nos gases convertidos cataliticamente e da temperatura de condensação.Sulphur recovery; (2007). The Process Principles in sulphur recovery by the WSA process.). Denmark: Jens Kristen Laursen, Haldor Topsoe A/S. Reimpressão de Hydrocarbonengineering, August 2007

Os gases de combustão são arrefecidos à temperatura de entrada do conversor de cerca de 420-440 °C. Para processar esses gases úmidos em um processo de contato convencional de gás frio (DCDA) a planta necessitaria de resfriamento e secagem do gás para remover toda a umidade. Portanto, o processo WSA é, em muitos casos, uma forma mais rentável de produção de ácido sulfúrico.

Aproximadamente 80% a 85% da produção de enxofre do mundo é usada para a fabricação de ácido sulfúrico. 50% da produção mundial de ácido sulfúrico é usada na produção de fertilizantes, principalmente para converter fosfatos em formas solúveis em água, de acordo com o Fertilizer Manual (manual do Fertilizante), publicado conjuntamente pelo Organização das Nações Unidas para o Desenvolvimento Industrial (UNIDO, United Nations Industrial Development Organization) e IFDC. ; (July 2008). IFDC FOCUS ON FERTILIZERS AND FOOD SECURITY,Issue 4; Global Shortage of Sulfuric Acid Contributes to Rising Fertilizer Costs

Ver também Processo de contato

Ligações externas

Categoria:Engenharia química