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Obtención del ácido sulfúrico y fosfórico

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by

Johana Palencia

on 13 March 2015

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Transcript of Obtención del ácido sulfúrico y fosfórico

Método de las cámaras de plomo
Consta de cuatro etapas:
Aplicaciones
Usado comúnmente como fertilizante
Usado como agente lixiviador en la minería
Refinación del petroleo
Producción de detergentes, explosivos y baterías

Plantas de ácido: un concepto ecológico
Características
Compuesto mas producido en el mundo
Altamente corrosivo
Punto de ebullición: 160°c - 332°c
Reacciona con todos los metales
Técnica del método de contacto
Ácido Sulfúrico
Obtención de Ácido Sulfúrico y Fosfórico
Origen de las materias primas
Para la fabricación de este ácido se utiliza aire y azufre
Oxidación catalítica
Existen dos tipos:
Aprovecha el SO producido en la fundición de metales utilizando una serie de procesos físicos y químicos

Además elimina algunas impurezas como el arsénico, mercurio, selenio y otros metales
Ácido Fosfórico
VÍA HÚMEDA
Reacción
FILTRACIÓN
Evaporación
Azufre
Normalmente puede provenir de la pirita (Fe
2
S)
Esta materia prima contiene un 53,3% de azufre


Mediante tostación con exceso de aire o flotación se puede obtener SO necesario para la producción de Ácido Sulfúrico H SO
2
4
2
Consta de dos fases perfectamente definidas: oxidación catalítica definidas:

Oxidación catalítica de SO
2
Hidratación del SO
3
Dicho proceso industrialmente se lleva a cabo en las etapas siguientes:
Depuración de los gases

Catálisis

Absorción del SO

1. Depuración de los gases
Es particularmente necesaria cuando los gases sulfurosos proceden de tostación de piritas, y tiene por objeto eliminar aquellos componentes que resultan perjudicales para el catalizador, como el polvo, el As O y agua.
2
3
Combustión del azufre

2. Catálisis
La síntesis del trióxido de azufre es fuertemente exotérmica y tienen lugar con disminución de volumen:
Esta oxidación ocurre en presencia del catalizador pentóxido de vanadio (V O )
2
5
3. Absorción
El trióxido de azufre se combina violentamente con el agua con fuerte desprendimiento de calor
Roca Fosfática + Ácido Sulfúrico + H2O Ácido fosfórico + sal + H2O
Para este proceso la formula general es :


Existen dos ácidos fuertes y una mezcla de ácidos que se pueden emplear en el proceso de obtención del ácido fosfórico en solución acuosa:

Ácido sulfúrico
Ácido clorhídrico
Mezcla (Ácido sulfúrico-fosfórico )

DIAGRAMA DE FLUJO DE LA OBTENCIÓN DE ACIDO FOSFÓRICO POR VÍA HÚMEDA UTILIZANDO ACIDO SULFÚRICO
Consiste en la separación de una mezcla de solidos y fluidos, en la cual para la obtención de ácido fosfórico el sulfato de calcio (yeso) queda retenido mientras que el fluido atraviesa el medio poroso. El filtro mas utilizado es el de prensa.

Consiste en eliminar cierta cantidad de agua, para obtener un producto deseado de mayor concentración.
Es decir aumentar la concentración de ácido fosfórico producido de 28% P2O5 hasta una concentración de 54% P205.
CARACTERÍSTICAS DEL ÁCIDO FOSFÓRICO
MATERIA PRIMA
La roca fosfórica que también se conoce como fosforita contiene un mineral de fósforo cuya fórmula general es :


Cuando el anión sea flúor o cloro se llamara fluorpatita o cloropatita respectivamente, en la roca fosfórica se encuentran otros minerales presentes como silicatos o carbonatos de calcio en bajas concentraciones.
(Fórmula de la roca fosfórica mas utilizada)
TABLA DE MINERALES ENCONTRADOS EN LA ROCA FOSFÓRICA
PROCESOS INDUSTRIALES PARA LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO
Formación de ácido a partir de fósforo elemental: la roca fosfórica se reduce a una alta temperatura con coque y en parecencia de sílice en un horno.

COMBUSTIÓN-HIDRATACIÓN-PRECIPITACIÓN

VÍA SECA
CARACTERÍSTICAS VÍA HUMEDA
El ácido fosfórico obtenido por la vía húmeda es usado como aditivos en los fertilizantes, su concentración llega a ser aproximadamente del 54%.
El ácido que se obtiene vía seca alcanza una concentración del 85% y es utilizado en comidas y bebidas
Este proceso se da en cuatro etapas
Digestión
Cristalización
Filtración
Evaporación
DIGESTIÓN
La materia prima se lleva al proceso de molienda, su función es disminuir el tamaño de los cristales de roca fosfórica, posteriormente se hace entrar en contacto al la roca con el ácido sulfúrico
CRISTALIZACIÓN
El objetivo es precipitar el sulfato de calcio presente para facilitar la filtración.
SUBPRODUCTOS DE LAS REACCIONES PARALELAS
ÓXIDO DE SILICE: Se utiliza para la fabricación de vidrios, cerámica y cemento
YESO: El yeso molido se utiliza para la remediación de tierras
ÁCIDO FLUORSILICICO: Se utiliza comúnmente para fluoración del agua
APLICACIONES
La principal aplicación del ácido fosfórico, se da en la producción de fertilizares, también usado en el tratamiento de productos de acero y en la fabricación de aditivos para bebidas y detergentes.
En la industria farmacéutica es utilizado como antiemético
OBTENCIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO POR (ÁCIDO
SULFÚRICO-ÁCIDO FOSFÓRICO)
Este proceso brinda una gran alternativa para aprovechar las rocas que tienen bajo contenido de fosfóro entre un 15% de pentaóxido de difósforo, no es muy rentable pues se necesita de los dos ácidos para realizar el proceso.
PROCESO UTILIZANDO ÁCIDO CLORHÍDRICO
Consta de tres etapas:
Digestión
Extracción del producto
Purificación del producto final.
No es viable utilizar este proceso debido a que el sulfato cálcico es mucho mas insoluble y por lo tanto es mas fácil de separar que el cloruro cálcico.

El cristal de sulfato de calcio se presenta en tres formas:
Dihidrato
Hemihidrato
Anhídrido

Teniendo en cuenta el grado de hidratación del CaSO4 surgen estos tres procesos utilizando ácido sulfúrico:

Proceso dihidrato (CaSO4 *2H2O)
Proceso hemihidrato ( CaSO4 * ½ H2O)
Proceso anhídrido (CaSO4)

FACTORES QUE IMPIDEN MEJOR RENDIMIENTO EN LA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO FOSFÓRICO
Relación ácido sulfúrico/ roca (en peso).
Temperatura de la reacción
Tiempo de reacción

PARA TENER EN CUENTA:
La roca fosfática contiene un gran número de impurezas lo que genera un gran número de reacciones paralelas a la principal.

BIBLIOGRAFÍA
Universidad de Carabobo.Proceso de obtención del ácido sulfúrico y fosfórico.Facultad de ingenieria.Catedra de proceso químicos. Valencia. 21 de Octubre de 2013
Henry Mauricio Cuellar.Tesis de grado: ingeniería básica para la obtención de ácido fosfórico a partir de roca fosforica y ácido sulfúrico por vía húmeda para la empresa integrada S.A.Fundacion Universidad de America.Bogota D.C.2008
Catálisis heterogénea: Métodos de contacto
Catálisis homogénea: Método de cámaras de plomo
Obtención de SO
2
Oxidación del SO
2
Formación del ácido en las cámaras de plomo
Regeneración de la mezcla nitrosa
2
Sus principales aplicaciones son:
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