Fabricación de Ácido Sulfúrico: Etapas Clave del Proceso

1. Depuración Previa de los Gases

Necesaria cuando los gases proceden de la tostación de pirita, esta etapa tiene por objeto eliminar componentes perjudiciales para el catalizador:

• Polvo y As₂O₃: El As₂O₃ es particularmente problemático debido a su tendencia a formar niebla en los gases, dificultando su eliminación.
• Humedad (Vapor de Agua): La humedad provoca corrosión, formación de nieblas de H₂SO₄ y dilución del ácido concentrado utilizado para absorber el SO₃.

2. Oxidación Catalítica del SO₂

Los catalizadores utilizados en esta etapa requieren una temperatura superior a 400ºC para una velocidad de reacción apreciable. Idealmente, la transformación sería isotérmica para maximizar el rendimiento, eliminando el calor generado durante la oxidación. Sin embargo, en la práctica industrial, se opera en régimen aproximadamente adiabático y en varias etapas.

Se utilizan varios lechos/pasos catalíticos en serie, con cambiadores de calor entre ellos. Estos cambiadores controlan la temperatura, que aumenta en cada paso, para obtener el máximo rendimiento y la mejor conversión en cada etapa. Esto favorece tanto el equilibrio como la velocidad de reacción.

Aproximadamente el 20% del catalizador total se encuentra en la primera etapa, donde se produce entre el 70 y el 75% de la conversión. Las capas de catalizador tienen una profundidad de 45 a 75 cm, y su coste representa una parte significativa del coste total del reactor.

El catalizador tiene una vida útil larga, a menudo de 10 años o más. Un procedimiento común consiste en tamizar o reemplazar periódicamente el catalizador de la primera etapa, donde se acumulan polvo, costras y venenos.

3. Absorción del SO₃

El SO₃ formado se disuelve en H₂SO₄ al 98%. Disolverlo directamente en agua sería problemático por varias razones:

• Reacción Violenta: El SO₃ reacciona violentamente con el agua, formando nieblas de ácido sulfúrico difíciles de romper y eliminar.
• Liberación de Calor: La reacción es altamente exotérmica, liberando una gran cantidad de calor.
• Cinética Lenta: La reacción en sí es lenta.

Por lo tanto, en la torre de absorción, el SO₃ se pone en contacto con ácido sulfúrico concentrado al 98% en lugar de agua. El ácido sulfúrico enriquecido resultante se puede diluir posteriormente a la concentración deseada.

Si la concentración del ácido es inferior al 98%, se forman nieblas de H₂SO₄, mientras que si es superior, se pierde SO₃. En ambos casos, el rendimiento de la absorción disminuye.