Papel e Celulose

Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos

Quimica e Derivados
13 de novembro de 2020
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    Em seguida, os gases de combustão são conduzidos ao reator catalítico. O vaso de reação é um tanque cilíndrico com catalisador especialmente desenvolvido para a aplicação. A reação catalítica oxida o dióxido de enxofre em trióxido de enxofre (SO3) (SO2 + ½O2 → SO3), que é uma reação exotérmica. O oxigênio é proveniente do excesso de ar de combustão no incinerador.

    Após o reator, os gases estão em uma temperatura de 50°C a 100°C maiores do que na entrada e são levados a um resfriador tipo Quench – resfriamento com líquido pulverizado no seu interior para contato direto com os gases – anexo à torre de resfriamento. Nesse caso, o líquido já é o ácido sulfúrico em processo de concentração, bombeado do fundo da coluna de concentração, após passar por um trocador de calor para o seu resfriamento. Essa torre é revestida internamente com material refratário à prova de ácido.

    Os gases de combustão resfriados entram no fundo da torre de resfriamento, construída de fibra de vidro, onde o trióxido de enxofre nos gases de combustão reage com a água, à medida que o os gases esfriam dentro da torre e estes absorvem a umidade presente nos gases de combustão, produzindo ácido sulfúrico (H2O + SO3 →H2SO4). O líquido do fundo (ácido sulfúrico em processo de concentração) é recirculado através de um trocador de calor por meio de uma bomba. O trocador de calor reduz a temperatura do líquido que é pulverizado dentro da coluna de concentração por meio de bicos spray, e o contato gás/líquido é por meio de um estágio de leito de recheio randômico.

    A concentração de ácido na torre de resfriamento depende da pressão parcial de trióxido de enxofre e vapor d’água nos gases de combustão. O ácido sulfúrico como produto final é removido por uma linha e válvula de controle dessa recirculação, após o trocador de calor, e enviada para um tanque de armazenamento do qual é bombeado para os consumidores da fábrica de celulose. Com esse processo e as quantidades típicas de enxofre no GNCC, é possível produzir ácido sulfúrico a 60%- 70% em peso. A conversão do enxofre do GNCC para ácido sulfúrico é superior a 90%.

    Após a torre de resfriamento, os gases ainda contêm um residual de dióxido de enxofre que deve ser removido em um lavador de gases (também conhecido como Scrubber) antes de serem enviados para a atmosfera. Este equipamento possui dois estágios de leito de recheio randômico, ambos com circulação de líquido alcalino e pulverização sobre os leitos de recheio por meio de bicos spray e bombas dedicadas.

    Química e Derivados - Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos ©QD Foto: Divulgação

    Em cada estágio, hidróxido de sódio é dosado para o controle de pH do líquido de recirculação. Isso controla e garante a eficiente absorção do dióxido de enxofre nos gases de combustão. No estágio inferior, o pH é controlado para maximizar a formação de bissulfito de sódio (NaHSO3) (SO2 + NaOH → NaHSO3), químico que pode ser empregado no processo de branqueamento da celulose. Já no estágio superior, o pH é controlado de forma a maximizar a absorção de dióxido de enxofre residual nos gases. A eficiência de remoção desse dióxido de enxofre residual no lavador de gases pode ultrapassar os 95%, alcançando os limites impostos pelos órgãos ambientais.

    A solução aquosa de bissulfito de sódio é retirada continuamente do estágio inferior do lavador para envio a um tanque de estocagem e o seu fluxo é controlado. O líquido extra no estágio superior transborda por um receptor para o estágio inferior dentro do lavador. Após os estágios de lavagem, os gases são conduzidos através de um separador de gotículas e, então, os gases vão para a atmosfera por uma chaminé.

    Se a fábrica desejar produzir bissulfito de sódio em vez de ácido sulfúrico, ou se houver a necessidade de interromper a operação de algum equipamento entre a caldeira e o lavador de gases, é possível “by-passar” toda essa etapa, de forma que os gases de combustão da caldeira, após o ventilador, sejam direcionados diretamente para o lavador de gases. Nessa situação, como o dióxido de enxofre não reagiu a trióxido de enxofre, a concentração deste é bastante alta e com isso a produção de bissulfito de sódio será bem maior.



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