Proceso de ácido sulfúrico húmedo

El proceso de ácido sulfúrico húmedo ( proceso WSA ) es un proceso de desulfuración de gases introducido por la empresa danesa Haldor Topsoe en 1987. El proceso WSA se puede aplicar en todas las industrias donde la eliminación de azufre representa un problema y produce ácido sulfúrico (H₂SO₄ ₎ de calidad _comercial y vapor a alta presión durante la desulfuración.

El proceso de catálisis húmeda se utiliza para procesar corrientes que contienen azufre, tales como: ^{[ 1 ]}

• Gas H₂S procedente, por ejemplo , de una unidad de tratamiento de gas de amina _.
• Gas de escape del destilador de agua ácida (SWS)
• Emisiones de gases procedentes de Rectisol
• Ácido usado procedente de una unidad de alquilación
• Gases de cola del proceso Claus
• Gases residuales de calderas industriales alimentadas con residuos pesados ​​o coque de petróleo
• Gases de combustión de calderas procedentes de diversos procesos. Desulfuración de gases de combustión SNOX.
• Gas de proceso metalúrgico
• Producción de ácido sulfúrico

Las principales reacciones en el proceso WSA

• Combustión : 2 H₂S ₊ 3 O₂ _⇌ 2 H₂O ₊ 2 SO₂ ₍ -1036 kJ/mol)
• Oxidación : 2 SO ₂ + O ₂ ⇌ 2 SO ₃ (-198 kJ/mol) [en presencia de un catalizador de óxido de vanadio (V) ]
• Hidratación : SO₃ ₊ H₂O _⇌ H₂SO₄ ( g ) ₍ -101 kJ / _mol )
• Condensación : H₂SO₄ ₍ g) _⇌ H₂SO₄ _{( l) (} -90 kJ/ mol )

La energía liberada por las reacciones mencionadas anteriormente se utiliza para la producción de vapor. Aproximadamente se producen entre 2 y 3 toneladas de vapor a alta presión por cada tonelada de ácido.

Industrias donde se instalan plantas de procesamiento de WSA:

• Industria de refinerías y petroquímica
• Industria metalúrgica
• Industria basada en el carbón ( coquización y gasificación )
• industria energética
• Industria de la viscosa
• Industria del ácido sulfúrico

El gas ácido que sale de una unidad de tratamiento de gas Rectisol , Selexol , amina u otras unidades similares instaladas después del gasificador contiene H₂S _, COS e hidrocarburos , además de CO₂ _. Para evitar la emisión de SO₂ _al medio ambiente, el gas ácido puede purificarse mediante el proceso WSA. El proceso WSA es eficiente en el uso de recursos, ya que proporciona una alta recuperación de azufre y produce vapor sobrecalentado con el calor excedente generado, el cual puede recircularse y reutilizarse. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El proceso WSA también puede utilizarse para la producción de ácido sulfúrico mediante la combustión de azufre o la regeneración del ácido residual procedente, por ejemplo, de plantas de alquilación . Los procesos de catálisis húmeda se diferencian de otros procesos de ácido sulfúrico por contacto en que el gas de alimentación contiene exceso de humedad al entrar en contacto con el catalizador. El trióxido de azufre formado por la oxidación catalítica del dióxido de azufre reacciona instantáneamente con la humedad para producir ácido sulfúrico en fase gaseosa en una proporción determinada por la temperatura . Posteriormente, se forma ácido líquido por condensación del vapor de ácido sulfúrico y no por la absorción del trióxido de azufre en ácido sulfúrico concentrado, como ocurre en los procesos de contacto basados ​​en gases secos.

La concentración del ácido producto depende de la relación _H₂O :SO₃ _en los gases convertidos catalíticamente y de la temperatura de condensación. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Los gases de combustión se enfrían hasta la temperatura de entrada del convertidor, que ronda los 420-440  °C. El procesamiento de estos gases húmedos en una planta convencional de contacto con gas frío (DCDA) requeriría el enfriamiento y secado del gas para eliminar toda la humedad. Por lo tanto, el proceso WSA resulta relativamente rentable en la mayoría de los casos.

Entre el 80 % y el 85 % de la producción mundial de azufre se utiliza en la producción de ácido sulfúrico. El 50 % de la producción mundial de ácido sulfúrico se utiliza en la producción de fertilizantes, principalmente para convertir fosfatos en formas solubles en agua, según el Manual de Fertilizantes publicado conjuntamente por la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) y el Centro Internacional para el Desarrollo de Fertilizantes . ^{[ 7 ]}