Critérios de seleção de bombas para produção de ácido sulfúrico

O ácido sulfúrico é o produto químico mais comumente usado no mundo. Às vezes referido como o “Rei dos Produtos Químicos”, o ácido sulfúrico é fabricado em todo o mundo. A China é o maior consumidor (seguida pelos Estados Unidos) e o Canadá é o maior exportador. A cada ano, são produzidas aproximadamente 265 milhões de toneladas métricas (TM).

Estima-se que o mercado de ácido sulfúrico ultrapassará 300 milhões de toneladas nos próximos anos, representando uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de aproximadamente 3%.

Este crescimento é em grande parte alimentado pela procura na agricultura, na indústria química e automóvel, no processamento de metais e na refinação de petróleo. O ácido sulfúrico é amplamente utilizado na produção de fertilizantes, pesticidas, metais, detergentes, gasolina, tintas, papel, plásticos e baterias. O ácido sulfúrico é produzido a partir do enxofre, por meio de um processo que envolve cinco etapas, que requerem diversas aplicações.

O enxofre, obtido de jazidas naturais ou através da dessulfuração do gás natural ou do petróleo bruto, é aquecido e decomposto termicamente em uma fornalha. Durante este processo de aquecimento, o enxofre (S) reage com o oxigênio (O2) do ar para formar dióxido de enxofre (SO2). O enxofre fundido está na forma líquida e é bombeado para o forno por meio de uma bomba de serviço químico.

O SO2 que sai do forno deve estar livre de impurezas (como cinzas ou outros sólidos). Uma torre de resfriamento resfria o gás de combustão e uma névoa de spray ácido remove quaisquer partículas perdidas. A partir daí, um precipitador eletrostático remove quaisquer partículas de poeira insolúveis restantes. Depois que as impurezas são removidas, a corrente de gás SO2 é seca em uma torre de secagem para remover qualquer água restante. Existem diversas aplicações de bombeamento neste estágio, incluindo uma bomba de lavagem de SO2, uma bomba de lavagem de SO2 e uma bomba de secagem de SO2 que deve ser capaz de resistir ao ácido sulfúrico concentrado (98%).

O gás SO2 é em seguida oxidado e convertido em trióxido de enxofre (SO3) através de um conversor catalítico de múltiplos estágios com trocadores de calor. Durante esta etapa, a corrente de gás contendo SO2 e SO3 sai do conversor e é enviada para uma torre de absorção primária onde o SO3 é recuperado da corrente de gás. Compressores são usados ​​para mover os fluxos de gás nesta fase.

O SO3 é recuperado do conversor, onde é absorvido em ácido sulfúrico concentrado. Essa reação produz oleum, também conhecido como ácido sulfúrico fumegante (H2S2O7), que é coletado em um tanque. O SO3 restante já foi absorvido e é um gás limpo que pode ser enviado para a chaminé para dispersão segura na atmosfera. Múltiplas bombas são utilizadas durante esta fase para absorção primária e para a absorção final de ácido sulfúrico a 98%.

Na etapa final, o óleo produzido na etapa de absorção é bombeado para um tanque onde é diluído em água para produzir ácido sulfúrico em concentrações variadas (normalmente, as aplicações comerciais usam ácido sulfúrico em concentrações de 78%, 93% ou 98% ). Cada concentração de ácido sulfúrico é então bombeada para tanques de armazenamento.

O ácido sulfúrico é um produto químico perigoso e corrosivo, classificado como cancerígeno humano pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC). A exposição por inalação, ingestão ou contato com a pele pode causar danos renais e pulmonares, e a exposição severa pode causar pneumonite química ou edema pulmonar.

O que torna o ácido sulfúrico tão perigoso é a sua reação exotérmica com a água. Quando introduzida em água ou umidade, a solução reage para criar íons hidrônio. Esta reação libera grandes quantidades de calor para o ambiente, tão fortes que o ácido sulfúrico concentrado pode carbonizar o papel por si só.

As emissões externas são um dos maiores problemas relacionados aos equipamentos de bombeamento utilizados na produção de ácido sulfúrico. Mais de 85% das falhas de bombas envolvem falha no selo mecânico ou vazamento através de selos estáticos.

Quando se trata de bombear ácido sulfúrico, os vazamentos devem ser evitados a todo custo. Uma das melhores maneiras de evitar vazamentos é usar bombas sem vedação. As bombas sem vedação operam de forma muito semelhante às bombas centrífugas convencionais, mas em vez de vedações ou vedações compactadas, elas apresentam um invólucro de contenção estática sem vedação que forma uma extremidade de líquido ou limite de pressão completamente vedado.