Industrial example of non-adiabatic reactor operation : oxidation of sulfur dioxide

Ejemplo industrial de una operación de reactor no adiabática : oxidación de dióxido de azufre

Los procesos de fabricación de ácido sulfúrico usan diversos tipos de reactores. Quizás, el tipo más común es el reactor dividido en secciones adiabáticas con enfriamiento entre estas secciones. Otro tipo tiene tubos de enfriamiento insertados en la mezcla de reacción.

Para propósitos de diseño preliminares, en este documento se calculan las conversiones para dos situaciones y se comparan los resultados. La primera situación consiste en dos etapas de un reactor adiabático típico comercial; los principios de cálculo de conversión en reactores adiabáticos se pueden consultar aquí o en este sitio (no se tratan en detalle en este documento). La segunda situación consiste en un reactor con catalizador en tubos, con las paredes enfriadas por un líquido en ebullición a temperatura constante.

Improving furnace-boiler system in sulfuric acid plants

Mejorando el sistema horno-caldera en plantas de ácido sulfúrico

El diseño de las plantas de ácido sulfúrico con el método de contacto ha evolucionado por más un siglo, y los orígenes de varios de los criterios de diseño están sepultados en viejas referencias. En los viejos tiempos, los conceptos de procesos químicos, como lo entienden actualmente los ingenieros de procesos, no habían sido desarrollados, y las alternativas de materiales y tecnologías eran muy limitadas. Muchas de las viejas prácticas han sido copiadas sin investigar otras alternativas. Una práctica es la producción de SO2 necesario en una planta de ácido sulfúrico por la combustión de azufre, y la recuperación del calor residual para generar vapor valioso. Este artículo revisa los defectos de las prácticas tradicionales de diseño, y ofrece un arreglo bypass mejorado horno-caldera, el cual permite una capacidad aumentada de planta, un desempeño mayor del horno y la caldera, mantenimiento reducido y vida más larga para la válvula bypass, y un mejor control de la temperatura de entrada al primer lecho del convertidor.

Sizing of packed towers in acid plants

Dimensionamiento de torres empacadas en plantas de ácido

Las torres empacadas son componentes clave en las plantas de ácido sulfúrico.

El secado del aire del horno de azufre es necesario para evitar condensación del ácido y corrosión en el equipo de recuperación (downstream equipment) y para minimizar la formación de niebla.

La absorción de SO3 en las torres de interpaso y final recupera el ácido sulfúrico como producto.

Se requiere una gran atención de detalle en el diseño de torres empacadas para lograr la eficiencia de absorción necesaria. De muchas formas, la industria de ácido sulfúrico es única debido a las torres empacadas de diámetros excepcionalmente altos con pesos de empaque relativamente pequeños.

Adicionalmente, el uso de empaques cerámicos de gran tamaño se ha vuelto un estándar en la industria. Un resultado de las características inusuales de estas torres empacadas es que los datos de diseño verdaderamente aplicables no se encuentran disponibles, y que las discrepancias se revelan por ellas mismas cuando se comparan los diseños de distintos proveedores de tecnología.