Materia Prima Acido Sulfurico

La planta de ácido sulfúrico diseñada para producir 98% de ácido sulfúrico desde el azufre de 99.5% de pureza con una producción máxima de presión de vapor 17 Kg/Cm2.
1. El azufre es enviado dentro de una tolva medidora de azufre, luego será fundido por una bobina de vapor, el índice de fusión será acelerado por medio de un agitador.
2. El azufre fundido es derramado en los compartimentos de almacenaje de azufre. Dos equipos tipo bombas, serán instalados en el compartimento de almacenaje de azufre del medidor de azufre, uno será operado y el otro será parado.
3. La bomba entregará azufre derretido a través de una línea elevadora de vapor al azufre quemado. Una presión de vapor de 5 Kg/Cm2 será usada para calentar la línea elevadora.
4. El azufre será rociado en la parte superior de la cámara de combustión de azufre. El aire para la combustión será proporcionado por una tolva conducida por un motor eléctrico. El aire de la tolva pasará a través de una torre de secado para precalentar el aire y sobre el azufre quemado para proporcionar el oxígeno necesario para producir el gas SO2.
5. El gas caliente deja al azufre quemado pasar directamente a la tolva de desechos calientes, donde este será enfriado por una temperatura intercambiada con agua de cocción de alta presión para producir vapor saturado. Una porción posterior de vapor será utilizada en la alimentación del calentador de agua. El resto del vapor será enviado a la planta de ácido con una presión límite de 17 Kg/Cm2. La temperatura del gas SO2 entregada a la caldera será controlada por medio de una válvula de ajuste de gas. El gas refrigerado será pasado a través de un filtro de gas caliente para generar la oxidación exotérmica de SO2a SO3en presencia del catalizador de vanadio. El gas convertido entra al intercambiador de calor N¢X1 donde este intercambiará calor con el gas SO2desde la torre de absorción N¢X1, en camino a la conversión.<<<<<<<<>

Plnta

A-1 Agitador de azufre derretido
B-1 Soplador de aire.
E-1 Caldera de desechos.
E-2 Precalentador de aire.
E-3 Economizador.
E-4 Refrigerador de ácido secado con aire.
E-5 Refrigerador de ácido absorbido.
E-6 Refrigerador de ácido producido.
E-7 Intercambiador de temperatura N¢X 1
E-8 Intercambiador de temperatura N¢X 2
F-1 Filtro de gas caliente.
P-1 Bomba de transferencia de azufre derretido.
P-2 Bomba de circulación de ácido.
P-4 Bomba alimentador de agua para la caldera.
P-5 Bomba dosificadora de sulfito.
P-6 Bomba dosificadora de fosfato.
R-1 Conversor o convertidor.
T-1 Torre de secado.
T-2 Torre de absorción N¢X 1
T-3 Torre de absorción N¢X 2
U-1 Tanque con bomba de circulación de ácido.
U-2 Tanque de agua alimentador de caldera.
U-3 Tanque dosificador de sulfito.
U-4 Tanque dosificador de fosfato.
U-5 Tanque principal de disolución de agua.
X-1 Tanque de derretido de azufre.
X-2 Quemador de azufre.
X-3 Apilados de gas de salida.

Referencias

Taiwan Turnkey Project Associationhttp://www.tpcc.org.tw/index-english.asp
http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=122&fdname=CHEMICAL+MATERIAL&pagename=Planta+de+produccion+de+acido+sulfurico

Produccion del Acido Sulfurico

La producción de ácido sulfúrico comprende 3 etapas principales:

a) La combustión. En una primera etapa, el azufre se funde (pasaje del estado sólido a líquido) en piletas subterráneas a una temperatura de 120°C. El azufre líquido se bombea hacia un quemador, ubicado en un horno horizontal, donde se realiza la combustión con aire seco (combinación del azufre S con oxígeno O2), alcanzando una temperatura de 1000°C aproximadamente, formándose allí anhídrido sulfuroso. Esto se puede resumir químicamente:S + O2 ----> SO2 + Calor

b) La oxidación catalítica. Los gases provenientes de la combustión se enfrían en una caldera donde se genera vapor. Luego se filtran antes de ingresar al convertidor catalítico, que es donde se produce la oxidación del anhídrido sulfuroso a anhídrido sulfúrico, mediante el pasaje a través de un catalizador (Pentóxido de Vanadio). O sea:2 SO2+O2 --(en presencia de V205) -->2 SO3 (anhídrido sulfúrico)

c) La absorción. Los gases que salen del convertidor catalítico son enfriados e introducidos en una torre donde se produce la absorción del anhídrido sulfúrico, que luego se combina con el agua, produciéndose ácido sulfúrico. Químicamente se expresa:SO3 + H20 ---> H2SO4 (ácido sulfúrico)

El ácido sulfúrico se encuentra disponible comercialmente en un gran número de concentraciones y grados de pureza. Existen dos procesos principales para la producción de ácido sulfúrico, el método de cámaras de plomo y el proceso de contacto. El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y es utilizado actualmente para producir gran parte del acido consumido en la fabricación de fertilizantes. Este método produce un ácido relativamente diluido (62%-78% H2SO4). El proceso de contacto produce un ácido más puro y concentrado, pero requiere de materias primas más puras y el uso de catalizadores costosos. En ambos procesos el dióxido de azufre (SO2) es oxidado y disuelto en agua. El dióxido de azufre es obtenido mediante la incineración azufre, tostando piritas (Bisulfuro de Hierro), tostando otros sulfuros no ferrosos, o mediante la combustión de sulfuro de hidrogeno (H2S) gaseoso.

PROCESO DE CÁMARAS DE PLOMO

Es el proceso de cámaras de plomo dióxido de azufre (SO2) gaseoso caliente entra por la parte inferior de un reactor llamado torre de Glover donde es lavado con vitriolo nitroso (ácido sulfúrico con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) disueltos en él), y mezclado con oxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2) gaseosos. Parte de dióxido de azufre es oxidado a tritóxido de azufre (SO3) y disuelto en el baño ácido para formar el ácido de torre o ácido de Glover (aproximadamente 78% de H2SO4).

SO2 + NO2 = NO + SO3
SO3 + H2O =H2SO4 (ácido de Glover)
De la torre de Glover una mezcla de gases (que incluye dióxido y tritóxido de azufre, óxidos de nitrógeno, nitrógeno, oxigeno y vapor) es transferida a una cámara recubierta de plomo donde es tratado con más agua. La cámara puede ser un gran espacio en forma de caja o un recinto con forma de cono truncado. El ácido sulfúrico es formado por una serie compleja de reacciones; condensa en las paredes y es acumulado en el piso del la cámara. Pueden existir de tres a seis cámaras en serie, donde los gases pasan por cada una de las cámaras en sucesión. El ácido producido en las cámaras, generalmente llamado ácido de cámara o ácido de fertilizante, contiene de 62% a 68% de H2SO4.

NO + NO2 + H2O = 2.HNO2
HNO2 + H2SO3 = H2SO4 (ácido de cámara)
Luego de que los gases pasaron por las cámaras se los hace pasar a un reactor llamado torre de Gay-Lussac donde son lavados con ácido concentrado enfriado (proveniente de la torre de Glover). Los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre que no haya reaccionado se disuelven en el ácido formando el vitriolo nitroso utilizado en la torre de Glover. Los gases remanentes son usualmente liberados en la atmósfera.

PROCESO DE CONTACTO
El proceso se basa en el empleo de un catalizador para convertir el SO2 en SO3, del que se obtiene ácido sulfúrico por hidratación.
2SO2 + O2 = 2 SO3SO3 + H2O = H2SO4
En este proceso, una mezcla de gases secos que contiene del 7 al 10% de SO2, según la fuente de producción de SO2 (el valor inferior corresponde a plantas que tuestan piritas y el superior a las que queman azufre), y de un 11 a 14% de O2, se precalienta y una vez depurada al máximo, pasa a un convertidor de uno o más lechos catalíticos, por regla general de platino o pentóxido de vanadio, donde se forma el SO3. Se suelen emplear dos o más convertidores.Los rendimientos de conversión del SO2 a SO3 en una planta en funcionamiento normal oscilan entre el 96 y 97%, pues la eficacia inicial del 98% se reduce con el paso del tiempo. Este efecto de reducciones se ve más acusado en las plantas donde se utilizan piritas de partida con un alto contenido de arsénico, que no se elimina totalmente y acompaña a los gases que se someten a catálisis, provocando el envenenamiento del catalizador. Por consiguiente, en ocasiones, el rendimiento puede descender hasta alcanzar valores próximos al 95%.
En el segundo convertidor, la temperatura varia entre 500º y 600ºC. Esta se selecciona para obtener una constante óptima de equilibrio con una conversión máxima a un coste mínimo. El tiempo de residencia de los gases en el convertidor es aproximadamente de 2-4 segundos.Los gases procedentes de la catálisis se enfrían a unos 100ºC aproximadamente y atraviesan una torre de óleum, para lograr la absorción parcial de SO3. Los gases residuales atraviesan una segunda torre, donde el SO3 restante se lava con ácido sulfúrico de 98%. Por ultimo, los gases no absorbidos se descargan a la atmósfera a través de una chimenea.

Existe una marcada diferencia entre la fabricación del SO2 por combustión del azufre y por tostación de piritas, sobre todo si son arsenicales. El polvo producido en el proceso de tostación nunca puede eliminarse en su totalidad y, junto con las impurezas, principalmente arsénico y antimonio, influye sensiblemente sobre el rendimiento general de la planta.
La producción de ácido sulfúrico por combustión de azufre elemental presenta un mejor balance energético pues no tiene que ajustarse a los sistemas de depuración tan rígidos forzosamente necesarios en las plantas de tostación de piritas.
Referencias:
http://www.isusa.com.uy/acido.phtml
http://www.textoscientificos.com/sulfurico/produccion

La Fibra de Carbono, un material para el siglo XXI

La fibra de carbono es el desarrollo más reciente en el campo de los materiales compuestos siguiendo la idea de que uniendo fibras sintéticas con varias resinas, se pueden lograr materiales de baja densidad, muy resistentes y duraderos.

La fibra de carbono (FC) se desarrolló inicialmente para la industria espacial, pero ahora, al bajar de precio, se ha extendido a otros campos: la industria del transporte, aeronáutica, al deporte de alta competición y, últimamente encontramos la FC hasta en carteras de bolsillo y relojes.
La FC está compuesta por muchos hilos de carbono en forma de hebra. Existen muchas clases de FC con propiedades diversas, adaptadas a muchas aplicaciones.

El X-32A, de Boeing, es un excelente ejemplo. En los aviones comerciales ya se ha llegado a un 10-25 por ciento del peso total de la aeronave. Por primera vez Boeing nos ofrece ahora el 787, para 250 asientos, con 50 por ciento del peso en C/C, principalmente de fibra de carbono (FC).
En artículos de deporte: cañas de pescar, raquetas, bicicletas, coches fórmula 1, la fibra de carbono ya es popular, aunque de alto precio.
La penetración seguirá aumentando hasta llegar a los coches de serie.
Fuera de transporte, en la construcción, un sector en donde el peso es algo secundario, se emplea ya la fibra de carbono en puentes y pasarelas. Hasta aporta ventajas económicas frente a los métodos tradicionales.

Referencias:

http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/Articulo.asp?A=16574

Braun, Dietrich. Identificación de plásticos. Ed. Hanser. 1989.
• Gay, D. Matériaux composites. Editions Hermes, 2005.
• Guizzo, Erico. Winner: carbontakeoff. IEEE,
New York. 2006.

Definiciòn y Propiedades.

Se denomina fibra de carbono a un material compuesto no metálico de tipo polimérico. Está compuesto por una matriz -parte del material llamada fase dispersante que da forma a la pieza, también llamada resina- que contiene un refuerzo -o fase dispersa- a base de fibras, en este caso de carbono -cuya materia prima es el polietilnitrilio-. Es un material muy caro, de propiedades mecánicas elevadas y ligero. Al igual que la fibra de vidrio, es un caso común de metonímia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte, en este caso el nombre de las fibras que lo refuerzan.
Al tratarse de un material compuesto, en la mayoría de los casos -aproximadamente un 75%- se utilizan polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxy, de tipo termoestable aunque otros polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para la fibra de carbono aunque están cayendo en desuso.

Las propiedades principales de este material compuesto son:

• Elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
  
• Baja densidad, en comparación con otros elementos como por ejemplo el acero.
  
• Elevado precio de producción.
  
• Resistencia a agentes externos.
  


• Gran capacidad de aislamiento térmico.
  


• Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se utiliza matriz termoestable.

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

Los intercambiadores iónicos forman un grupo de materiales muy heterogéneo, cuya única característica común es que contienen una carga eléctrica fija capaz de enlazar a iones de carga opuesta. Se clasifican en dos grandes grupos: intercambiadores orgánicos e intercambiadores inorgánicos. Ambos grupos incluyen materiales sintéticos y naturales.

Tomado de:

http://www.tecnociencia.es/especiales/intercambio_ionico/funcionamiento.htm

http://www.youtube.com/watch?v=KSc3_TzRWE0 Video en ingles fibras de carbon en una fabrica

PROCESO DE LOS MATERIALES COMPUESTOS C-C

Un poco de historia

Las primeras fibras de carbono utilizadas industrialmente se deben a Edison, el cual preparó fibras de carbono por carbonización de filamentos de fibras de bambú (celulosa) y fueron utilizadas en la preparación de filamentos para lámparas incandescentes. Con posterioridad habría que esperar hasta 1960 hasta que Union Carbide desarrollo un procedimiento industrial de obtención de fibras continuas de carbono de alto módulo de Young a partir de fibras de rayón. En 1966 fibras de carbono de alto módulo y tensión de ruptura fueron obtenidas a partir de fibras de PAN (poliacrilonitrilo). En esta época también se desarrollaron FC obtenidas a parir de breas de carbón y petróleo y de resinas fenólicas, sin embargo estas FC presentan propiedades mecánicas inferiores y se comercializan como fibras de carbono de uso general. En los años 1980s se preparan FC a partir de breas de mesofase de ultra-alto módulo que se utilizan en un número limitado de aplicaciones que requieren fibras de muy altas prestaciones.

Estructura

La figura constituye una representación esquemática de la estructura que presentan estos materiales. De acuerdo con ella, una fibra de carbono está constituida por paquetes de capas de átomos de carbono con diferentes orientaciones respecto al eje de la fibra. La ordenación de los átomos de carbono en las capas es similar a la del grafito, razón por la que se las suele designar como capas de grafeno.

He aqui una imagen de una de las fuentes de carbón más representativa de Colombia: EL COMPLEJO EL CERREJÓN