Avaliação técnica da utilização da corrente de ácido sulfúrico desconcentrada proveniente da secagem de cloro - Afonso, Ana Margarida de Almeida (2018)
A indústria cloro-álcalis é de grande importância no panorama da indústria química mundial e continua com perspetivas de crescimento. Sendo que mais de metade dos produtos químicos produzidos na Europa estão relacionados com esta indústria e os seus principais motores são a produção de PVC e isocianatos. A Bondalti é a segunda maior empresa a atuar neste ramo na Península Ibérica e produz cloro a partir da eletrólise da salmoura e do ácido clorídrico. Saturado em água nas condições de operação, o cloro passa por uma série de processos para remover a humidade e outras impurezas antes do processo de liquefação. Após o arrefecimento, é feita a secagem das correntes de cloro de cada eletrólise por absorção com ácido sulfúrico concentrado a 98 %(m/m) do que resultam correntes diluídas de ácido sulfúrico a 78 %(m/m). O destino destas correntes é a venda, no entanto, a empresa pretende diminuir o número de vendas por melhoramentos no processo de tratamento do cloro, pelo consumo interno do ácido ou pela reconcentração do ácido e reutilização na secagem do cloro. Este será o tema de estudo desta tese. Recolheu-se informação sobre reconcentração do ácido sulfúrico com a pesquisa na internet de artigos de empresas de engenharia e de patentes. Estudaram-se possíveis aplicações para as correntes de ácido 78 %(m/m) nos processos da Bondalti. Foram analisadas duas propostas de reconcentração do ácido sulfúrico até 96 %(m/m), em que a remoção da água do ácido a 78 %(m/m) é por evaporação sob vácuo, para redução da temperatura de ebulição. Os vapores resultantes da evaporação são condensados e, como têm uma quantidade remanescente de ácido, o destino do efluente aquoso gerado foi estudado. A reconcentração do ácido está limitada a 96 %(m/m) por razões económicas e operacionais, havendo impacto na secagem de cloro pela utilização de ácido a 96 %(m/m) em vez de 98 %(m/m). O efeito da utilização de uma corrente de ácido de concentração inferior foi estudado, e resulta num aumento do caudal de ácido que poderia ser suportado pelos equipamentos existentes. Analisou-se a possibilidade de obter ácido a 90 %(m/m) no processo de secagem por ser eventualmente mais interessante reconcentrar o ácido a 90 %(m/m) do que a 78 %(m/m). Chegou-se à conclusão que não seria viável devido a um aumento em cerca de 4 vezes o caudal de ácido necessário. As torres de absorção nas secagens de cloro foram simuladas com o modelo RadFrac e o método de cálculo Rate-based que é indicado para este tipo de equipamentos por ter em conta o tipo de enchimento e de pratos que operam na fábrica e permite extrapolar para outras condições operatórias a performance das torres. O modelo termodinâmico escolhido foi o ElectNRTL, por se tratar de um sistema de eletrólitos e os parâmetros estarem disponíveis no software usado.