Otimização de um Reator Não-Adiabático para produção de SO3

Otimização de um Reator Não-Adiabático para a Produção de SO3
SILVA, A. L.
Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica
Av. João Naves de Ávila, 2160 – Bloco 1M – Campus Santa Mônica, Uberlândia – MG, Brasil
CEP 38400-902 [e-mail] Janeiro/2010
Resumo: O ácido sulfúrico possui inúmeras aplicações industriais, como matéria prima e como coadjuvante em processos industriais, apenas perdendo para a água como substância mais utilizada na indústria. O acido sulfúrico é produzido a partir de enxofre (S), oxigênio (O2) e água
(H2O) por um processo de contato, catalisada por pentóxido de vanádio (V2O5). Na primeira etapa, o enxofre é queimado no ar, produzindo dióxido de enxofre (SO2). O dióxido de enxofre, por sua vez, é oxidado formando o trióxido de enxofre (SO3) com o uso de oxigênio e na presença do catalisador. Finalmente, o trióxido de enxofre é lavado com água ou uma solução de ácido sulfúrico, resultando a formação de uma solução de ácido sulfúrico 98-99%. A conversão de SO2 em SO3 é altamente dependente da temperatura, pressão, vazão de alimentação, entre outros fatores (FOGLER, 1999). Neste sentido, é necessária a avaliação das condições operacionais no processo de obtenção de SO3. Este estudo visa determinar as condições ótimas operacionais de forma a maximizar o lucro na produção de trióxido de enxofre utilizando-se o algoritmo de Evolução Diferencial.
Palavras-chave: Produção, Condições Operacionais, Maximização de Lucros, Evolução
Diferencial.
1 Introdução
1.1 Produção do Trióxido de Enxofre
Na fabricação do ácido sulfúrico, a primeira etapa consiste na queima do enxofre em uma fornalha para formar dióxido de enxofre:

S( s ) + O2( g ) → SO2( g )

(I)

O dióxido de enxofre, por sua vez, é oxidado formando o trióxido de enxofre com o uso de oxigênio e na presença de um catalisador de pentóxido de vanádio:

2SO2( g ) + O2( g ) → 2SO3( g ) (II)

Finalmente, o trióxido de enxofre é lavado com água ou uma solução de ácido