SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE OSTWALD

ANÁLISE DO PROCESSO PRODUTIVO DO ÁCIDO NÍTRICO NO SIMULADOR DWSIM

Resumo

O ácido nítrico anidro puro de massa molecular 63,01 g/mol é um ácido forte e corrosivo, forte agente oxidante, produzido atualmente pelo processo patenteado em 1902 pelo químico alemão Wilhelm Ostwald (1853 – 1932), sendo atualmente, 80% da produção mundial de HNO3 utilizada para a produção de fertilizantes, principalmente para a produção de nitrato de amônio que consome 96% do montante destinado para este fim, já os 20% restantes são utilizados para produzir explosivos. O mercado global de ácido nítrico apresenta uma demanda de 70 milhões de toneladas avaliada em US$ 24 bilhões, equivalente a 3% de todo o mercado químico. A produção de ácido nítrico consome em média 66,6 GJ por tonelada de nitrogênio (1,7 vezes a produção de amônia) e aproximadamente 1% das energias consumidas pela indústria química. Diante disso, o engenheiro químico tem um papel importante na escolha mais adequada para a otimização do processo, utilizando ferramentas computacionais. O presente trabalho tem como objetivo simular o processo de Ostwald produzindo ácido nítrico 60% (p/p), utilizando o simulador DWSIM e realizar análises comparativas, baseadas em dados da literatura nos setores de evaporação, captação de ar, oxidação e absorção. Para o desenvolvimento deste trabalho foram obtidas da literatura as principais características e propriedades gerais do processo produtivo e as relações termodinâmicas, as conversões das reações, os coeficientes reacionais das reações cinéticas e de equilíbrio no processo produtivo de uma planta industrial. Na simulação do processo de produção do ácido nítrico no simulador DWSIM foi observada nos setores do processo a convergência da massa dos compostos produzidos nos setores e uma diferença na energia requerida e liberada pelos equipamentos, sendo que no setor de evaporação foi obtida uma variação de 0,25% a 5,15%, enquanto no setor de captação foi observada um desvio de 0,6% a 22,98%, já no setor de oxidação variou de 1,6% a 36,2%, quando comparada à simulação no software Aspen HYSIS. A simulação performou de forma eficiente e assertiva apresentando variações mínimas quando comparado a simulação da literatura, que se deve principalmente ao modo de cálculo dos balanços e dos parâmetros termodinâmicos que podem variar minimamente para cada tipo de simulador, sendo possível realizar a produção do ácido nítrico 60% (p/p).