Article

1 - CONVERSION DE SO2 EN SO3

2 - PRINCIPE DU CALCUL DES RÉACTEURS INDUSTRIELS

3 - MÉTHODES DE CALCUL D’UN RÉACTEUR

4 - TECHNOLOGIE ET EXPLOITATION DES RÉACTEURS INDUSTRIELS

5 - EXEMPLE DE CALCUL D’UN RÉACTEUR INDUSTRIEL

Article de référence | Réf : J4030 v2

Calcul des réacteurs catalytiques - Production de trioxyde de soufre

Auteur(s) : Gérard HUSTACHE

Date de publication : 10 déc. 1997

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  • Gérard HUSTACHE : Ingénieur ICPI (Institut de Chimie et Physique Industrielles de Lyon) - Ingénieur Procédé à Rhône-Poulenc

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INTRODUCTION

Le tétraoxosulfate de dihydrogène, de formule H2SO4, plus couramment appelé acide sulfurique, est obtenu par synthèse à partir d’une matière première contenant du soufre, qui peut être soit le soufre lui-même, soit le gaz H2S sous-produit de certaines réactions chimiques, soit un sulfure métallique, soit des acides résiduaires.

Les principaux sulfures métalliques naturels industriels sont :

  • la pyrite FeS2, utilisée comme source de soufre, l’élément fer obtenu sous forme d’oxyde étant un sous-produit ;

  • la blende ZnS ;

  • la galène PbS ;

  • la chalcopyrite CuFeS2.

Ces trois derniers sont traités en vue d’obtenir le métal correspondant et dans lequel le soufre est un élément à éliminer : cette élimination se fait actuellement sous forme d’acide sulfurique.

Pour la fabrication de l’acide sulfurique, on distingue successivement :

– la production du dioxyde de soufre SO2, par combustion du soufre ou de H2S dans l’air ou par grillage oxydant des sulfures métalliques ou décomposition d’acides résiduaires dans un four ; le gaz obtenu a une teneur en SO2 variant de 7 à 12 % en volume et une teneur en oxygène variant de 4 à 13 % en volume ;

– dans le cas du grillage de minerai métallique et de décomposition d’acides résiduaires, une purification du gaz obtenu précédemment ;

– une réaction de catalyse hétérogène pour oxyder le dioxyde de soufre SO2 en trioxyde de soufre SO3 ;

– une absorption du trioxyde de soufre SO3 dans l’acide sulfurique concentré (98 % en masse), pour conduire de manière ménagée la réaction d’une molécule d’eau et d’une molécule de SO3 conduisant à l’acide sulfurique.

La réaction d’oxydation du dioxyde de soufre est l’étape clé du procédé et fait l’objet du présent article qui présente les éléments de calcul des lits catalytiques des réacteurs. Ceux-ci fonctionnant généralement à une pression proche de la pression atmosphérique, donc pour simplifier les calculs, les pressions sont exprimées, dans ce qui suit, en atmosphère (unité non légale : 1 atm = 1,013 x 105 Pa).

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-j4030


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WEYCHERT (S.) et URBANEK (A.) -   Kinetic equations for the catalytic oxidation of sulfur dioxide.  -  Inter. Chem. Engng (USA) 9, n 3, 1969, p. 396.

  • (2) - PACQUIEZ (P.) -   Évolution de la fabrication de l’acide sulfurique pendant les trente dernières années.  -  Industrie Chim. (F) mars 1960, août 1961, mars 1962, janv. 1963, fév. 1963, juil. 1963, nov. 1963.

  • (3) - KELLEY (K.K.) -   *  -  US Bureau of Mines Bulletin. p. 477, 1948.

  • (4) - HORN (F.) -   Calcul des réacteurs adiabatiques à plusieurs compartiments.  -  Z. Elektrochem (D) 65, n 3, mai 1961, p. 295-303.

  • (5) - PAYNTER (J.D.), DRANOFF (J.S.) et BANKOFF (S.G.) -   Suboptimal design of an SO2 oxidation catalytic reactor.  -  Ind. Eng. Chem. Process Des. Develop. vol. 10, n 2, 1971.

  • (6) - MATROS (YU. SH.) -   Unsteady - state oxydation of sulphur...

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