Proceso de contacto

El ácido sulfúrico es el indicador histórico de la industrialización de un país: su tonelaje sigue el de la producción de fertilizantes fosfatados, el refinado de metales, la química orgánica y el tratamiento de aguas. El proceso de contacto, patentado en 1831 por Peregrine Phillips y desarrollado a gran escala por BASF a partir de la década de 1880, se basa en tres etapas: combustión del azufre, oxidación catalítica a trióxido de azufre y absorción en ácido concentrado. (1) Combustión: el azufre elemental (procedente de la desulfuración del gas natural o del refinado del petróleo) arde en aire a 1000 °C: S + O₂ → SO₂. Los gases contienen ~10-12 % de SO₂. Una vía alternativa, que todavía se usa en las fundiciones de cobre y de cinc, recupera el SO₂ de los gases de tostación de menas sulfuradas. (2) Oxidación catalítica: el gas, enfriado a 400-450 °C, atraviesa un convertidor con 4 o 5 lechos de catalizador de V₂O₅ sobre soporte de sílice (pellets o anillos). La reacción es exotérmica y la favorece una temperatura baja, pero la cinética exige ~400 °C: 2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃ (ΔH = −198 kJ/mol). El enfriamiento intermedio entre lechos reajusta el equilibrio. La conversión alcanza el 99.7 % con doble absorción (DCDA, del inglés Double Contact Double Absorption). (3) Absorción: el SO₃ no puede absorberse directamente en agua (forma aerosoles incontenibles). Se absorbe en H₂SO₄ concentrado al 98 %, formando óleum H₂S₂O₇, y después se diluye añadiendo agua de forma controlada para obtener H₂SO₄ de la concentración deseada. El truco del DCDA introduce dos etapas de absorción para llevar la conversión final por encima del 99.7 % y minimizar las emisiones de SO₂ por la chimenea. Toda la cadena es exotérmica: una planta moderna recupera normalmente 4-6 GJ por tonelada de ácido en forma de vapor de alta presión, que se vende o se usa para generar electricidad. Es uno de los pocos procesos industriales que producen energía neta mientras fabrican un producto químico. La producción mundial es de ~270 Mt/año (2022), de las cuales ~60 % se destina a la fabricación de fertilizantes fosfatados.