BR102016003690B1

BR102016003690B1 - Método e equipamento para resfriar ácido sulfúrico

Info

Publication number: BR102016003690B1
Application number: BR102016003690-9A
Authority: BR
Inventors: Nelson Perella Clark
Original assignee: Nc Engenharia, Industria E Comercio Ltda
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2022-08-30
Also published as: WO2017143416A1; BR102016003690A2; US20190202694A1; US10875770B2

Abstract

MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO O presente resumo refere-se a pedido de patente de invenção para método e equipamento para resfriar soluções aquosas de ácido sulfúrico (H2SO4), pertencente ao campo dos processos químicos, que faz parte de processo de produção de ácido sulfúrico por contato sem ou com recuperação de energia, que compreende, entre outras: 1) - Etapa de absorção de SO3 que produz ácido sulfúrico concentrado aquecido; e 2) - Etapa de resfriamento indireto do ácido quente; dito método compreende: o uso de fluído refrigerante inerte ao ácido sulfúrico; e a 2) Etapa de refriamento compreendida: por etapa de resfriamento indireto intermediária ácido fluído e - Segunda etapa de resfriamento indireto fluído água ou fluído - 3º fluído, sendo que, quando o processo é de tipo com recuperação de energia é prevista 3)- Etapa de recuperação de energia, geração de vapor; referida invenção compreende ainda equipamento que realiza o método, que funciona junto ao conjunto da torre de absorção de SO3 (1), compreendido por circuito de resfriamento de ácido (10) formado: por trocador de calor intermediário ácido-fluido (20) e segundo trocador de calor fluído-água (11) e, quando o processo é com recuperação de energia, dito equipamento prevê caldeira de geração de vapor (30).

Description

INTRODUÇÃO

[1] . O presente relatório descritivo refere-se a um pedido de patente de invenção para método e equipamento para resfriar soluções aquo-sas de ácido sulfúrico, pertencente ao campo dos processos quími-cos, que foram desenvolvidos para proporcionar maior segurança no resfriamento do ácido, aplicações em processos com e sem recupe-ração de energia e várias possibilidades de arranjos para adequar- se a diferentes plantas de fabricação de ácido sulfúrico por contato. ESTADO DA TÉCNICA

[2] . Uma das etapas do processo de produção de ácido sulfúrico (H2SO4) por contato é a absorção de SO3 (trióxido de enxofre), feita por uma corrente de solução aquosa ácido sulfúrico concentrado (ácido sulfúrico) em uma coluna ou em um dispositivo de contato gás liquido, de modo que o produto desta reação seja um ácido sulfúrico ainda mais concentrado, que posteriormente será diluído para as concentrações de utilização em um processo e/ou de comercialização.

[3] . A reação entre o SO3 e a corrente de ácido sulfúrico concentrado se dá, de fato, entre o SO3 da corrente gasosa e a água residual H2O presente na corrente de ácido líquido posto em contato com o gás, de maneira simplificada representado pelas formulas abaixo: SO3 + H2O > H2SO4 ΔH = - 810 kJ/mol (formula 1)

[4] . Esta reação, altamente exotérmica, libera uma quantidade substancial de energia, que concentra e aquece a corrente de ácido utilizada no processo de absorção/reação, de modo que a corrente de ácido que deixa o processo, além de mais concentrada, está também mais quente.

[5] . Esta energia (aquecimento) precisa ser removida do sistema, de modo a manter os parâmetros de processo controlados e que a absorção se processe nas faixas de temperatura e concentração projetadas e desejadas.

[6] . O resfriamento do ácido quente efluente dos processos de absorção de SO3 é feito indiretamente em trocadores de calor do tipo casco e tubos ou do tipo placas ou até mesmo do tipo espiral metálicos, de ferro fundido, aço inoxidável com ou sem proteção anódida ou de ligas especiais dependendo das condições de processo específicas. Em comum, todos estes sistemas utilizam água como fluído refrigerante. O uso da água como fluído refrigerante proporciona grandes benefícios, tais como, os elevados coeficientes de transferência de calor alcançados, a abundância e baixo custo deste insumo ou a possibilidade de se gerar vapor de baixa ou média pressão diretamente no processo de resfriamento do ácido.

[7] . No entanto, por outro lado, um eventual vazamento de água para o circuito de ácido ou deste para o circuito de água gera necessariamente a produção de ácido sulfúrico diluído quente, uma vez que a reação entre o ácido e a água, como já mencionado anteriormente, é bastante exotérmica. A geração do ácido sulfúrico diluído pode, por sua vez, acelerar ou levar à um processo de corrosão acelerada os trocadores de calor, tubulações e outros equipamentos, destruindo em todo ou em parte estes equipamentos e criando importantes custos com paradas de fábrica para manutenção e reparo dos danos.

[8] . Ainda pior, a reação entre o ácido sulfúrico e o ferro e outros elementos constituintes dos metais de fabricação dos trocadores de calor produz hidrogênio que, em estado gasoso, dependendo da magnitude e velocidade do processo corrosivo, pode se acumular e posteriormente provocar explosões. O assunto é grave e tema de muitos estudos e foruns internacionais. São diversos os relatos recentes de explosões causadas por hidrogênio na indústria de ácido sulfúrico mundial.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[9] . O objetivo da presente invenção é prover um método e equipa-mento que proporcione benefícios extras para os operadores de plan-tas de fabricação de ácido sulfúrico, particularmente na etapa de resfriamento do ácido súlfúrico, realizada em seguida à etapa de ab-sorção de SO3.

[10] . Outro objetivo é prover um método e equipamento de resfria-mento de ácido sulfúrico que sejam flexíveis para proporcionar inú-meras variantes de aplicação.

[11] . Outro objetivo é prover método e equipamento de resfriamento de ácido sulfúrico que sejam flexíveis para aplicar-se a processos de fabricação do ácido sem recuperação de energia ou processos de fabricação do ácido com recuperação de energia para aplicação no processo de fabricação do ácido ou em outros processo adjacentes ou ainda a geração de energia elétrica ou outras forma de recupera-ção de energia.

[12] . Outro objetivo é prover método e equipamento de resfriamento de ácido sulfúrico que reduza ou minimize o risco de corrosão dos equipamentos e materiais em caso de vazamento e assim reduza ou minimize o risco de formação de hidrogênio e suas consequências.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[13] . Tendo em vista as dificuldades e inconvenientes observados no estado da técnica, acima aludidos e no propósito de superá-los e vi-sando atender aos objetivos relacionados, foram desenvolvidos o método e equipamento para resfriar ácido sulfúrico, objeto da presente patente, que consiste em, ao invés de se resfriar o ácido sulfúrico quente efluente das reações de absorção com água, como acontece usualmente, resfriá-lo com fluídos refrigerentes inertes ao ácido sulfúrico, como os fluídos perfluorocarbonos, hidrocarbonetos fluoretados de cadeias c5-c29, como, por exemplo os hidrofluoroeteres ou os perfluoropoliéteres ou mesmo misturas dos mesmos, de modo que, em uma primeira etapa, o ácido sulfúrico seja resfriado transferindo calor indiretamente para este fluído e em uma segunda etapa este fluído troque calor indiretamente com água ou qualquer outro fluído refrigerante, é resfriado e reutilizado, sendo que esse método pode ser usado para simplesmente resfriar o ácido sulfúrico ou para, além disso, produzir vapor de baixa, média ou alta pressão, ou mesmo ser utilizado para aquecer outras correntes de processo, sejam elas da planta de ácido ou de plantas industriais ou processo adjacentes.

[14] . Essa forma de construção do método e equipamento proporci-ona inúmeras vantagens que ficam mais claras nas descrições se-guintes feitas com bases em figuras ilustrativas da invenção. FIGURAS ILUSTRATIVAS DA INVENÇÃO

[15] . Os desenhos anexos referem-se ao método e equipamento para resfriar ácido sulfúrico, objeto da presente patente, nos quais: - A fig. 1 mostra um esquema de um sistema convencional de resfri-amento indireto de ácido sulfúrico sem recuperação de energia, ge-ração de vapor; - A fig. 2 mostra um esquema de um sistema de resfriamento indireto de ácido sulfúrico sem recuperação de energia, geração de vapor, segundo a presente invenção, que usa fluído refrigerante inerte e tro-cador de calor intermediário ácido-fluído; - A fig. 3 mostra um esquema de um sistema convencional de resfri-amento indireto de ácido sulfúrico com recuperação de energia, ge-ração de vapor; - A fig. 4 mostra um esquema de um sistema convencional redun-dante de resfriamento indireto de ácido sulfúrico com recuperação de energia, geração de vapor; - A fig. 5 mostra um esquema de uma possibilidade de realização do sistema de resfriamento indireto de ácido sulfúrico com recuperação de energia, geração de vapor, que usa fluído refrigerante inerte, tro-cador de calor intermediário e caldeira, segundo a invenção com tro-cados de calor tipo placa e a fig. 5 A mostra uma possibilidade com trocadores tipo casco e tubo; - A fig. 6 mostra um esquema de uma possibilidade de realização do sistema de resfriamento indireto de ácido sulfúrico com recuperação de energia, geração de vapor, segundo a invenção; - A fig. 7 mostra um sistema com o trocador de calor intermediário aquecendo mais de um usuário, segundo a invenção; - A fig. 8 mostra sistema com trocador intermediário aquecendo mais de um usuário com valores aproximados para uma planta de produção de ácido sulfúrico de capacidade aproximada de 1000 t/dia, se gundo a invenção com trocadores de calor tipo placa e a fig. 8 A mos-tra uma possibilidade de realização com um aquecedor de placas e um casco e tubo; e - As figs. 9 a 11 mostram esquematicamente opções de trocadores de calor, respectivamente, de tipo à placa, casco e tubo e espiral, usados no equipamento objeto da invenção, tanto para resfriar o fluído refrigerante como o ácido. DESCRIÇÃO DETALHADA COM BASE NAS FIGURA

[16] . Conforme é previsto na invenção, o método e equipamento, ob-jetos da presente patente, fazem parte do processo de produção de ácido sulfúrico (H2SO4) por processo de contato sem (figs. 1, 2) ou com (figs. 3 a 8) recuperação de energia.

[17] . Assim, referido processo de produção de ácido sulfúrico por contato, quando de tipo sem recuperação de energia, compreende, usualmente, entre outras (fig. 1):

[18] . Etapa A de absorção de SO3 (trióxido de enxofre) feita por uma corrente de solução de ácido sulfúrico concentrado em uma ou mais colunas ou em um ou mais dispositivos de contato gás liquido, que produzem como efluente de ácido sulfúrico concentrado aquecido (ASCA); e

[19] . Etapa B de resfriamento do ácido quente (ASCA) efluente da etapa A de absorção de SO3 feita indiretamente em trocadores de calor que usualmente empregam água de refrigeração (A) como fluído para a troca térmica.

[20] . Quando o processo de produção de ácido sulfúrico (H2SO4) por contato usual é de tipo com recuperação de energia (figs. 3, 4), faz parte do mesmo, adicionalmente:

[21] . Etapa C de recuperação de energia, geração de vapor (V), para utilização no processo de fabricação de ácido sulfúrico ou em outros processos adjacentes ou geração de energia elétrica ou outros.

[22] . Esses processos usuais quando de tipo sem recuperação de energia são realizados com equipamento ilustrado esquematicamente na figura 1 e quando com recuperação de energia como ilustrado esquematicamente nas figuras 3, 4.

[23] . Os processos e equipamentos do estado da técnica, acima des-critos e ilustrados, atendem suas finalidades, mas apresentam incon-venientes descritos mais detalhadamente mais adiante neste relatório.

[24] . O método e equipamento da presente invenção (figs. 2, 5 a 8) visam resfriar ácido sulfúrico, com trocadores de calor do tipo casco e tubos, a placas, ou espirais ou outros ainda que seja, com (figs. 5 a 8) ou sem (fig. 2) recuperação de energia de modo a superar os inconvenientes do estado da técnica.

[25] . Para tal, a Etapa B de resfriamento indireto, segundo o método da presente invenção, ao invés de usar água de refrigeração como ocorre usualmente, emprega fluídos refrigerantes inertes ao ácido sufúrico (FRI), tais como, perfluorocarbonos ou hidrocarbonetos fluoretados de cadeias com 5 ou mais átomos de carbono, como, por exemplo, os hidrofluoroéteres ou os perfluo-ropoliéteres ou misturas dos mesmos ou similares. A escolha do fluído fluoretado mais apropriado dependerá principalmente das temperaturas do ácido quente, visto que as cadeias mais curta possuem características de transferência de calor mais favoráveis porém mais voláteis enquanto as cadeias mais longas são menos eficientes no que diz respeito à transfderência de calor, porém menos voláteis .

[26] . Ainda, referida Etapa B de resfrimento indireto, na presente invenção, compreende:

[27] . Etapa B1 de resfriamento indireto intermediária ácido sulfúrico - fluído refrigerante inerte, realizada por trocador de calor localizado na saída de ácido da etapa A de absorção de SO3, a qual proporciona troca indireta de calor entre o ácido sulfúrico aquecido (ASCA) e o fluído refrigerante (FRI) num trocador de calor à placas, casco e tubos, espiral ou outro, gerando ácido sulfúrico resfriado (ASR) que é recirculado para a etapa A de absorção de SO3 e fluído refrigerante inerte ao ácido sulfúrico aquecido (FRIA); e

[28] . Segunda etapa B2 de resfriamento indireto fluído refrigerante aquecido - água de refrigeração ou outro fluído (30 fluído) (A/FR) que proporciona troca indireta de calor entre o fluído refrigerante aquecido (FRIA) e água ou outro fluído (A/FR), num trocador de calor a placas, casco e tubos, espiral ou outro, gerando fluído refrigerante inerte ao ácido sulfúrico resfriado (FRIR), que é recirculado e água ou outro fluido aquecido (A/FRA), que pode ser reutilizado no processo ou em outros processos adjacentes.

[29] . Quando o processo de fabricação de ácido sulfúrico é de tipo com recuperação de energia, geração de vapor (figs. 5 a 8), compreende também Etapa (C) de recuperação de energia, geração de vapor, que gera água/vapor aquecido (V) que pode ser aproveitado no processo de fabricação de ácido sulfúrico ou outro processo adjacente ou na geração de energia elétrica ou outros.

[30] . As descrições acima fizeram uma abordagem da essência da matéria relativa à invenção e as descrições abaixo visam melhor detalhar o assunto.

[31] . Assim, detalhando, faz parte de uma planta de fabricação de ácido sulfúrico convencional, entre outros: uma torre de absorção de SO3 1 (fig. 1), em cuja saída 2 circula efluente de ácido sulfúrico concentrado aquecido (ASCA); tanque 3 e bomba 4 de circulação do ácido sulfúrico concentrado quente (ASCA). Quando o processo de fabricação de ácido sulfúrico é de tipo sem recuperação de energia, (fig. 1) é previsto circuito de resfriamento de ácido 10 compreendido: por trocador de calor ácido-água 11 de tipo que usa água de resfriamento (A), a qual troca calor indiretamente com o ácido concentrado aquecido (ASCA) proveniente da torre de absorção de SO3 1; por tubulação de alimentação 12 derivada da bomba 4 e que alimenta o ácido sulfúrico (ASCA) no trocador de calor 11; por tubulação 13 de recirculação do ácido sulfúrico com concentração de 97,0 a 99,5% e temperatura de 70 a 90 oC (ASR) para a torre de absorção de SO3 1; tubulação de retorno e alimentação 14 de água para o trocador de calor 11 entre outros.

[32] . Ocorre que ácido sulfurico concentrado é corrosivo e um processo de corrosão que possa levá-lo a entrar em contato com a água, seja por corrosão dos materiais metálicos ou defeitos de fabricação, produzirá ácido sulfúrico diluído quente, ainda mais corrosivo que o ácido concentrado. Esta corrosão pode danificar ou destruir o equipamento e tubulações entre outros, parar a fábrica por horas ou até mesmo dias e ainda levar a geração de hidrogênio que, por sua vez, pode causar uma explosão.

[33] . Para superar isso, foi desenvolvido o método objeto da inven-ção, acima descrito (que usa fluído refrigerante inerte ao ácido sulfú- rico; etapa intermediária B1 de resfriamento ácido aquecido-fluído refrigerante; segunda etapa B2 de resfriamento fluído refrigerante aquecido-água/outro fluído) que, quando o processo é de tipo sem recuperação de energia, é realizado por equipamento conforme ilus-trado na figura 2, que usa fluido refrigerante inerte e circuito de res-friamento de ácido 10 dotado de trocador de calor intermediário, po-dendo este trocador ser do tipo à placas, do tipo casco e tubos, do tipo espiral ou de outro de contato indireto, ácido-fluido refrigerante.

[34] . Assim, na presente invenção, o circuito de resfriamento de ácido 10 (fig. 2) é compreendido: por trocador de calor intermediário (a placas, casco e tubos, espiral ou outro) ácido-fluido 20, que resfria o ácido sulfúrico concentrado aquecido (ASCA) através de troca térmica com fluido refrigerante inerte; por segundo trocador de calor fluído-água 11 que recebe e resfria o fluído refrigerante inerte aquecido (FRIA) através de troca térmica com água de resfriamento; por tubulação de alimentação 12, que faz a ligação fluída entre a bomba 4 e o trocador de calor 20 e que alimenta neste ácido sulfúrico (ASCA) com temperatura de 70 a 120 0C e concentração de 98 a 101% após a absorção na torre de absorção de SO3 1; tubulação 13 de recirculação do ácido sulfúrico resfriado (ASR) com temperatura de 70 a 120 oC e concentração de 97,0 a 99,5% para a torre de absorção de SO3 1; por tubulação 21 de reaprovei- tamento do fluído refrigerante inerte que faz a ligação fluida entre o trocador de calor intermediário ácido-fluído 20 e o segundo trocador de calor fluido-agua/outro fluído 11 e compreendida substancialmente por tubulação, vaso de acumulação e bomba de recirculação; por tubulação 14 de retorno e alimentação de água para o segundo trocador de calor fluído-água 11 entre outros.

[35] . Esse novo arranjo do equipamento fica evidentemente mais complexo. Porém os benefícios proporcionados superam com folga a maior complexidade da instalação.

[36] . De fato, com a nova construção do equipamento não há interface ácido água, mas sim interface ácido sulfúrico fluído refrige-rante inerte. Com isso, quando de um eventual vazamento do circuito de ácido sulfúrico para o circuito de fluído refrigerante, o ácido não é diluído, não ensejando assim a aceleração da corrosão do trocador, nem liberação de energia. Este vazamento pode ser facilmente identificado na linha de fluído refrigarente através da medição de pH, condutividade ou até mesmo pela drenagem da linha de circulação de fluído refrigerante, caso a pressão desta seja inferior à pressão do sistema de ácido ou pela redução de volume de fluído refrigerante no sistema caso a pressão de operação do fluído refrigerabte seja menor que a do ácido sulfúrico.

[37] . O fato do eventual vazamento não produzir ácido diluído nem aumentar a temperatura do ácido pelo efeito do calor de diluição, reduz a velocidade de crescimento do furo por onde o ácido vaza. Desse modo, o ritmo de crescimento do problema evolui mais vagarosamente, permitindo ao operador da planta ganhar tempo para preparar a parada ou até mesmo operar a planta por períodos prolongados monitorando a evolução do rítmo de crescimento do furo/vazamento, algo inconcebível num sistema ácido-água.

[38] . O fato do vazamento não autocatalisar a corrosão do equipamento reduz os danos causados a este, reduzindo a despesa de manutenção posterior e ao mesmo tempo estendendo a vida útil do equipamento.

[39] . Numa situação de eventual vazamento do circuito de ácido para o circuito de fluido refrigerante, não há liberação de hidrogênio, pois a não produção de ácido diluído não acelera a corrosão do equipamento e elimina a geração de hidrogênio e o risco de explosão.

[40] . Nos projetos de muitas unidades de fabricação de ácido sulfúrico foi evitado o uso de trocadores a placas no sistema de resfriamento indireto do ácido concentrado com água, devido as placas terem paredes de baixa espessura e em razão disso, um eventual vazamento, poder ser desastroso para a unidade.

[41] . Por outro lado, o sistema com uso de fluído refrigerante reduz ou elimina o risco de um vazamento em um trocador a placas destruir o mesmo, visto que não há água para diluir o ácido, e assim catalisar a sua corrosividade, evitando a destruição do equipamento. Assim, unidades equipadas com trocadores a placas e trocadores espirais tem um benefício adicional quando usadas com um circuito intermediário com fluído refrigerante inerte quando comparadas a trocadores a placas ou espriais instalados em sistemas convencionais.

[42] . No entanto, além das unidades convencionais que absorvem o SO3a temperaturas que podem variar de 70 a 120 °C sem recupração de energia, conforme a ilustrado na figura 1, há também, e vem se tornando cada vez mais populares, as unidades com recuperação de energia, como as ilustrada nas figuras 3, 4.

[43] . Nestas unidades, o ácido utilizado na absorção pode estar a temperaturas que podem variar de 100 à 240°C e com concentração que pode variar de 97% à 101%. Neste tipo de sistema, o resfriamento do ácido, ao invés de ser feito em trocadores de calor ácido- água, é feito em caldeiras. Estas, à medida que resfriam o ácido quente, produzem vapor de água de baixa ou média pressão, depen-dendo da temperatura do ácido usado para absorver o SO3 e que está sendo resfriado. Um dos primeiros sistemas de recuperação da energia produzida na absorção de ácido quente foi desenvolvido pela Monsanto Enviro-Chem Systems Inc (United States Patent 4,576,813, United States Patent 4,670,242, United States Patent 4,996,038, United States Patent 8,586,001, WIPO Patent Application WO/2014/144699).

[44] . Uma unidade típica desse tipo pode ser composta: (fig. 3) por conjunto da torre de absorção, simples ou de duplo estágio, 1, que absorve o SO3 dos gases de processo com ácido sulfúrico com con-centrações de 98-101% e temperaturas acima de 120°C; saída 2 de ácido após a absorção, pela qual circula ácido aquecido (ASCA) a temperatura entre 120 a 240 0C; tanque 3 e bomba 4 de circulação de ácido.

[45] . Faz parte da unidade ainda circuito de resfriamento e recupe-ração de energia, geração de vapor, 10, compreendido: por caldeira de geração de vapor 30 que resfria o ácido e produz vapor de baixa ou média pressão; por tubulação de alimentação 12 que faz a ligação fluida entre a bomba 4 e a caldeira 30 e pela qual circula ácido aque-cido (ASCA) após a absorção com temperatura entre 120 a 240 0C e concentração entre 97 a 101%; tubulação de recirculação 13 que liga a saída da caldeira 30 à torre de absorção de SO3 1 e pela qual circula ácido resfriado (ASR) com temperatura de 100 - 2400C e concentração de 97 - 101%; tubulação 14 de alimentação de água (A) na caldeira a pressão entre 300 a 3000 kPa; tubulação 31 de saída de vapor (V) de baixa ou média pressão 300 a 1500 kPa da caldeira 30. A instalação prevê ainda tubulação 15 de alimentação de ácido frio (ASF) para ajuste da temperatura na torre 1 que alimenta ácido com concentração entre 97 a 101% e temperatura entre 70 a 120 0C. Todos os equipamentos do sistema, torre, caldeira, tanques, tubula-ções são tipicamente construídas em material metálico especialmente selecionado (nobre) para resistir à corrosão em meio de ácido sulfúrico nas condições de operação.

[46] . Esse sistema concebido pela Monsanto enviro-Chem Systems, Inc. traz enormes vantagens ao operador da planta. A produção de vapor de baixa ou média pressão na caldeira 30 aumenta significativamente a geração de energia da planta de ácido sulfúrico; simultaneamente há uma redução do consumo de água de resfriamento já que o calor de absorção do SO3 , que em alguns casos responde por mais 35% da energia total gerada na planta, pode ser usado no aquecimento de outros equipamentos ou sistemas e/ou na geração de energia elétrica.

[47] . Entretanto, o principal fator negativo deste sistema é o risco de corrosão e parada da unidade, em especial nos casos de falha da caldeira 30. Numa situação desta natureza, a água/vapor saturado pode entrar em contato com o ácido, e justamente por estarem pressurizados, promover a diluição muito rápida do ácido - inclusive a uma velocidade muito maior que aquela em que ocorreria se os fluídos estivessem a pressão mais próximas - com consequente aumento acelerado da temperatura. Neste caso, o ácido diluído produzido é extremamente corrosivo, está a temperatura bastante elevada, e pode destruir a totalidade do sistema em poucas horas. Um vazamento destes num sistema pode ser catastrófico se não for remediado em poucos minutos ou horas. Também, uma falha desta natureza na caldeira tira toda unidade de serviço, visto que não há como operar a planta em modo que não seja o de recuperação de energia.

[48] . Uma alternativa para evitar que uma falha na caldeira de geração de vapor leve à parada total da unidade produtora de ácido foi proposta pela Outotec/Lurgi. Neste sistema, a absorção do SO3 com ácido quente (ASCA) ( 100-240°C e 98-101%) ocorre (fig. 4) num vaso 40 separado (tipicamente um venturi scrubber) instalado à montante da torre de absorção de SO3 1, que, por sua vez, opera absorvendo eventual SO3 não absorvido no primeiro vaso através do uso de ácido às temperaturas usuais de processo, na faixa de 70120°C e concentrações da ordem de 97-99.5%, sendo que, nesta solução, é previsto um circuito de resfriamento de ácido 10 compreendido por trocador de calor 11 ácido-água associado à saída da torre de absorção de SO3 1 e um circuito de resfriamento e geração de vapor 10’ compreendido por uma caldeira de geração de vapor ácido-água 30 associada à saída do vaso 40.

[49] . A vantagem deste sistema é que na eventualidade da falha da caldeira 30, o circuito da torre de absorção 1 pode fazer a totalidade da absorção do SO3 da forma usual, evitando que a planta pare devido a uma falha no sistema de circulação de geração e recuperação de energia. O objetivo primordial da fábrica, produzir ácido, é preservado em caso de falha do sistema de recuperação de energia/geração de vapor.

[50] . Evidentemente, neste sistema, a redundância, aumenta sobre maneira o custo de instalação apesar de trazer o benefício do aumento de confiabilidade. Um exemplo do arranjo geral desta opção é apresentado na figura 4.

[51] . Neste caso, o equipamento fica compreendido, substancial-mente: por conjunto da torre de absorção, formado: por torre de ab-sorção de SO3 1; saída 2 da torre para o ácido aquecido (ASCA) após a absorção a 70 a 120 0C; tanque 3 e bomba 4 de circulação de ácido; adicionalmente dito equipamento compreende conjunto de vaso de absorção de SO3, ligado a montante da torre de absorção de SO3 1, formado: por equipamento (venturi scrubber) de absorção de SO3 40, ligação 41 deste à torre 1, saída 42 do vaso pela qual circula ácido aquecido após a absorção (ASCA), com concentração de 98% à 101% e temperatura de 100 a 240 0C; tanque 43 e bomba 44 de cir-culação de ácido.

[52] . O equipamento compreende ainda um circuito de resfriamento ácido-água 10 associado à torre 1, formado: por um trocador de calor ácido-água 11; por tubulação de alimentação de ácido 12 que liga o trocador de calor 11 à bomba 4; por tubulação de recirculação 13 que liga o trocador de calor 11 à torre 1 e pelo qual circula ácido resfriado (ASR) para absorção com concentração 97 a 99.5% e temperatura entre 70 a 120 0C; e tubulação 14 de alimentação e retorno de água de resfriamento (A) do trocador de calor 11. Dito equipamento é compreendido ainda por um circuito de resfriamento e recuperação de energia 10’ associado ao vaso 40 e formado: pela caldeira de geração de vapor 30; por tubulação 12’ de ligação da bomba 44 à caldeira 30 pela qual circula ácido após a absorção (ASCA) com temperatura entre 100 a 240 0C; tubulação 13’ de recir- culação do ácido entre a caldeira 30 e o vaso 40 pela qual circula ácido resfriado (ASR) pós geração de vapor entre 100 a 240 0C; tubulação 32 de alimentação de água (A) na caldeira a pressão entre 300 a 3000 kPa; tubulação 31 de saída de vapor (V) da caldeira pela qual circula vapor de baixa ou média pressão 300 a 3000 kPa e que pode ser associado a, por exemplo, uma turbina para geração de ele-tricidade (não ilustrada) ou outros.

[53] . Um aspecto curioso dos sistemas de recuperação de energia convencionais, como os acima descritos, é que a caldeira, em qualquer temperatura ou pressão que opere, acaba necessitando produzir vapor com uma temperatura/pressão substancialmente mais baixas do que aquela do vapor que estaria à mesma temperatura do ácido resfriado. Isto por que há que haver uma substancial diferença de temperatura entre o ácido e o vapor para que a área de troca térmica da caldeira seja otimizada. Poder-se-ia trabalhar gerando vapor de temperatura e pressão mais alta, desde que a área pudesse ser substancialmente aumentada. No entando, visto que o equipamento é extremamente caro, devido aos materiais de construção, é necessária uma qualidade da energia recuperada para que seja possível manter o custo do equipamento num valor aceitável.

[54] . Assim, por exemplo, tipicamente, uma unidade de recuperação de energia convencional, por exemplo, resfria ácido sulfúrico a uma concentração de 99.5% e temperatura de 220°C até, por exemplo, uma temperatura de 200°C. No entanto, tipicamente, o vapor gerado na caldeira deste sistema tem pressões que não ultrapassam os 1000 a 1200 kPa, com uma temperatura de saturação de 170-180°C, portanto, 40°C abaixo da temperatura do ácido mais quente e 20°C abaixo do ácido mais frio.

[55] . Os dois exemplos de sistemas convencionais de resfriamento de ácido sulfúrico com recuperação de energia, (figs. 3, 4), acima descritos, têm interface ácido-água que causa os problemas já descritos anteriormente.

[56] . Para superar isso, o método e equipamento, objetos da presente patente, têm também construções para resfriar ácido sulfúrico e recuperar energia, geração de vapor, ilustradas nas figuras 5 a 8.

[57] . Assim, em uma possibilidade de realização do equipamento da presente invenção (fig. 5), para resfriamento de ácido sulfúrico e re-cuperação de energia, (que utiliza fluído refrigerante inerte; etapa B1 de resfriamento intermediária ácido-fluido; segunda etapa B2 de resfriamento fluido-água; e etapa C de recuperação de energia) permite que as etapas de resfriamento sejam feitas em trocadores de calor de casco e tubos, a placas ou espirais e a recuperação de energia, geração de vapor, em caldeira para geração de vapor.

[58] . Uma instalação desse tipo fica compreendida: pela torre de ab-sorção de SO3 de estágios simples ou duplo 1; sua saída 2, na qual circula ácido aquecido (ASCA) após a absorção com temperatura entre 100 a 240°C; tanque 3 e bomba 4 de circulação de ácido. Faz parte da instalação ainda um circuito de resfriamento de ácido 10 compreendido: por trocador de calor ácido-fluido intermediário 20; por segundo trocador de calor fluido-água 11, ambos de tipo de placas (fig. 5) ou casco e tubos (fig. 5A) ou espirais; por tubulação de alimentação 12 que faz a ligação fluida entre a bomba 4 e o trocador de calor ácido-fluido intermediário 20 e pela qual circula o ácido aquecido (ASCA) após a absorção com temperatura entre 100 a 240 °C e concentração entre 98 a 101%; por tubulação 13 de recirculação de ácido resfriado entre o trocador de calor ácido-fluido intermediário 20 e a torre de absorção de SO3 de estágios simples ou duplo 1, pela qual circula acido resfriado (ASR) após a absorção com concentração entre 98 a 101% e temperatura entre 100 a 240 °C; por tubulação 21 de reaproveitamento do fluído refrigerante inerte que faz a ligação fluida entre o trocador de calor intermediário ácido-fluido 20 e segundo trocador de calor fluido-água 11 e compreendida substancialmente por tubulação, vaso de acumulação e bomba de recir- culação e pela qual circula fluido aquecido (FRIA) e resfriado (FRIR). A instalação é formada ainda por circuito de recuperação de energia, geração de vapor, 10’ formado por caldeira de geração de vapor 30; por tubulação 14 de alimentação e retorno entre o segundo trocador de calor 11 e a caldeira 30; por tubulação 31 de alimentação de água (A) na caldeira 30 a pressão de entre 300 a 3500 kPa; por tubulação 32 de vapor (V) a baixa ou média pressão entre 300 a 1500 kPa que sai da caldeira 30 e pode ser alimentado em um sistema qualquer. Faz parte da instalação ainda tubulação 15 de alimentação de ácido frio (ASF) para ajuste da temperatura na torre 1 que alimenta ácido com concentração entre 98 a 101% e temperatura entre 70 a 120 0C.

[59] . Desse modo, o sistema de recuperação de energia proposto na Figura 5 utiliza um trocador ácido-fluído refrigerante a placas intermediário 20 para resfriar o ácido quente; um segundo trocador fluído refrigerante-água 11 para resfriar o fluido refrigerante e aquecer o meio de geração de vapor e uma caldeira 30, que usa a água do segundo trocador de calor 11 para gerar vapor. Este sistema traz uma série de benefícios.

[60] . Assim, o trocador de calor intermediário 20 que resfria o ácido quente com fluído refrigerante inerte pode operar com o circuito de fluído refrigerante a uma pressão inferior à do ácido (ao contrário dos sistemas convencionais em que a água/vapor está a pressões superiores a do ácido).

[61] . Desta forma, qualquer vazamento que eventualmente ocorra será no sentido do lado ácido para o lado do fluído refrigerante inerte. Este vazamento poderá ser detectado em um tanque de expansão (não ilustrado) adequamente associado ao sistema no qual o ácido se separa do fluído por gravidade. Da mesma forma um condutivímetro ou instrumento de pH (não ilustrados) podem facilmente detectar o vazamento. Uma vez que na ocorrência de um eventual vazamento não há diluição de ácido, não há também, portanto, corrosão acelerada ou geração de hidrogênio pela formação de ácido diluído a quente.

[62] . Outro aspecto interessante da presente invenção diz respeito à qualidade do vapor recuperado. O trocador 20 do circuito de resfriamento de ácido, usado na presente invenção, pode ser de tipo à placas, casco e tubos ou espiral de alta taxa de transferência de calor, e, portanto, pode-se buscar se aproximar mais a temperatura do fluído refrigerante à do ácido.

[63] . Outro aspeto relacionado com a presente invenção diz respeito ao fato de que o trocador de calor 20, tubulações e outros associados ao mesmo, pertencentes ao circuito de resfriamento de ácido, em face de terem contato com este, são construídos em material mais nobre e , portanto, de maior custo, que resista a esse contato. O segundo trocador de calor (fluido/água) 11, a caldeira 30 e outros associados aos mesmos que não têm contato com ácido, podem ser de material menos nobre e de menor custo e, em razão disso, particularmente o trocador de calor 11 e a caldeira 30 podem ser construídos com maior área de troca térmica para recuperar mais energia, o que constitui também vantagem para o sistema. Isso é indicado na figura 6, cuja seta N, voltada para a região do equipamento que tem contato com o ácido, particularmente o trocador de calor 20 e a tubulação associada ao mesmo, são construídos com material nobre, e a seta C, voltada para a região do equipamento que não tem contato com ácido, mas sim com o fluido refrigerante, particularmente o trocador de calor 11, caldeira 30 e componentes associados aos mesmos podem ser construídos com materiais convencionas.

[64] . Outro aspecto interessante é que na situação de falha da caldeira 30, desde que haja opção para se rejeitar calor do sistema para, por exemplo, uma torre de resfriamento, o sistema pode continuar operando a temperaturas de recuperação de energia ou a temperaturas de unidades que não possuem recuperação de energia. O sistema ilustrado na figura 5 pode ser construído de forma mais simples, sem o segundo trocador fluido-água 11 e prevendo somente um trocador ácido-fluído 20 (fig. 6) e a caldeira 30. Neste caso, o próprio fluído refrigerante é usado para gerar vapor. A caldeira 30 pode, portanto, ser construída para uma aproximação de temperaturas maior, como, por exemplo, de 10°C ao invés de 20°C de modo a gerar vapor de melhor qualidade (usando um fluído entrando a 235°C e saindo a 215°C da caldeira) é possível se alcançar pressões da ordem de até 1800 kPa, ao contrário dos 1200 kPa que se consegue com o arranjo convencional.

[65] . Neste caso o equipamento fica compreendido substancialmente (fig. 6) pelo conjunto da torre de absorção de SO3 1; sua saída 2, tanque 3 e bomba 4 de circulação de ácido; pelo circuito de resfriamento de ácido 10 formado: por tubulação de alimentação 12 derivada da bomba 4; pelo trocador de calor ácido- fluído tipo de casco e tubos, a placas ou espirais 20, no qual se liga a tubulação 12; pela tubulação de recirculação de ácido resfriado 13, que faz ligação fluida entre o trocador de calor 20 e a torre 1; por circuito de recuperação de energia 10’ formado pela caldeira 30 e por tubulação de alimentação (FRIA) e retorno (FRIR) 14 disposta entre esta e o trocador de calor 20, a qual tem tanque de acumulação e bomba de recalque. O trocador de calor ácido-fluído de tipo de casco e tubos, a placas ou espirais 20 é construído com materiais nobres e todos os demais equipamentos a partir deste, como a caldeira 30 e outros construídos com materiais convencionais, como: aço carbono, inox 304, inox 316 e similares. A caldeira 30 sendo de material menos nobre pode ser construída com maior área de troca térmica para recuperar mais energia.

[66] . Enquanto o arranjo sem o segundo trocador de calor 11, conforme acima descrito e ilustrado na figura 6, aumenta um pouco a qualidade da energia recuperada e reduz o custo total da instalação, o sistema com o segundo trocador de calor 11, ilustrado na figura 5, traz a vantagem de proporcionar maior segurança (mesmo que vaze ácido para o circuito de fluído refrigerante este ainda não expõe a caldeira a riscos pois há o trocador intermediário, no caso o segundo trocador de calor 11).

[67] . Outra vantagem de um sistema com trocador intermediário é a possibilidadederecuperação de parte da energia como vapor de alta pressão.

[68] . Por outro lado, muitas plantas de ácido sulfúrico possuem geração de vapor de alta pressão obtido pelo resfriamento de fornalha de enxofre e leitos catalíticos. Nessas condições, vapores com pressão de 3000 kPa, 4000 kPa e 6500 kPa são comuns.

[69] . O método e equipamento da presente invenção podem prever arranjos para atender essa situação, devido prever o trocador interemediário que torna possível desviar parte da água pré-aquecida pelo trocador fluído água para um pré aquecedor da água de caldeira do sistema de alta pressão. A figura 7 ilustra esta possibilidade, na qual é vista uma instalação com trocador intermediário e aquecimento para mais de um usuário.

[70] . Para exemplificar esse caso com base numa situação comercial, supõe-se que o usuário possua uma planta de ácido de capacidade aproximada de 1000 t/dia. Esta planta deve produzir, a partir dos calores produzidos na fornalha de enxofre e nos reatores catalíticos, aproximadamente. 50.000 kg/h de vapor superaquecido a 4200 kPa e 450°C, uma energia total aplicada ao vapor (supondo o aquecimento a partir de uma água de caldeira a 100°C e 4200 kPa da ordem de 40MW).

[71] . Por outro lado, esta mesma planta produz na absorção de SO3 por ácido concentrado aproximadamente 11MW de energia que, numa unidade convencional, é rejeitada para água de resfriamento.

[72] . Em unidades com recuperação de energia tradicional, isto é, com a geração de vapor de baixa ou média pressão diretamente numa caldeira, estes aproximados 11MW produziriam aproximadamente 20.000 kgs por hora de vapor de 800 kPa e 180 °C, por exemplo. Se esta unidade contasse com um sistema de resfriamento indireto, parte desta energia poderia ser usada para aumentar a geração de vapor de alta pressão, enquanto o excedente continuaria gerando vapor de média ou baixa pressão.

[73] . Assim, a instalação conforme a invenção, ilustrada na figura 7, é compreendida: pelo conjunto da torre de absorção, formado: pela torre de absorção de SO3 de estágios simples ou duplo 1; sua saída 2, na qual circula ácido aquecido (ASCA) após a absorção com temperatura entre 100 a 240°C; tanque 3 e bomba 4 de circulação de ácido.

[74] . A instalação é formada ainda: por circuito de resfriamento do ácido 10 compreendido: por trocador de calor ácido-fluido intermediário 20; por segundo trocador de calor fluido-água 11, ambos de tipo de casco e tubos, a placas ou espirais; por tubulação de alimentação 12 que faz a ligação fluida entre a bomba 4 e o trocador de calor ácido- fluido intermediário 20 e pela qual circula o ácido aquecido (ASCA) após a absroção com temperatura entre 100 a 240 °C e concentração entre 97 a 101%; por tubulação 13 de recirculação de ácido resfriado entre o trocador de calor ácido-fluido intermediário 20 e a torre de absorção de SO3 de estágios simples ou duplo 1, pela qual circula acido resfriado (ASR) após a absorção com concentração entre 97 a 101% e temperatura entre 100 a 240 °C; por tubulação 21 de rea- proveitamento do fluído refrigerante inerte que faz a ligação fluida entre o trocador de calor intermediário ácido-fluido 20 e segundo trocador de calor fluido-água 11 e compreendida substancialmente por tubulação, vaso de acumulação e bomba de recirculação e pelo qual circula, em uma linha, fluido aquecido (FRIA) e em outra linha, fluido resfriado (FRIR).

[75] . A instalação compreende finalmente circuito de recuperação de energia, geração de vapor, pré-aquecimento da água de caldeira do sistema de alta pressão 10’ formado: por caldeira de geração de vapor 30; por pré-aquecedor de água de caldeira 50; por tubulação 14 que sai do segundo trocador de calor 11 e entra na caldeira 30 e no pré-aquecedor de água de caldeira 50 e pela qual circula água quente (AA) para geração de vapor; por tubulação de retorno 14’ que sai caldeira 30 e do pré-aquecedor de água de caldeira 50, se liga a um vaso acumulador 21 e pela qual circula água resfriada (AR) após a geração de vapor; por tubulação 14” que sai do vaso acumulador 21 e entrada no segundo trocador de calor 11 e pela qual circula água resfriada (AR); por tubulação 31 de alimentação de água (AC) na caldeira a pressão de entre 300 a 3500 kPa; por tubulação 32 de vapor (V) a baixa ou média pressão entre 300 a 1500 kPa que sai da caldeira 30 e pode ser alimentado em um sistema qualquer; por tubulação de alimentação 16 e de retorno 16’ ligada ao pré-aquecedor de água de caldeira 50 e pela qual circula água de caldeira (AC) de alta pressão 200 a 6500 kPa;

[76] . Faz parte da instalação ainda tubulação 15 de alimentação de ácido frio para ajuste da temperatura na torre 1 que alimenta ácido com concentração entre 97 a 101% e temperatura entre 70 a 120 0C.

[77] . Sem considerar a vantagem oferecida de uma melhor aproximação das temperaturas obtidas num trocador a placas, casco e tubos ou espiral quando comparadas à temperaturas obtidas em uma caldeira, ainda gerando 11MW na absorção de ácido quente, podería-se direcionar aproximadamente 1.5MW para o vapor de alta pressão, gerando vapor de baixa ou média em quantidade menor de aproximadamente, 9.5MW.

[78] . Essa possibilidade é ilustrada na figura 8, na qual é visto um sistema com trocador intermediário aquecendo mais de um usuário 70 com valores aproximados para uma planta de 1000t/dia. Na figura 8 é ilustrada uma versão do equipamento com dois trocadores tipo placa e na fig. 8 A uma versão com um trocador de calor tipo placa e outro tipo casco e tubos.

[79] . Esse arranjo pode prestar-se para apenas gerar vapor de média ou baixa pressão, ou, em outro arranjo, possuir mais usuários, como, por exemplo, aquecimento de ácido fosfórico, aquecimento de água para uso industrial ou coletivo, aquecimento de fluídos térmicos.

[80] . Dentro das construções básicas acima escritas, pleiteia-se que o método e equipamento, objeto da presente patente, possam receber modificações quanto a materiais, dimensões, configuração funcional e/ou ornamental sem fugir do âmbito de proteção solicitado nas reivindicações.

[81] . Dentro disso, o fluido refrigerante inerte ao ácido sulfúrico esta, preferencialmente, em fase liquida nas temperaturas de operação; é quimicamente e termicamente estável; não combustível ou inflamável; tem boa compatibilidade química com metais e plásticos; tem pressão de vapor baixa nas temperaturas de operação; é praticamente insolúvel em água e preferencialmente minimamente tóxico ou atóxico. Referido fluido refrigerante inerte ao ácido sulfúrico compreende a familia dos perfluorocarbonos, dos hidrocarbonetos fluoretados, de cadeias com mais que 5 átomos de carbono, como por exemplo os hidrofluoroéteres ou os perfluoropoliéteres ou misturas dos mesmos ou similares em seus diversos graus de polimerização e fluoretação.

[82] . Quando o equipamento é de tipo composto por dois trocadres de calor, os dois podem ser de um mesmo tipo dentre trocador de calor tipo placa (figs. 5, 7, 8) ou casco e tubos (fig. 2, 5 A) ou espiral ou o equipamento pode ser formado por dois tipos diferentes funcionado em conjunto como mostrado, por exemplo, na fig. 8 A, tudo conforme a conveniência de projeto.

[83] . O equipamento pode ser compreendido por um conjunto, quite, para ser instalado em uma planta já existente, formado por trocador de calor que é instalado, preferencialmente, a montante do trocador de calor já existente na planta, de modo que esta fica composta pela torre de absorção de SO3 e por primeiro e segundo trocadores de calor conforme previsto na invenção. Opcionalmente, o novo trocador de calor pode ser instalado à jusante do trocador de calor já existente na planta, conforme desejado.

[84] . O quite é formado ainda por carga de fluido refrigerante inerte ao ácido sulfúrico que colabora com o primeiro trocador de calor, intercalado entre a torre de absorção de SO3 e o segundo trocador de calor, este usando como fluído refrigerante água ou outro fluído, conforme previsto na invenção. Desse modo, a instalação fica composta: pela torre de absorção de SO3, por primeiro trocador de calor ácido-fluído, preferencialmente o que faz parte do quite, e por segundo trocador de calor fluído refrigerante inerte-água ou outro fluído, preferencialmente o já existente na planta.

[85] . As figuras 9 a 11 mostram esquemas de opções de trocadores de calor usados no equipamento da invenção.

[86] . A fig. 9 mostra um esquema de um trocador à placas flluído refrigerante-água 20 em uma lateral dotado de entrada para ácido aquecido após a absorção de SO3 e saída para ácido resfriado para a absorção de SO3 e na lateral oposta saída para fluído refrigerante aquecido e entrada para fluído refrigerante resfriado.

[87] . A fig. 10 mostra um esquema de um trocador de calor tipo casco e tubos tipo fluído refrigerante-água 20 tendo à esquerda entrada para ácido aquecido da absorção de SO3 e saída de fluído refrigerante aquecido e à direita saída de ácido resfriado para a absorção de SO3 e entrada de fluído refrigeranet resfriado.

[88] . A fig. 11 mostra o esquema de um trocador de calor espiral fluído refrigerante-água 20 tendo na lateral entrada para ácido aquecido da absorção de SO3 e superiormente saída ácido resfriado para a absorção de SO3, na lateral oposta saída para fluído refrigerante aquecido e na face superior entrada para fluído resfriado.

Claims

1) - “MÉTODO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, que faz parte de processo de produção de ácido sulfúrico (H2SO4) por contato que, quando de tipo sem recuperação de energia, compreende, entre outras: Etapa A de absorção de SO3 (trióxido de enxofre) feita por uma corrente de ácido sulfúrico concentrado em uma coluna ou em um dispositivo de contato gás líquido, que produz um efluente de ácido sulfúrico concentrado aquecido (ASCA); Etapa B de resfriamento do ácido quente efluente (ASCA) da etapa de absorção de SO3 feita indiretamente em trocadores de calor; caracterizado por Etapa B de resfriamento indireto usar fluído refrigerante inerte ao ácido sulfúrico (FRI); e compreender: Etapa B1 de resfriamento indireto ácido sulfúrico-fluído refrigerante inerte, que proporciona troca indireta de calor entre o ácido sulfúrico aquecido (ASCA) e o fluído refrigerante inerte (FRI), gerando ácido sulfúrico resfriado (ASR) que é recirculado para a etapa A de absorção de SO3 e fluído refrigerante inerte ao ácido sulfúrico aquecido (FRIA) ; e Segunda etapa B2 de resfriamento indireto fluído refrigerante aquecido - água ou outro fluído de refrigeração que proporciona troca indireta de calor entre o fluído refrigerante inerte aquecido (FRIA) e água ou outro fluído (A/FR), gerando fluído refrigerante inerte ao ácido sulfúrico resfriado (FRIR) que é reaproveitado e água ou outro fluído aquecido (A/FRA), que pode ser resfriado em torre de resfriamento ou reali- mentado no processo ou reutilizado em outros processos .

2) - “MÉTODO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, que faz parte de processo de produção de ácido sulfúrico (H2SO4) por contato que, quando o processo é de tipo com recuperação de energia, com-preende, entre outras: Etapa A de absorção de SO3 (trióxido de enxofre) feita por uma corrente de ácido sulfúrico concentrado em uma coluna ou em um dispositivo de contato gás líquido, que produz um efluente de ácido sulfúrico concentrado aquecido (ASCA); Etapa B de resfriamento do ácido quente efluente da etapa de absorção de SO3 feita indiretamente em trocadores de calor; e Etapa C de recuperação de energia ou geração de vapor, para utilização no processo de fabricação de ácido sulfúrico ou em outros processos adjacentes ou na geração de energia elétrica, caracterizado por Etapa B de res-friamento indireto do ácido sulfúrico que usa fluido refrigerante inerte ao ácido sulfúrico (FRI), compreendendo etapa B1 de resfriamento indireto intermediária ácido sulfúrico- fluído refrigerante inerte; Se-gunda etapa B2 de resfriamento indireto fluído refrigerante aquecido - água de refrigeração e, adicionalmente, sendo prevista Etapa C de recuperação de energia ou geração de vapor, para utilização no pro-cesso de fabricação de ácido sulfúrico ou em outros processos adja-centes ou na geração de energia elétrica, compreendida pelo resfri-amento indireto da água aquecida (AA), efluente da segunda etapa de resfriamento B2 fluido-água, em caldeira de geração de vapor ou em caldeira de geração de vapor e trocador de calor.

3) - “MÉTODO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por Etapa C de recuperação de energia ou geração de vapor, para utilização no processo de fa-bricação de ácido sulfúrico ou em outros processos adjacentes ou na geração de energia elétrica, compreendida pelo resfriamento do flu- ido refrigerante inerte aquecido (FRIA), efluente da etapa de refrige-ração B ácido-fluido, em caldeira de geração de vapor.

4) - “MÉTODO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3 caracterizado pelos fluidos refrigerantes inertes ao ácido sulfúrico (FRI) serem hidrocarbonetos fluoretados ou perfluorcarbonos de cadeias poliméricas com 5 ou mais átomos de carbono, total ou parcialmente fluoretados.

5) - “MÉTODO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado, pelos fluídos refrigerantes inertes (FRI) serem hidrofluoroéteres ou os perfluoropoliéteres ou misturas dos mesmos ou similares.

6) - “EQUIPAMENTO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, que realiza o método das reivindicações 1 , 4, 5 , de tipo sem recuperação de energia e que compreende: torre de absorção de SO3 (1), saída (2) da torre na qual circula efluente de ácido sulfúrico concentrado aquecido (ASCA); tanque (3) e bomba (4) de circulação do ácido sul- fúrico concentrado quente; circuito de resfriamento do ácido (10), ca-racterizado por circuito de resfriamento de ácido (10) compreendido: por trocador de calor intermediário ácido-fluido (20), que resfria o ácido sulfúrico concentrado aquecido através de troca térmica com fluido refrigerante inerte; por segundo trocador de calor fluído-água (11) que recebe e resfria o fluído refrigerante inerte aquecido através de troca térmica com água de resfriamento; por tubulação de alimentação (12), que faz a ligação fluída entre a bomba (4) e o trocador de calor (20); por tubulação (13) de recirculação do ácido sulfúrico resfriado para a torre de absorção de SO3 (1); por tubulação (21) de reaproveitamento do fluído refrigerante inerte que faz a ligação fluida entre o trocador de calor intermediário ácido-fluído (20) e o segundo trocador de calor fluido-agua/outro fluido (11) e compreendida por tu-bulação, vaso de acumulação e bomba de recirculação; por tubulação (14) de retorno e alimentação de água para o segundo trocador de calor fluído-água (11).

7) - “EQUIPAMENTO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, que realiza o método das reivindicações 2 a 5 de tipo com recuperação de energia, compreendido por torre de absorção de SO3 (1), saída (2) da torre na qual circula efluente de ácido sulfúrico concentrado aquecido; tanque (3) e bomba (4) de circulação do ácido sulfúrico concentrado quente; circuito de resfriamento do ácido (10); e circuito de resfriamento recuperação de energia, geração de vapor, (10)’, ca-racterizado por circuito de resfriamento de ácido (10) compreendido: por trocador de calor ácido-fluido intermediário (20); por segundo trocador de calor fluido-água/outro fluido (11), ambos de tipo de casco e tubos, a placas ou espirais; por tubulação de alimentação (12) que faz a ligação fluida entre a bomba (4) e o trocador de calor ácido-fluido intermediário (20); por tubulação (13) de recirculação de ácido resfriado entre o trocador de calor ácido-fluido intermediário (20) e a torre de absorção de SO3 de estágios simples ou duplo (1); por tubulação (21) de reaproveitamento do fluído refrigerante inerte que faz a ligação fluida entre o trocador de calor intermediário ácido- fluido (20) e segundo trocador de calor fluido-água/outro fluído (11) e compreendida por tubulação, vaso de acumulação e bomba de recir- culação; por circuito de recuperação de energia, geração de vapor, (10)’ formado por caldeira de geração de vapor (30); por tubulação (14) de alimentação e retorno entre o segundo trocador de calor (11) e a caldeira (30); por tubulação (31) de alimentação de água na cal-deira.

8) - “EQUIPAMENTO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por circuito de resfriamento de ácido (10) formado: por tubulação de alimentação (12) derivada da bomba (4); pelo trocador de calor ácido-fluído tipo de casco e tubos, a placas ou espirais ou outro (20), no qual se liga a tubulação (12); pela tubulação de recirculação de ácido resfriado (13), que faz ligação fluida entre o trocador de calor (20) e a torre (1); por circuito de recuperação de energia (10)’ formado pela caldeira (30) e por tubulação de alimentação e retorno (14) disposta entre esta e o trocador de calor (20), a qual tem tanque de acumulação e bomba de recalque, de modo que o próprio fluido refrigerante inerte colabora com a caldeira (30) na geração de vapor.

9) - “EQUIPAMENTO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, de acordo com a reivindicação 7 caracterizado por prever circuito de recuperação de energia, geração de vapor, pré-aquecimento da água de caldeira do sistema de alta pressão (10)’ formado: por caldeira de geração de vapor (30); por pré-aquecedor de água de caldeira (50); por tubulação (14) que sai do segundo trocador de calor (11) e entra na caldeira (30) e no pré-aquecedor de água de caldeira (50) e pela qual circula água quente para geração de vapor; por tubulação de retorno (14)’ que sai caldeira (30) e do pré-aquecedor de água de caldeira (50), se liga a um vaso acumulador (21) e pela qual circula água resfriada após a geração de vapor; por tubulação (14)” que sai do vaso acumulador (21) e entrada no segundo trocador de calor (11) e pela qual circula água resfriada; por tubulação (31) de alimentação de água na caldeira; por tubulação (32) de vapor a baixa ou média pressão que sai da caldeira (30) e pode ser alimentado em um sistema qualquer; por tubulação de alimentação (16) e de retorno (16)’ ligada ao pré-aquecedor de água de caldeira (50) e pela qual circula água de caldeira de alta pressão.

10) - “EQUIPAMENTO PARA RESFRIAR ÁCIDO SULFÚRICO”, de acordo com a reivindicação 6 caracterizado por ser um conjunto, quite, montável em uma planta existente, compreendido por trocador de calor instalado prefrencialmente a montante do trocador de calor já existente na planta, de modo que esta fica composta pela torre de absorção de SO3 , primeiro e segundo trocadores de calor; dito quite formado ainda por carga de fluido refrigerante inerte ao ácido sulfúrico que colabora com o primeiro trocador de calor, de modo a formar-se na instalação já existente primeiro trocador de calor ácido- fluido e segundo trocador de calor fluido- água ou outro fluido refrigerante.