Análisis 37: Temperatura de condensación del H2SO4

Un combustible está formado por una mezcla volumétrica de hidrocarburos gaseosos a 25ºC y 100 kPa y es introducido en una cámara de combustión, donde se mezcla con aire (exceso del 20%) que entra en las mismas condiciones.

C4H10 --> 60 %
C2H6 --> 30%
H2S --> 10%

Obtener:

SO3 generado por la presencia de SO2 y O2 sobrante en los productos de combustión
Temperatura de condensación del H2SO4
Emisiones contaminantes
Diagrama de Grassmann

La reacción de equilibrio químico de generación de SO3 es la siguiente:

La velocidad de conversión de SO3 desde SO2 es calculada por el programa, siendo también posible definirla por el usuario. Si es definida por usuario, 1%.

Cuando se queman combustibles que contienen azufre, el azufre se oxida a SO2. Si hay suficiente oxígeno disponible, parte de dicho SO2 se oxida aún más a SO3. En la mayoría delos casos, el SO3 representa una fracción pequeña, pero significativa, del azufre oxidado.

Si hay agua, esta puede reaccionar con el SO3 para formar H2SO4 en una reacción reversible. A bajas temperaturas, por debajo de 200 °C, todo el SO3 se presenta como H2SO4. Por arriba de 500 °C, se trata casi totalmente de SO3 libre. El punto de equilibrio también depende de la concentración de vapor de agua a una temperatura dada. Habrá más del SO3 inicial presente como H2SO4 cuando la concentración de agua sea alta. El ácido sulfúrico en los gases de chimeneas contribuye a serios y costosos problemas de mantenimiento.

Temperatura de condensación del H2SO4

Cuando se queman combustibles que contienen compuestos de azufre, los gases de escape resultantes pueden condensarse en ácido sulfúrico (H2SO4), ácido sulfuroso (H2SO3) y otras sustancias agresivas. Estos ácidos condensados corroen las tuberías y otras superficies extendidas en las secciones de convección, conductos de escape, chimeneas, precalentadores de aire, etc. La cantidad de compuestos que contienen azufre, principalmente en forma de sulfuro de hidrógeno (H2S) en el combustible, está directamente relacionado con la concentración de las gotas de ácido y, por tanto, con el grado de corrosión.

Desde hace muchos años se lleva investigando este tema, y ya hay investigadores que han obtenido expresiones para hacer una estimación precisa del punto de rocío ácido, o la temperatura a la que cierto gas ácido se condensa en gotitas. Para los calentadores, el objetivo es mantener la temperatura de las regiones sensibles por encima de ese punto de rocío. Esta variable es fácil de controlar durante las condiciones normales de funcionamiento.