Conversión de SO2 a SO3
Una vez concluido el proceso de combustión, la siguiente etapa para transformar el azufre en ácido sulfúrico tiene lugar en la planta de Mejillones, y corresponde a la conversión de SO2 (dióxido de azufre) a SO3 (trióxido de azufre).
Para lograrlo, el gas resultante del proceso de combustión (compuesto por oxígeno, nitrógeno y 11,5% de SO2) es enviado a un convertidor de acero inoxidable, material que le permite soportar las elevadas temperaturas de operación. En él se encuentran cuatro lechos por los cuales circula el gas. Es un viaje en el que, gracias a la acción de un catalizador (pentóxido de vanadio), el SO2 se va transformando, a través de sucesivas etapas, en SO3 con un 99,85% de eficiencia.
La conversión de SO2 a SO3 se realiza a una temperatura de entrada a cada lecho de 420°C, aproximadamente. Al ser un proceso exotérmico (que libera calor), el gas debe enfriarse después de cada pasada por medio de intercambiadores de calor antes de ingresar al siguiente lecho.
Tras pasar por el lecho uno, el 60% del SO2 se transforma en SO3 y se dirige al lecho dos del convertidor. Sin embargo, como su temperatura de salida de esta etapa alcanza los 615°C, debe ser enfriado hasta los 430°C en el Sobrecalentador 2. En el lecho 2 se logra que el 85% del SO2 total llegue a transformarse en SO3. Tras ser enfriado para ingresar al tercer lecho, donde se logra una conversión global del 94% y un nuevo aumento de la temperatura, el flujo continúa al intercambiador de calor gas-gas. Este enfría los gases hasta los 200°C y los envía a la torre de absorción intermedia, que corresponde a la primera parte de la producción de ácido sulfúrico.
La torre de absorción intermedia produce la mayor cantidad de ácido. El gas ingresa por la parte inferior, proveniente del lecho tres, entra en contacto en contra corriente con ácido ya existente que recircula hacia las torres de absorción y se adiciona agua para formar ácido sulfúrico a la concentración deseada (98.5%). El SO2 que todavía no se transforma y que va en esa corriente de gas se devuelve al Intercambiador de calor gas-gas, para ser calentado a 390°C – 410°C e ingresa en el cuarto lecho.
El proceso de Conversión concluye cuando el SO2 restante es transformado en SO3 en el cuarto lecho, alcanzando la transformación global de 99,85%. El gas que sale de este último lecho se enfría en el Economizador y pasa a la torre de absorción final. Como esta torre recibe gas con baja concentración de SO3, la producción de ácido sulfúrico es menor en esta última parte.
Luego de este proceso, quedan otras dos etapas: la producción de un ácido sulfúrico con las características óptimas para los procesos mineros (a un ritmo de 2.060 toneladas/día) y el envío de este insumo a los dos estanques del Terminal Mejillones, desde donde es despachado a los clientes.