فرآیندهای ساخت اسید سولفوریک

۲٫۱ فرآیندهای ساخت اسید سولفوریک

فرآیندهای لازم برای تولید اسید سولفوریک می‌تواند بر اساس مواد خام مورد استفاده طبقه بندی گردد:

• گوگرد
• سنگ معدن سولفید
• اسیدی بودن
• گازهایی مانند H₂S

بسیاری از انواع فرآیندها با استفاده از مواد اولیه ذکر شده در بالا در دسترس هستند.

۲٫۱٫۱ شرح فرآیند عنصری گوگرد و اسید سولفوریک ۹۸٫۵٪ گیاهی می‌باشد (درجه تجاری)

عامل گیاهی اسید سولفوریک معمولا در گوگرد به عنوان ماده خام اصلی بوده و شامل بخش‌های اصلی زیر می‌باشد:

بخش ۱٫ تغذیه از گوگرد

بخش ۲٫ بازیابی حرارت زباله

بخش ۳٫ تبدیل SO₂

بخش ۴٫ اسیدی کردن

بخش ۵٫ خنک کردن اسید و ذخیره سازی

بخش ۶٫ زیرساخت گیاهی (الکتریکی / عمران / تصفیه آب، و غیره)

۲٫۱٫۱٫۱ سوزاندن گوگرد

گوگرد جامد است که در شبکه‌های ملتر ریخته و با استفاده حرارت از طریق کویل بخار در دیگ، ذوب شده است. دستگاه روتور نصب شده در ملتر کمک می‌کند تا ذوب شدن گوگرد سرعت پیداکند. گوگرد مایع با فیلتر فشار به صورت گوگرد خالص ذخیره شده در یک محفظه جداگانه مجهز به کویل بخار، پمپ می‌شود. پمپ‌های گوگرد استفاده شده در تغذیه گوگرد مذاب به یک مشعل با نرخ ثابت از پیش تعیین شده ی گوگرد متصل هستند. سوختن گوگرد توسط شلیک نفتی که پیش از آن به درجه حرارت بالا رسیده و گرم شده انجام می‌شود و از این رو گوگرد در آتش بلافاصله تغذیه شده و تولید دی اکسید گوگرد می‌کند. هوای خشک نیز با یک مشعل و توسط یک دمنده هوا از طریق یک برج خشک کن به آن عرضه می‌شود. گازهای بیرون آمده از مشعل در دمای C° ۹۵۰- ۱۰۰۰ و حاوی ۱۰٫۰-۱۰٫۵٪ دی اکسید گوگرد می‌باشند. آنها از طریق یک دیگ بخار، بازیابی حرارت زباله را که در آن بخار با فشار بالا تولید می‌شود انجام می‌دهند در حالی که گازها با C °۳۹۰-۴۱۰ بسته به طراحی کارخانه و مجرای گاز، به مخزن سرد منتقل می‌شوند.

گازهای سرد در حال حاضر از طریق یک یا چند سیستم تبدیل مرحله ای (چهار یا پنج مرحله) (داشتن سه پاس در اولین مبدل و یکی / دو پاس در ثانیه) به تصویب رسیده اند.

۲٫۱٫۱٫۲ تبدیل SO₂ به SO₃

طراحی و بهره برداری گیاهان حاوی اسید سولفوریک در فاز گاز کاتالیستی منجر به واکنش تعادل شیمیایی زیر شده است:

این واکنش با تبدیل زیر همراه است، که به صورت زیر تعریف می‌شود:

تبدیل بدست آمده =

هر دو ملاحظات ترمودینامیکی و استوکیومتری در نظر گرفته شده اند.

به حداکثر رساندن تشکیل SO₃ در اصل Lu Chatelier -Braun بوده است که معمولا در تصمیم گیری برای بهینه سازی تعادل‌ها در نظر گرفته می‌شود. این می‌گوید که وقتی یک سیستم تعادل در معرض تنش قرار گیرد، سیستم تمایل به خود را در تنش زدایی قرار می‌دهد و شزایط را با آن تنظیم می‌کند. این تنش‌ها برای مثال عبارتند از: تغییرات دما، فشار، یا غلظت یک واکنش دهنده.

برای سیستم‌های SO2 / SO3، روش‌های زیر برای به حداکثر رساندن تشکیل SO3 در دسترس هستند و عبارتند از:

• حذف حرارت و کاهش درجه حرارت تشکیل SO3 در جایی که این یک فرآیند گرمازا است.
• افزایش غلظت اکسیژن در طرف ورودی.
• حذف SO3 (تماس آن در دو فرآیند و جذب دوطرفه) از منطقه واکنش.
• افزایش فشار ورودی سیستم.
• افزودن کاتالیزور برای کاهش دمای کار (تعادل).
• افزایش زمان واکنش.
• افزایش فشار مبدل.

تبدیل کلی بهینه SO2 در سیستم نیاز به یک تعادل بین سرعت رو به جلو و رو به عقب واکنش دارد (تا تعادل به دست آید). با این حال، این نیز در غلظت مطلوب SO2 در گاز خام و در تنوع آن با زمان بستگی دارد. در نتیجه، هر روش بیشتر یا کمتر برای یک منبع SO2 خاص است.

سیستم‌های مدرن تبدیل سزیم، ترویج نوع حلقه اکسید وانادیوم به عنوان کاتالیزور در اولین و آخرین مرحله را دارند (چهارم / پنجم) و از آن عبور می‌کنند و کاتالیست وانادیوم معمولی تبدیل به پنتا اکسید (همچنین نوع حلقه) در دو / سه پاس‌های دیگر می‌شود. یک دیگ بخار انرژی حرارتی تلف شده در بخش دوم را ارائه می‌دهدکه برای بازیابی حرارت اضافی پس از پاس اول کاتالیزور می‌باشد. بخار بیشتر را می‌توان در سیستم بازیابی حرارت زباله ارائه کرد، در صورتی که توسط مشتری به منظور صدور بخار در صنعت برای تولید بخار فوق گرم و یا برای استفاده‌های دیگر نیاز است.

گاز پاس دوم کاتالیزور از طریق یک مبدل داغ حرارتی (HHE) قبل از ورود به پاس سوم کاتالیزگر عبور می‌کند. گاز خروجی پاس سوم از طریق یک مبدل حرارتی سرد (CHE) و سپس از طریق یک کاتالیزور استفاده می‌گردد. برج جذب بین پاس‌ها می‌آید و جذب حداکثری اکسید گوگرد تولید شده توسط سه پاس اول از تبدیل را به همراه دارد. افزودنی حباب نوع شمعی در IPAT بسیار کارآمد بوده و به طور کامل منجر به حذف تمام غبار اسید تولید شده در برج می‌شود به طوری که برای محافظت از کاتالیزور در پاس بعد استفاده می‌گردد. آنچه که در طراحی از طرح مجرای گاز ارائه شده است به گونه ای است که وجه اقتصاد آن می‌تواند در کمیسیون باشد و یا می‌تواند به کنار گذاشته و ساخته شود.

امکان تزریق هوای خشک گاهی اوقات در خروجی پاس چهارم برای خنک کردن گازها قبل از ورود به پاس پنجم ارائه می‌شود این مورد تا C ° ۳۸۰-۳۹۰ برقرار است. علت این است که با توجه به حداکثر رساندن تبدیل کلی SO2 به SO3 از آخرین پاس، آن را می‌توان به عنوان دمای پایینی که ممکن است این عمل انجام شود در نظر گرفت. گاز خروجی پاس پنجم از طریق قسمت دیگر برای حرارت دادن آب خوراک بویلر قبل از رفتن به برج جذب نهایی، گرفته شده است. اسید سولفوریک در گردش در DT (برج خشک کن)، IPAT (محل عبور برج جذب)، روغن (جذب نهایی برج) می‌باشد و با گذر از مبدل‌های حرارتی صفحه که در آن مبادله حرارتی با آب خنک کننده صورت می‌پذیرد، سرد می‌شود. سپس آب توسط یک برج خنک کننده به اندازه کافی سرد می‌شود.

۲٫۱٫۱٫۳ جذب اسید سولفوریک SO3 توسط جذب SO3 و H2SO4 به دست آمده

(با غلظت بهینه، حداقل ۹۸٪) با افزودن مقدار مناسب از آب برای حفظ غلظت.

بهره وری از جذب بستگی به موارد زیر دارد:

• H2SO4 غلظت مایع جذب (۹۸٫۳-۹۸٫۷٪)
• محدوده دمای مایع (به طور معمول ۷۰ تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد)
• گرمای جذب شده توسط مبدل حرارتی (PHes) برای ریشه شناسی پسیو کولر اسید سولفوریک حذف شده
• رطوبت در گاز خام که می‌تواند ذرات اسید را به قطرات ریز تقسیم کند، که بسیار برای جذب دشوار هستند
• فیلتر غبار اسید برای محبوس کردن غبار اسید سولفوریک در سیستم
• دمای گاز ورودی

انتشار SO3 از گیاه به موارد زیر بستگی دارد:

• ساخت و ساز و بهره برداری جاذب نهایی
• غبار اسید بالادست جاذب از طریق بخار آب تشکیل شده
• دستگاه H2SO4 برای جداسازی ذرات معلق در هوا

در گیاهان مدرن، قدرت جذب اسید به طور خودکار در نقطه ای مطلوب تحت کنترل قرار دارد. به این دلیل است که علاوه بر کنترل، آب نیز رقیق می‌شود.

۲٫۱٫۱٫۴ دم گاز اسکرابر

اسکرابر قلیایی دو مرحله است که برای استفاده در گیاه راه‌اندازی می‌شود و منتهی به مراقبت از هر گونه شرایط فرآیند آشفته پس از هر توقف طولانی می‌شود. غلظت قلیایی در شستشو و شرب به طور خودکار وجود دارد.

با این حال، اسکرابر در طول اجرا ثابت خواهد ماند و گیاه زمانی که کاتالیزور سزیم ترویج می‌یابد مورد نیاز نیست لذا مقادیر کافی در آخرین پاس مبدل چیزی ما بین C° ۳۸۵-۳۹۰ در عمل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

توضیحات فرآیند برای کارخانه اسید سولفوریک (درجه باتری)

گاز خروجی چه قبل و چه بعد از شکست IPAT به یک برج اقتصادی با لم ۲۵٪ تبدیل شده است. لم گردش آب برای تولید بخار SO3 فراهم شده است که در آن یک برج جذب شیشه ای از جنس فولاد یا تفلون (MS-PTFE) استفاده می‌شود.

یک سیستم خنک کننده اسید به طور کلی کار جذب گازهای جذب نشده به IPAT را انجام می‌دهد.

در یک نوع از فرآیند فوق، با استفاده از یک MS-PTFE برج جذب برای ساخت و ساز شیشه ای (با بسته بندی شیشه ای داخلی برج) به موازات برج جذب نهایی همراه با سیستم خنک کننده اسید به صورت شیشه ای ساخته و ارائه شده است.

گازهای جذب نشده به یک اسکرابر گاز FAT تبدیل می‌شوند و بهتر است آن را به آن یک افزودنی جداگانه مانند حباب شمع که نوعی چربی برای جلوگیری از ذرات زیر میکرونی غبار در گازهای خروجی از اگزوز است اضافه گردد.

توجه داشته باشید:

• در هر دو روش فوق، آب دمینرالیزه یا سرد میعانات بخار، باید برای حفظ غلظت اسید استفاده شوند.
• قدرت اسیدی سیستم، نشانگر ضبط و کنترل جداگانه‌ای برای درجه مدارها و درجه اسید باتری تجاری در گیاهان استفاده می‌شود.

۲٫۱٫۲ تکنیک‌های منابع موجود SO2

• از سوختن گوگرد
• از پیریت هوا مثل آتش
• مثل آتش سولفید فلزات مذاب
• بازسازی اسید سولفوریک
• مثل آتش سولفات فلزات
• احتراق H2S و یا سایر گازهای حاوی گوگرد
• سایر فرآیندها

تولید اسید سولفوریک

تولید اسید به دو گروه مختلف بسته به قدرت یا غلظت SO2 در جریان گاز تقسیم شده است.

فرآیندهای گازی قوی تری داشته باشد:

۶-۱۱% از SO2

• SCSA (06/08٪)
• DCDA (8/11٪)

فرآیندهای گازی ضعیف تری داشته باشد:

• بر اساس اکسیداسیون توسط H2O2
• بر اساس کربن فعال
• سایر فرآیندها

۲٫۱٫۲٫۱ احتراق گوگرد

احتراق گوگرد، هم از منابع طبیعی گوگرد و هم از گاز طبیعی یا نفت خام به دست می‌آید که در یک مرحله یا دو مرحله احتراق گوگرد در C °۹۰۰-۱، انجام می‌شود. واحد احتراق شامل یک محفظه احتراق به همراه یک کولر گازی می‌باشد. محتوای SO2 از گازهای حاصل از احتراق به طور کلی تا ۱۱٪ از جلد یا رویه و محتوای O2 کم می‌کند (اما بالاتر از ۱۰٪ است).

گازها به طور کلی ۱۰-۱۱٪ قبل از ورود به فرآیند تبدیل به گاز رقیق می‌شوند. غلظت کافی اکسیژن در فرآیند نگهداری گاز برای اطمینان از تبدیل مناسب SO2 به SO3 می‌باشد.

در صورت لزوم ممکن است در ورودی در آخرین پاس مبدل، هوا تزریق شود.

۲٫۱٫۲٫۲ پیریت مثل آتش

سنگ معدن پیریت در بستر سیال می‌باشد. ذراتی شامل گرد و غبار، ذرات نسوخته، و غیره می‌توانند باعث سرخ شدن گاز شوند، و از این رو با استفاده از طوفان، فیلترهای کیسه و رسوب الکترواستاتیک تمیز می‌گردند.

دمای گاز تمیز، درجه حرارت مورد نیاز را به ارمغان می‌آورد تا برای تبدیل SO2 به SO3 با استفاده از بخاری کمکی یا با تبادل گرما با گازهای داغ تبدیل شوند (تولید پس از تبدیل).

هوا تزریق می‌شود در صورت نیاز، درجه حرارت گاز فرآیند برای حفظ نسبت تبدیل مناسب SO2 / O2 کنترل می‌شود.

۲٫۱٫۲٫۳ آتش زدن / ذوب شدن فلزی مانند سولفید

بسیاری از سولفیدهای فلزی (غیر از سنگ چخماق) تولید گازهای حاوی SO2 می‌کنند که در طول فرآیندهای متالورژیکی با تولید بو همراه هستند. این مورد برای تشخیص سنگ معدن‌های اصلی که در جدول ۲٫۱ نشان داده شده، لازم است.

غلظت SO2

در گازهای گیاهی حجم کل گازهای گرفته شده تعیین می‌شود. هر هوایی که به سیستم تزریق می‌شود، اضافی است – اما به طور کلی این مقدار کوچک است.

اندازه واحد کارخانه مانند مبدل، مبدل‌های حرارتی، و برج جذب به حجم گاز به کار گرفته بستگی دارد.

گازهای خروجی IPAT قبل از اینکه به آخرین مرحله (به طور کلی مرحله چهارم) برسند نیاز به دوباره گرم شدن مبدل دارند. گرمای مورد نیاز برای این منظور از گازهای داغ بیرون آمده از پاس دوم و سوم کاتالیزور گرفته می‌شود. با این حال، این مقدار گرما به مقدار گاز SO2 که به SO3 تبدیل شده و دمای گاز SO2 بستگی دارد. از این رو دیده می‌شود که حداقل غلظت معینی از SO2 که لازم است برای حفظ عملیات حرارتی خودکار گیاه رعایت گردد از حد نرمال عبور می‌کند، به عنوان مثال، بدون نیاز یک منبع خارجی اضافی گرما و افزایش تعداد کاتالیزور‌ها.

اسید سولفوریک به عنوان یک محصول جانبی از ذوب مس

هنگامی‌که هوای پر از اکسیژن از طریق یک مات مس دمیده می‌شود مقدار زیادی SO2 تولید می‌شود. این ب این دلیل است که گرد و غبار، سنگ معدن را آلوده کرده و از این رو توسط اسکرابر رسوب الکترواستاتیک تمیز و سپس به تغذیه کارخانه اسید سولفوریک متصل می‌شود. این گیاه تمام SO2 را مصرف و اسید سولفوریک تولید می‌کند. با این حال، با توجه به عملیات تبدیل مس، درصد SO2 و جریان گاز، بطور قابل توجهی متفاوت هستند. منابع حرارت خارجی ارائه شده (خروج نفت از مشعل) در صورت کار مورد نیاز و مشابه برای کارخانه‌های ذوب روی استفاده می‌شوند و برای استفاده از SO2 برای تولید اسید سولفوریک تولید می‌شوند.

اسید سولفوریک به عنوان یک محصول جانبی در تولید سرب

گازهای تولید شده از سنگ معدن گوگرد که حاوی غلظت سرب SO2 و گرد و غبار می‌باشند، شبیه به گازهای تولید شده در طی فرآیند گداخته کردن مس و متفاوت از روی سولفید می‌باشند.

از این رو، گازها توسط اسکرابر و رسوب الکترواستاتیک تمیز و دوباره تا دمای لازم برای تبدیل SO2 به SO3 گرم می‌شوند.

در صورت لزوم، تجهیزات گرمایش کمکی (شامل مشعل شلیک نفت) نیز برای این منظور استفاده می‌شوند. روند DCDA زمانی استفاده می‌شود که در آن درصد SO2 در گازهای عالی (حدود ۹/۱۰٪) بوده و ، از عملیات حرارتی امکان پذیر خودکار بسیار متفاوت نیست.

در مورد درصد کم متغیر SO2 در گازها، یک فرآیند جذب تنها با یک سیستم شستشو، عامل خوب عاملی است که به طور مداوم، گزینه بهتر باشد.

سنگ معدن سرب با جیوه سمی‌است چراکه به کاتالیست وانادیوم آلوده است. از این رو، اولین بار توسط فرآیند Norwar ثبت شده و با شستشو بوسیله کلرید جیوه و گذاراندن زمان برای جیوه توسط کلر حذف گردید:

چنین بازیابی ممکن است توسط فرآیندهای دیگر نیز صورت پذیرد.

۲٫۱٫۲٫۴ بازسازی اسید سولفوریک

تجزیه حرارتی اسید سولفوریک به دی اکسید گوگرد در کوره در دمای C° ۱۰۰۰ به دست می‌آید. اسیدی بودن فرآیندهایی که در آن H2SO4 به عنوان کاتالیزور (الکیل دار، نیتراسیون، سولفوناسیون، و غیره) می‌باشند و یا از فرآیندهای دیگر که در آن H2SO4 استفاده می‌شود برای تمیز، خشک، و حذف آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نشان دادن تجزیه اسید سولفوریک با معادله کلی

اسیدی بودن در قطرات بسیار کوچک اتمیزه برای رسیدن به تجزیه حرارتی خوب است. انرژی آلی توسط اسید به کار گرفته می‌شود و با انرژی اضافی از گاز طبیعی، نفت سوخت، و یا کُک ارائه می‌شود. مخازن احتراق هوا، مقدار سوخت مورد نیاز را کاهش می‌دهند. کوره می‌تواند افقی (ثابت و یا چرخش) یا عمودی باشد.

محتوای SO2 در گاز به طور عمده به ترکیب اسیدهای مصرفی بستگی دارد. محتوای آب و ترکیب گازهای آلی، که می‌تواند از ۲٪ تا ۱۵٪ متفاوت باشد، بر آن تاثیر می‌گذارد. گوگرد، به صورت خالص و یا ناخالص، به طور کلی می‌تواند برای تنظیم محتوای SO2 اضافه شود و از تغییرات بزرگ جلوگیری کند. بیشتر انرژی گازهای احتراقی به صورت بخار در یک دیگ بخار، حرارت دیده و زباله‌ها نیز بازیافت می‌شوند. در پایین دست، گازهای تمیز، اصطلاح شده، و قبل از هر کاری تبدیل به گاز خشک می‌شوند. نسبت SO2 / O2 مهم است چرا که نرخ تبدیل SO2 به SO3 با مقدار بالا را امکان پذیر می‌سازد. مبدل گازهای بالادست تا رسیدن به دمای احتراق از طریق مبدل‌های حرارتی گاز و با استفاده از حرارت تبدیلی دوباره گرم می‌شوند. روند جذب این دو را می‌توان راحت تر بیان کرد، اگر، محتوای SO2 گازها به اندازه کافی (حدود ۸٪) در ورودی مبدل بالا رفته باشند.

تبدیل زیر به دست آمده است:

• جذب تنها:

محتوای SO2 در ورودی با نسبت تبدیل ۸٪ SO2 / O2 از ۱٫۱: ۹۸٪ است.

محتوای SO2 در ورودی با نسبت تبدیل ۵-۸٪ SO2 / از O2 1.1: 97-98٪ می‌باشد. محتوای SO2 در ورودی با نسبت تبدیل کمتر از ۵٪ SO2 / O2 از ۱٫۱: ۹۶-۹۷٪ می‌باشد

• جذب دوگانهگانه:

جذب دوگانهگانه هنگامی‌دست یافتنی است، که منجر به تبدیل ۹۹٫۰-۹۹٫۶٪ شود.

جذب دوگانهگانه به عنوان BAT (بهترین روش موجود) برای گیاهان محسوب می‌شود. برای گیاهان موجود، جذب سودمندانه تنها می‌تواند با اسکرابر آمونیاک ترکیب شود، محصول به دست آمده که هم در بازار به فروش می‌رسد و هم در کوره بازیافت مصرف می‌شود.

۲٫۱٫۲٫۵ سولفات مثل آتش

سولفات (به عنوان مثال، سولفات آهن) در کوره‌های مخصوص با واشر نسوز مناسب تجزیه می‌شود. درجه حرارت عامل اغلب بیش از ۷۰۰ درجه سانتی گراد می‌باشد. کُک عنصری گوگرد، سنگ چخماق، نفت سوخت، و غیره، نیز اضافه شده است برای حفظ درجه حرارت بالا مورد نیاز برای تجزیه سولفات.

گازهای تولید در حدود ۶٪ SO2 اما ترکیب ثابت نیست.

از این رو، یک کوره سوزاندن گوگرد اضافی برای حفظ پایداری حرارتی در پاس تبدیل وجود دارد.

گاز SO2 حاوی ترک کوره در WHRB (سیستم بازیافت حرارت دیگ بخار) سرد و تمیز می‌شود، و سپس به کارخانه اسید سولفوریک تبدیل می‌شود.

انواع مختلف سولفات به طور مشابه برای بازیابی SO2 برای تبدیل به اسید سولفوریک تجزیه می‌شود.

گاز دی اکسید گوگرد حاوی ترک کوره در یک دیگ بخار بازیافت حدود ۳۵۰-۴۰۰ درجه سانتی گراد حرارت می‌بیند و متعاقبا خنک شده و به سیستم تمیز کردن گاز منتقل می‌شود.

گازهای تمیز به کارخانه اسید سولفوریک تغذیه می‌شوند.

۲٫۱٫۲٫۶ احتراق گازهای حاوی گوگرد

احتراق سولفید هیدروژن (H2S) و یا گازهای مشابه در یک کوره ثابت در دمای حدود C° ۱۰۰۰ به دست می‌آید. حرارت احتراق بالاتر از احتراق گوگرد است. دو روش مختلف برای پردازش گازهای به SO3 و H2SO4: استفاده می‌شود

– یک روند خشک که در آن آب با تراکم حذف و سپس خشک کردن صورت می‌گیرد و گازها در روند بازسازی اسید صرف پردازش می‌شوند.

– یک فرآیند مرطوب که در آن گازها با تمام آب و بخار پردازش می‌شود. در پایان این روند، برج جذب توسط یک خازن که در آن کنترل درجه حرارت اجازه تولید تا H2SO4 96٪ را می‌دهد، بیشتر آب به اتمسفر تخلیه جایگزین می‌شوند.

تبدیل به دست آمده از گیاهان برای سوختن گوگرد قابل مقایسه است.

۲٫۱٫۲٫۷ دم گاز پلینگ

کاهش SO2 توسط شستشو شامل یک واکنش شیمیایی بین SO2 و یک محلول مایع اساسی است. این عمل به طور کلی در یک برج بسته بندی شده و در تماس با گاز / مایع یا اسکرابر به دست می‌آید. یک حلقه گردش مایع که از پایین به بالای برج بوده، و در آن مایع در بالای بسته بندی توزیع، کنترل می‌شود.

گازها وارد قسمت پایین برج شده، و ارتباط با مایع اساسی در بسته بندی، واکنش نشان می‌دهد. محتوای SO2 در گازهای خروجی با کنترل pH محلول و با بیشتر یا کمتر کردن آن از حد نرمال، گردش مایع را در چرخه به حال تعادل می‌رسانند. یک یا دو مرحله واکنش ممکن است بسته به ورودی و خروجی محتوای SO2 و محصول اولیه مورد استفاده قرار گیرد (آمونیاک، سود سوزآور، هیدروکسید منیزیم، کلسیم و غیره). در نتیجه می‌توان محلول (آمونیوم، سدیم، منیزیم، کلسیم و یا، سولفات، سولفیت، و بیسولفیت) را به فروش رسانده و یا ممکن است آن را به از دور انداخت.

طرح‌های مختلف برای این سیستم شستشوی گازی استفاده می‌شود.

اسکرابر ونچوری در برج، بسته بندی شده است، رایج ترین سیستم‌های مورد استفاده برای اسید سولفوریک در سطح pH برای شرب و شستشو به طور خودکار در حدود ۸٫۰-۸٫۵ می‌باشد که با افزودن محلول سود، نرخ کنترلی بدست می‌آید. یک متر و pH سنج آنلاین با شیر کنترل برای این منظور استفاده می‌شود.

راه حل آهک است که توسط برخی اپراتورها بجای آن از نوشابه استفاده می‌کنند که به مراتب پر هزینه تر است.

با این حال، خطوط لوله و نازل اسپری تمایل به دریافت خفه کننده به علت تشکیل نمک‌های کلسیم نامحلول دارند. یک نوع از این روش استفاده از فرآیند قلیایی و روش دیگر استفاده از محلول NaOH و آهک در سیستم گردش استفاده می‌شود این کار برای بازسازی سود از شرب مصرفی می‌باشد. سیستم‌های دیگر طراحی اختصاصی نیز ارائه می‌گردد که در هزینه‌های سرمایه و مصرف ابزار کم هزینه تر هستند.

توجه: با شستشوی گاز دم عملا هیچ انتشار دی اکسید گوگردی در گیاهان مدرن بوجود نمی‌آید

SO3 + H2SO4 به عنوان SO3 بیان شده است.

b هنگام سوختن گوگرد

c برای نیروگاه‌های موجود تبدیل دست یافتنی ۹۸٪ است

d تولید اسید در هر تن

E انتشار‌های احتمالی NOx

۲٫۱٫۳ بررسی اجمالی تکنیک‌های قابل اجرا در تولید اسید سولفوریک

در این بخش اشاره به گیاهانی می‌شود که ممکن است باشند (یا نباشد) تا در درجه بندی مشخصات نیروگاه‌های جدید قرار گیرند.

۲٫۱٫۳٫۱ بررسی اجمالی

شش روند برای مسیر فرآیند اصلی در دسترس می‌باشد. داده‌های زیر در جزئیات فرآیندهای تولید در پاراگراف قبلی ارائه شده اند و در جدول ۲٫۲ خلاصه شده اند و با استفاده از نسبت SO2/ O2 در حدود ۱ ± ۰٫۲ (احتمالا ۰٫۸-۳) می‌باشد.

۲٫۱٫۳٫۲ ارتباط با فرآیند

گازهای حاوی SO2، که به دقت تمیز شده و خشک شده اند، به تری اکسید گوگرد در حضور کاتالیزور که حاوی اکسیدهای قلیایی و وانادیم اکسید می‌باشند اضافه می‌شوند. تری اکسید گوگرد در حضور اسید سولفوریک غلیظ جذب می‌شود، این کار در صورت لزوم قبل از جذب ولم می‌باشد. در جذب، تری اکسید گوگرد به اسید سولفوریک، آب موجود در اسید به جاذب تبدیل شده است.

اسید در غلظت مورد نظر حدود ۹۹ درصد وزنی جاذب است که با اضافه کردن آب و نگه داشتن آن اسید سولفوریک رقیق حاصل می‌شود.

روند تماس با واحد با محتوای SO2 از گازهای ورودی ۰۶/۱۰٪ می‌باشد که در نیروگاه‌های جدید، راندمان تبدیل در حدود ۹۸٫۵٪ به عنوان یک میزان برای متوسط ​​روزانه بوده و می‌تواند با طراحی خوب و استفاده از دوپ مخصوص کاتالیزور CS به ۹۹٫۱٪ به روز رسانی گردد.

در تک تک بوته تبدیل جذب موجود، آن را برای به دست آوردن تبدیل بهتر از تبدیل ۹۸٫۰٪ دشوار می‌کند؛ با این حال، در برخی از گیاهان موجود راندمان تبدیل ۹۸٫۵٪ را می‌توان با بارگذاری زیاد کاتالیزور در آخرین پاس به دست آورد و به عنوان عامل در دمای پایین دما مورد استفاده قرار داد (C°۴۱۰-۴۱۵).

۲٫۱٫۳٫۳ تماس با فرآیند دوگانه (جذب دوگانه)

در فرآیند ارتباط با دو برابر کردن درجه تبدیل به دست آمده، میزان جذب ۹۹٫۵ درصد شد، بسته به ترتیب تماس و زمان تماس جاذب قبل از متوسط این مقدار تغییر می‌کند. پس از سرد شدن گازها تا حدود ۱۶۰-۱۹۰ درجه سانتی گراد در یک مبدل حرارتی، تری اکسید گوگرد تشکیل شده و در در جذب متوسط ​اسید سولفوریک با غلظت ۹۸٫۵-۹۹٫۵ درصد وزنی جذب شده است. جاذب متوسط جاذبی ​​است که توسط یک جاذب ولم از قبل در صورت لزوم به کار بسته شده باشد. فرایند جذب، تری اکسید سولفور را در هنگام تغییر قابل توجه در واکنش تعادلی تشکیل SO3، به ارمغان می‌آورد و در نتیجه بازده تبدیل کلی بطور قابل توجهی بالاتر از هنگامی‌است که گاز باقیمانده است چراکه از طریق یک یا دو تماس ثانویه منتقل می‌شود. تری اکسید گوگرد تشکیل شده در مرحله دوم نیز در جذب نهایی جذب می‌شود.

فرآیند ارتباط با جذب دوگانه در نمودار ۱ در فصل ۱ با مواد اولیه گوگرد نشان داده شده است. به طور کلی، گازهای SO2 حاوی تا ۱۲٪ SO2 برای این پروسه هستند. راندمان تبدیل در نیروگاه‌های جدید می‌تواند در مورد سوختن گوگرد تا ۹۹٫۶٪ به عنوان یک متوسط ​​روزانه برسد.

در این روند DCDA، افزودنی جداگانه حباب نوع شمع توسعه یافته توسط مونسانتو بود (USA) که دستیابی به موفقیت بزرگ محسوب می‌شود. این ۹۹٫۹۹٪ از غبار بالای ۱ میکرون را نانع می‌شود. انتقال هر گونه غبار نه تنها به مبدل‌های حرارتی صدمه می‌زند بلکه فعالیت کاتالیزور در مبدل را تحت تاثیر قرار می‌دهد ۴ و ۵٫

دیگر فرآیندهای ساخت اسید سولفوریک

۲٫۱٫۳٫۴ فرآیند تماس با رطوبت (WCP)

این فرآیند، حساس به تعادل آب نیست و برای درمان گاز یک کارخانه ذوب مولیبدن و همچنین دو کارخانه گوگرد (دریکی سیستم گوگرد در گاز دودکش، و در دیگری در دیگ بخار صنعتی) در حال ساخت، نصب و استفاده شده است. نسخه قبلی تکنولوژی WCP برای درمان چربی گازهای سولفید هیدروژن استفاده می‌شود. برای همه فیدهای گازی، قطعات سولفات در گاز بدون نیاز به اسید سولفوریک به گاز خشک تبدیل می‌شوند.

گازهای سرخ با ترکیبی از طوفان، کیسه فیلتر، رسوب الکترواستاتیک، اسکرابر سرمایه گذاری، و غیره تمیز

می‌شود.AN (ID) فن پیش نویس است که در نقطه مناسب برای انتقال گازها از طریق گیاه، و برای غلبه بر افت فشار در سیستم شستشو ارائه می‌شود.

گازهای تمیز (حاوی SO2) تا قبل از ورود به مبدل به دمای تبدیل می‌رسند. SO2 توسط کاتالیزور به SO3 تبدیل شده و گازهای داغ خروجی توسط مبدل تبادلات حرارتی با گاز خوراک سرد ورودی، سرد می‌شوند. ترکیب SO3 با بخار آب موجود در گازها در خازن‌های خاص طراحی شده تغلیظ شده و اسید سولفوریک تشکیل می‌دهد (که در آن تشکیل غبار اسید به حداقل رسیده است).

علاوه بر آب و برق معمول مورد نیاز برای یک کارخانه، اسید سولفوریک، می‌تواند نیاز به سوخت اضافی را فراهم نماید (به عنوان مثال، برای نفت / گاز، مشعل اخراج) برای گرم کردن فرآیند گازی به درجه حرارت تبدیل، اگر قدرت گاز کم باشد (کمتر از ۳٫۵ -۴٫۰٪ SO2) از عملیات حرارتی خودکار در شرایطی که نقاط قوت کم و دشوار استفاده می‌شود.

۲٫۱٫۳٫۵ فشار فرآیند

با تبدیل SO2 به SO3 افزایش فشار عملیاتی افزایش می‌یابد از آنجا که کاهش در حجم در طول واکنش وجود دارد

افزایش را می‌توان با حفظ دمای مطلوب در بستر کاتالیست به دست آورد. افزایش فشار گاز فرآیند می‌تواند به اندازه مورد نیاز، از تجهیزات بکاهد، اما مصرف برق بالاتر از دمنده، جبران مزیت به همراه دارد. از این رو بسیاری از SA‌ها از گیاهان ساخته شده اند و تنها در فشار یک اتمسفر بالاتر کمی‌به کار گرفته می‌شوند. به تازگی روند سرد شدن در تبدیلات از لحاظ اقتصادی در فشار بالا با دوام تر شده است. فصل ۱۱ را ببینید.

کاهش حجم گاز می‌تواند هر دو به اندازه یکسان از تجهیزات و مقدار کاتالیست مورد نیاز را کاهش می‌دهند.

از این رو، صرفه جویی در سرمایه امکان پذیر است، اما دمنده انرژی بیشتری مصرف می‌کند.

همانطور که قبلا گفته شد، افست می‌تواند مزیت به دست آورد.

نقطه ضعف اصلی این پروسه در برابر فشار در مقایسه با روند دو جذب کننده متعارف این است که انرژی بیشتری مصرف می‌کنند.

۲٫۱٫۳٫۶ فرآیندهای دیگر

فرآیندهای دیگری که تعریف شده به عنوان فرآیندهایی هستند که عملکرد اسید سولفوریک را از نظر اقتصادی برای تولید در مقیاس بزرگ مورد سنجش قرارداده اند، این فرایندها به دلایل مختلف قابل دوام نیستند.

فرآیند ناپایدار حالت اکسیداسیون

این روش جدید اکسیداسیون SO2 براساس یک واژگونی دوره‌ای جهت جریان مخلوط واکنش بیش از بستر کاتالیست‌هاست. این روند توسط دکتر Matros در موسسه تجزیه اتحاد جماهیر شوروی سابق توسعه داده شد. در واقع، یک بستر بزرگ از کاتالیزور‌ها می‌باشد که هر دو معکوس هستند و از بازسازی مبدل‌های حرارتی به عنوان یک راکتور کاتالیستی برای واکنش اکسیداسیون SO2 استفاده می‌شود.

گاز SO2 سرد است و در بستر کاتالیزوری تغذیه می‌شود و به دمای احتراق کاتالیزور توسط گرمای ذخیره شده در تخت گرم می‌شود. در این مرحله واکنش تبدیل، گرما تولید می‌شود. حرارت توسط کاتالیزور در بستر جذب شده و افزایش درجه حرارت را در پی دارد. زمان که جلوتر می‌رود در نزدیک خروج از این بستر، جریان از طریق رآکتور، معکوس می‌‌شود. جریان معکوس در هر ۳۰ دقیقه ۱۲۰ دور ساخته می‌شود. مزیت اصلی در این روند بی ثباتی آن است که خط عملیاتی برای بستر اول تقریبا عمودی است، و در اولین تبدیل تخت در حدود ۸۰-۹۰٪ درجه حرارت خروجی را پایین می‌آورد. فرآیند خودکار حرارتی در غلظت گاز SO2 کم (۰٫۵-۳٪) می‌شود.

فرآیند این عملیات در چند گیاه در روسیه و سایر کشورهای اروپای شرقی وجود دارد. (که در آن نویسنده شخصا بازدید می‌کند). H2O2، در روند استفاده از H2O2 می‌توان SO2 را به SO3 تبدیل کرد که پس از آن برای تولید اسید سولفوریک به عنوان اکسیده کننده به کار می‌رود.

با این حال، با توجه به هزینه‌های بالای فرآیند H2O2، اقتصادی نیست.

بنابراین H2O2 برای اکسید کردن آثار باقی مانده از (محلول) SO2 در اسید در گردش در گیاه استفاده می‌شود. این کار فرار SO2 گازهای دم از برج جذب نهایی را به حداقل می‌رساند.

۲٫۱٫۴ ویژگی‌های برجسته اصلاح (۳ + ۲) در فرآیند طراحی و توسعه توسط DCDA

1. اولین پاس (به عنوان لایه احتراق بالا) و پاس پنجم (به طور کامل) از بستر یک کاتالیست خواهد بود که اعلب کاتالیزور سزیم ترویج زیادی دارد. علت این است که اطمینان از سریعتر انتخاب شدن فرآیند تبدیل بعد از هر توقف و همچنین برای رسیدن به رویکرد و نزدیک به حالت تعادل تبدیل SO2 به SO3 حاصل شود. به جای روش سنتی (۳ + ۱) فرآیند DCDA، (۳ + ۲) فرآیند DCDA جایگزین می‌شود. در این نوآوری، SO3 در سه پاس اول بعد از همه تولید شده و در برج نیز ولم و IPAT جذب می‌گردند، گازها نیز از طریق دو کاتالیزور به جای یکی که معمولا کاربرد داشته، بیشتر بازدهی می‌دهند. امکانات تزریق هوای خشک نیز در خروجی پاس چهارم ارائه شده و به افزایش میزان اکسیژن گازها در تغییر تعادل واکنش برگشت پذیر کمک خواهد کرد.

تغییر بیشتر به سمت راست است. در پاس پنجم سزیم، کاتالیزور واسط است که درجه حرارت احتراق پایین تر از C° ۳۹۰٫۰-۳۹۵٫۰ دارد. درجه حرارت پایین تر به نفع تبدیل کلی بوده و واضح است که عملکرد بالاتر واکنش را کنجر خواهد شد نسبت معمولی به دست آمده در فرآیند (۳ + ۱) DCDA می‌باشد.

اولین گذر از مبدل در نیمه بالایی (به صورت تقریبی) کاتالیزور سزیم است که نقطه اشتعال پایین C°۳۹۰٫۰-۳۹۵٫۰ نسبت به کاتالیست مرسوم که C°۴۱۰٫۰-۴۲۰٫۰ می‌باشد، دارد. این خنک کننده به WHB # 1 خروج گازها C°۲۰٫۰-۳۰٫۰ بیشتر اجازه می‌دهد و در نتیجه تولید بخار آن بیشتر است. یکی دیگر از مزیت‌های آن تبدیل سریعتر بعد از هر توقف گیاه است.

2. قدرت گاز SO2 در گازهای خروجی (۱۰٫۰-۱۰٫۵٪) بالاتر از مشعل خواهد بود که با توجه به استفاده از کاتالیزور سزیم، نیاز کمتری به حجم کمتری از گازهای به کار گرفته شده دارد، در نتیجه مصرف برق کاهش می‌یابد.
3. کاتالیزور سزیم فعال استفاده می‌شود چراکه به تولید گازهای گلخانه ای با غلظت۱۵۰ ppm می‌پردازد در حالی که در SO2 این مقدار ۵۰۰-۷۰۰ ppm بوده و مقدار مجاز که توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده مورد تایید است از این مقدار کمتر است.
4. تزریق هوا در مکان‌های مناسب در سیستم تبدیل ارائه شده است.
5. مدار اسید جداگانه برای برج جذب نهایی و برای به حداقل رساندن غلظت SO2 ارائه شده است.
6. برج خشک کن و برج جذب بین پاسی، یک مدار اسید مشترک دارند.
7. مبدل‌های حرارتی صفحه ای جداگانه برای FAT و (DT + IPAT) ارائه خواهد داد.
8. یک فیلتر گوگرد همراه با یک فیلتر آماده به کار نیز می‌تواند ارائه شود، تا اطمینان حاصل شود که تنها گوگرد فیلتر شده به گیاه تغذیه می‌کند. این دارای مزایای زیر است:

• سطوح انتقال رسوب حرارت دیگهای بخار و مبدل‌های حرارتی به حداقل می‌رسد.
• سایش و پارگی پمپ‌های گوگرد کاهش می‌یابد.
• سطوح فعال کاتالیز انجام شده توسط گرد و غبار پوشانده نشده است، و از این رو تبدیل SO2 به SO3 با گذشت زمان بدتر نمی‌شود.
• شرایط فرآیند ثابت می‌تواند حفظ شود که منجر به تولید اسید با کیفیت و ولم بهتر می‌شود.
• در نهایت، میزان ساخت در زمان افت فشار در طول زمان کاهش می‌یابد. از این رو مصرف برق را افزایش نمی‌دهد.

9. دو پمپ گریز از مرکز به طور کلی برای فیلتر کردن گوگرد خام ارائه شده اند. پمپ‌های اندازه گیری ارائه شده برای اطمینان از گوگرد خوراکی ثابت به مشعل متصل می‌شوند. این کمک می‌کند تا ضمن حفظ شرایط فرآیند مداوم، برای انجام عملیات کارخانه بسیار ضروری و کارآمد باشند.
10. گوگرد با آجر عایق می‌سوزد، آجر بخاطر آلومینا بالا و آلومینا بسیار بالا (۶۰-۶۵٪) آتش می‌گیرد، آجر آتش اندود حرارت را در داخل خود حفظ می‌کند و قادر به بهره برداری از کارخانه در ۱۰٫۰-۱۰٫۵٪ SO2 در خروجی مشعل گازها می‌‌باشد. این حجم کل گازهای گرفته را کاهش دهد و به نوبه خود، مصرف برق به ازای هر تن اسید تولیدی را کاهش می‌دهد. برای کار گیاه در نقاط قوت عالی (۱۱-۱۱٫۵٪) از SO2 پوسته کوره هوا سرد می‌شود سپس توسط هوای ورودی، به مشعل فرستاده می‌شود. در طرح‌های خاص پوسته کوره توسط یک دمنده هوا جداگانه، سرد می‌شود و هوای گرم تولید شده در جای دیگری در محل استفاده می‌شود.
11. تفلون در DT ارائه شده برای از بین بردن امکان انتقال بخار اسید به کار می‌رود، که یک منبع از خوردگی در تجهیزات پایین دستی است.
12. مبدل‌های حرارتی دیسکی انواع تیغه به جای نوع سگمنتال معمول به کار گرفته می‌شوند. این در توزیع گاز بهتر بوده و در سمت پوسته منجر به فشار پایین تر خواهد شد.
13. ورودی گاز و خروجی نازل تجهیزات طراحی شده برای کاهش افت فشار و بهبود توزیع گاز است.
14. مجرای گاز از پاس اول به دوم WHB بوده که می‌تواند از SS-304 برای به حداقل رساندن مشکلات تعمیر و نگهداری با توجه به درجه حرارت بالا در خروجی پاس اول ساخته و استفاده شود.
15. MS-PTFE خطوط لوله اندود هستند که می‌توانند (به صورت اختیاری) برای سرویس رایگان تعمیر و نگهداری اسید نسبت به C.I. خطوط لوله سولفوریک یک کارخانه اسید معمولی طراحی شوند.
16. ابزار دقیق و پیشرفته با DCS برای کنترل اتوماتیک پارامترهای فرآیند و برای نظارت بر غلظت SO2 و خروج گاز ارائه شده اند. دیتالاگر (به عنوان یک مرکز اختیاری) برای ضبط خودکار داده‌های همه فرآیندهای مهم می‌باشد، که می‌تواند هر زمان که مورد نیاز باشد بازیابی شود.
17. اسکرابر دو مرحله‌ای با گردش قلیایی بسیار کارآمد خواهد شد و پس از FAT نصب شده است. PH سنج با کنترل اتوماتیک علاوه بر تازه بودن مایع قلیایی به کار رفته، اسکرابر را نیز ارائه خواهد کرد. این اسکرابر در طول گیاه راه‌اندازی خواهد شد و یا در طول فرآیند دچار مشکل شده، استفاده می‌شود. به این عامل در طول عملیات کارخانه، به صورت ثابت نیاز نمی‌باشد.
18. دودکش در ساخت و ساز PP-FRP برای رساندن گازهای خروجی ارائه شده است. ارتفاع دودکش طبق استانداردهای بین المللی خواهد بود. این دودکش را می‌توان در FAT یا بر روی یک پایه جداگانه نصب کرد.

توجه: روند مدرن استفاده از ESP مرطوب با MOC خاص مانند Hastelloy، انواع آن برای قطعات مرطوب (الکترود) کار برد دارد. این راندمان بالاتر و افت فشار کمتری را می‌دهد.

۲٫۱٫۵ اسید سولفوریک از سولفیدها به عنوان ماده خام استفاده می‌کند

گازهای تولید شده در طی سوزاندن سولفیدهای فلزی حاوی مقادیر متفاوتی SO2 و همچنین گرد و غبار قابل توجهی هستند، که می‌توانند فعالیت کاتالیست را کاهش دهند. گرد و غبار توسط اسپری آب حذف و یا رقیق شده و اسپری اسید به دنبال رسوب الکترواستاتیک خواهد بود. این است که باعث حصول اطمینان از خوراک گاز تمیز به مبدل خواهد شد. گازهای حاوی SO2 از تمام فرآیندهای متالورژیکی نیز قبل از فرآیند ارتباط برای حذف اجزای زیر تمیز می‌گردد:

• دود و یا ذرات معلق در هوا تشکیل شده توسط مهر و موم اجزای فلزی فرار مانند مس، روی، سرب، SB، بی، سی دی و کلریدها و حتی خود، سولفات‌ها، و اکسیدها.
• فلزات گازی فرار مانند به عنوان، SE، جیوه و ترکیبات آنها.
• ترکیبات غیر فلزی گازی مانند HF، هیدروکلراید، SO3، و CO .

با این حال، حرارت تکامل یافته در طول احتراق سولفیدها و تبدیل SO2 به SO3 در پاس زودتر ممکن است به دوباره گرم شدن گازهای بازگشته به درجه حرارت مورد نیاز منجر شود و این مورد به خصوص هنگامی‌که درصد SO2 زیر ۳٫۵-۴٫۰٪ است بیشتر رخ می‌دهد.

فرآیندهای جذب دوگانه بر اساس گازهای متالورژی گیاهان گرم و بر اساس احتراق گوگرد می‌باشد، که در گازهای خوراک سرد باید به دمای تبدیل ورودی با استفاده از انرژی آزاد در اکسیداسیون دی اکسید گوگرد برسد و گوگرد حرارت داده نمی‌شود.

عامل بخار کمکی در نفت نیز استفاده شده و برای گرم کردن گازها در صورت لزوم می‌باشد. در موارد خاص، گوگرد اضافی در تغذیه برای افزایش غلظت SO2 (برای تکامل گرمای بیشتری در هنگام تبدیل بهSO2) می‌باشد. جدول ۲٫۳ متالورژی خارج از گازهای مختلف، دفع اصلی، و روش‌های پاکسازی را نشان می‌دهد.

۲٫۱٫۶ سیستم‌های انتقال مواد از گاز زباله / ارتفاع پشته

ارتفاع خروجی دودکش تعیین کننده حداکثر غلظت SO2 / SO3 در هوای محیط اطراف کارخانه اسید سولفوریک می‌باشد. این نیز به خوبی شناخته شده است که این غلظت به طور گسترده ای در فضا و با توجه به شرایط زمانی و حرارتی آیرودینامیکی جو (کمتر از ۰-۵۰۰ متر سطح) در نوسان است. این شرایط می‌تواند به دلیل عوامل زیر باشد:

• درجه حرارت عمودی و میزان رطوبت در هوا
• سرعت و جهت باد
• اغتشاش جو – بهم ریختگی وضعیت جوی
• شدت آفتاب، و غیره

از این رو، حداقل ارتفاع پشته به طور کلی توسط مقامات قانونی در همه کشورها صادر می‌شود. در هند تابلو‌های کنترل آلودگی دولت به طور کلی در ارتفاع ۳۰ متری، بالاتر از سطح زمین هستند.

۲٫۲ فرآیندی برای تولید ولم

۲٫۲٫۱ تولید ولم ۲۵٪

خروج گازها از پاس تبدیل حاوی SO3 و مقادیر SO2 خود به نسبت تبدیل SO2 که تا کنون گرفته شده اند وابسته هستند.

در مورد یک مبدل چهار پاس از یک فرآیند گیاهی در ارتباط با اسید سولفوریک، مقدار تعیین کننده، نمونه ای از تبدیل SO2 با ۶۰-۶۵٪ در پاس اول، ۸۰-۸۵٪ در پاس دوم، ۹۰-۹۵٪ در پاس سوم ، و تا ۹۸-۹۹٫۸٪ در آخرین پاس می‌باشد، که این موارد بسته به طراحی کارخانه، بارگیری کاتالیست، شرایط عملیاتی، و غیره دارد و ضروری است که گازهای حاوی SO3 با غلظت بالا به منظور انتقال جِرم خوب، نرخ جذبِ در جریان گردش ولم در برج را بالا ببرند.

به طور کلی، اپراتورهای گیاهی اگر تنها ولم در کارخانه تولید ‌شود، غلظت ولم را در حدود ۲۳-۲۴٪، ثابت نگه می‌دارند. با این حال، از غلظت‌های بالاتر اگر آن مایع مورد نظر برای تولید SO3 ولم ۶۵ ٪ باشد، از ولم حدود ۲۸-۳۰٪ استفاده می‌شود.

نقاط قوت عالی ولم نسبت فولاد این است که ضعیف تر ۱۸-۲۰٪ و بسیار خورنده است. این ویژگی طراحی و ساخت برج ولم، لوله کشی، دیگ بخار ولم، مبدل‌های حرارتی، و غیره مورد توجه قرار گرفته (توجه داشته باشید که آهن را برای استفاده در یک محیط ولم نامناسب است.) همچنین متوجه شده اند که به جای یک مخزن با گردش جداگانه برای ولم، یک فرمت از بوت پایین تر از برج ولم با پمپ گردشی غوطه ور، امن تر و آسان تر به کار گرفته می‌شود. آب بندی مناسب در قاب پایه پمپ مانع از هر گونه فرار بخارات اسیدی از مخزن می‌شود.

برج ولم تنها می‌تواند حدود ۴۰-۵۰٪ از کل خروجی از این گیاه را به عنوان ولم ۲۸-۳۰٪ تولید کند. دو برج ولم به صورت سری استفاده می‌شوند (برج دوم در یک قدرت پایین تر ساخته می‌شود) همچنین بسیاری از خروجی‌های کارخانه به عنوان ولم تولید می‌شوند.

بخشی از ولم از برج دوم به برج اول با قدرت بالاتر منتقل می‌شود و این کار منجر به حفظ غلظت می‌شود، در حالی که مقدار مناسب اسید سولفوریک از برج اسید به برج ولم دوم اضافه می‌گردد.

درجه حرارت در گردش ولم در ورودی برج نقش بسیار مهمی‌در جذب مناسب SO3 در فاز گازی ایفا می‌کند. این کار منجر به حفظ کم ولم شده و به طور کلی نباید دمای آن بیش از C ° ۵۲ ۵۳ شود. یک فرار قابل توجه از بخار اسید در برج ولم وجود دارد و از این رو تقریبا همیشه یک برج اسید (برج جذب بین پاس‌ها) بعد از آن می‌آید.

۲٫۲٫۲ تولید ولم ۶۵٪

به نظر می‌رسد افزایش قدرت ۲۰-۲۵٪ ولم با جذب SO3 و تولید ولم ۶۵٪ منطقی باشد. با این حال، این مسیر همراه با مشکلات عملی در تولید ولم ۴۰-۴۲٪ می‌باشد حتی در دمای محیط در بسیاری از نقاط دچار سفت شدگی می‌شود.

در عمل، با اضافه کردن SO3 (100٪خالص) به ولم ۲۵-۳۰٪ می‌توان مقدار مورد نیاز ولم ۶۵٪ را به ارمغان آورد. این عمل به صورت زیر انجام می‌گیرد.

عملیات دسته ای: یک مقدار معلوم از SO3 مایع در یک مخزن مجهز به خنک کننده و یک پمپ گردش، گرفته شده است. جریانی از ولم ۲۵-۳۰٪ به آرامی‌و ‌به شیوه ای کنترل شده در حالی پمپ گردش در حال اجرا است به آن اضافه می‌شود. قدرت جریان چرخش و تحت نظارت بوده و علاوه بر این جریان ولم است در زمان مناسب متوقف می‌شود.

روش مداوم: مایع SO3 به آرامی‌به بوت و از آن به برج ولم به صورت جداگانه اضافه می‌شود و ولم ۶۵٪ را حاصل نتیجه می‌دهد. افزایش قدرت و درجه حرارت در نتیجه اثر گذار است. جریان کنترل شده ولم ۲۵-۳۰٪ برای حفظ قدرت در ولم ۶۵٪ اضافه شده است.

خنک کننده‌های درون خطی ارائه شده برای کنترل درجه حرارت در دمای C° ۴۰-۴۳ در ورودی برج می‌باشند. یک سوپاپ خروجی نیز باز می‌شود که کالا را از ولم ۶۵٪ برج به مخازن ذخیره سازی انتقال می‌دهد.

جریان آب خنک کننده تحت فشار وجود دارد و با اجرای آن با استفاده از یک لوله یا سیفون نگهداری می‌شود. این مانع از ورود آب به برج ولم و نشت آن می‌شود.

نظارت مستمر مسیر و PH جریان آب خروجی از کولر انجام شده و یک دستگاه هشدار دهنده نشت لوله را نشان می‌دهد.

لوله‌های شاخص سطح، در بوت برج مهر و موم شده اند. یک لوله شفاف نیز برای دیدن بالای میله نشانگر به یک شناور یا یک آهنربا متصل شده است.

این آهنربا حرکت بالا و پایین در لوله ای از جنس استنلس استیل (استیل ضد زنگ-فولاد) دارد. یک آهنربای خارجی نیز موقعیت دقیق آهنربا درونی را نشان می‌دهد.

تفلون (PTFE) واشر به عنوان یک اقدام احتیاطی در تمام مفاصل خط لوله و شیر آلات استفاده می‌شود.

۲٫۲٫۳ تولید گوگرد تری اکسید

اگرچه مبدل چند مرحله ای در کارخانه به طور کلی قادر به تبدیل بیش از ۹۹٫۵٪ SO2 به SO3 می‌باشد، اما عملا ایجاد چنین تراکمی‌با توجه به غلظت کم SO3 در جریان گاز دشوار است. از این رو، گازها از طریق یک برج ولم در کارخانه به جذب SO3 در جریان گردش ولم ۲۵-۳۰٪ می‌پردازند.

جریان کنترل از ولم است و سپس گرم می‌شود (آب پز) بخارات منتشر شده تقریبا شامل ٪۱۰۰ SO3 تنها با اثر کمی‌از SO2 می‌باشند. سپس این بخارات برای به دست آوردن مایع SO3 توسط ولم ۶۰-۶۵٪ جذب و می‌شوند. تغلیظ SO3، در حال سقوط کندانسور (بخارات SO3 در سمت پوسته و جریان قطره ای از آب در داخل لوله) می‌باشد به طور کلی نسبت به نوع پوسته پیدا شده و لوله در آب تحت فشار توزیع شده، امن تر می‌باشد.

با این حال، دومی‌‌دارای ضریب انتقال حرارت بالاتر به دلیل سرعت آب بیشتر و نیاز به یک منطقه پایین تر برای انتقال حرارت می‌باشد. این باید با یک سوپاپ آزاد کننده فشار و با یک خط به یک اسکرابر نصب شده دریچه متصل شود.

ولم ۲۰-۲۲٪ برای افزایش قدرت دوباره خود SO3 را در برج ولم جذب می‌کند.

۲٫۲٫۳٫۱ ولم بویلر (ژنراتور SO3)

این برای تولید بخارات SO3 توسط جوش ولم ۲۸-۳۲٪ استفاده می‌شود. بالاتر از این قدرت پخته کمتر ولم در نقطه جوش می‌باشد. از این رو به طور کلی ترجیح به استفاده از نقاط قوت بالاتر ولم دیگ‌های بخار آینده می‌باشد.

بسته به محیط گرم مورد استفاده برای جوش ولم، دو نوع متمایز وجود دارد.

به طور کلی در لوله‌ها و ولم در سمت پوسته، حرارت متوسط است.

جدای از اینکه افزودنی حباب ساخته شده، داخلی است یا خارجی، این جباب برای جداسازی قطرات ولم از بخارات SO3 خروجی ساخته شده است.

بخار گرم ولم بویلر Shob

نرخ انتقال حرارت ناشی از متراکم شدن بخار در اندازه کوچکتر بالاتر از مقدار آن در Shob می‌باشد. و از این رو این واحد نگه داری ولم بر روی پوسته نیز کمتر می‌باشد. این واحد همچنین نیازمند ساختارهای پشتیبانی کوچکتر نیز هست.

طراح گیاه دارای گزینه‌های در دسترس برای محل این واحد می‌باشد و به روند اصلی اتصالات مجرای گاز نیاز ندارد.

مسائل ایمنی: یک وضعیت خطرناک در مورد نشت لوله می‌تواند بوجود می‌آید و بخار می‌تواند به شدت با ولم واکنش نشان دهد. شیرهای ایمنی به اندازه‌ای دچار پارگی ضروری می‌شوند. خطوط دریچه این باید به دور از منطقه کار باشد تا آنها بتوانند ورودی گاز را به برج جذب گاز نهایی یا یک اسکرابر گاز مناسب متصل نمایند.

جایگزینی منظم لوله هر ۲ سال و آزمون فشار در طول خاموش شدن ناگهانی سالانه مفید واقع خواهد شد.

گاز و گرمایش ولم بویلر GHOB

برای جوشاندن ولم، گازهای داغ پیش از خروج، از یک یا بیشتر مبدل می‌گذرند.

نرخ انتقال حرارت ناشی از گازی بودن فرآیند به متوسط ​​حرارت بستگی دارد و از این رو این واحد در اندازه‌های بزرگتر در GHOB کم می‌شوند. بکه باید آن را نگه داشت تا از ولم بر روی پوسته نیز بزرگتر.

این واحد نیاز ساختارهای پشتیبانی بزرگتر و قوی تر دارد

طراح گیاه گزینه‌های بسیاری برای مکان یابی این واحد ارائه کرده، ولی هیچ یک از آنها نیاز به اتصالات مجرای گاز فرآیند اصلی در ورودی و خروجی را ندارد.

۲٫۲٫۴ نکات ایمنی

در مورد قطع برق ناگهانی و یا توقف پمپ تغذیه ولم یک وضعیت خطرناک می‌تواند بوجود ‌آید و ولم می‌تواند به بوت برج رسیده و از آن سرریز کرده و تخلیه شود. یک شیر بدون بازگشت (یک طرفه) در خط خوراک ولم (ابتدای خط) می‌تواند از بروز چنین حوادثی جلوگیری کند.

در مورد نشت لوله، مایع ولم در مجرای گاز می‌توانید به طور خودکار وارد شود و از طریق یک محفظه مهر و موم شده در طبقه همکف تخلیه گردد. افزایش ناگهانی غبار SO3 در گازهای پشته می‌تواند مانند یک نشت نشان داده شود و به اپراتور کارخانه هشدار دهد.

فولاد ضد زنگ، جایگزین مناسب برای تعویض منظم لوله در هر ۲ سال می‌باشد و با قلاب AISI-316 در ورودی‌های گاز لوله، تست آزمون فشار در طول خاموش شدن ناگهانی، به طور سالیانه مفید خواهد بود.

بخارات SO3 تولید شده توسط دیگ بخار ولم باید تغلیظ شده یا جذب ماده مناسب شوند. به غیر از طراحی، ساخت، تست، و حفظ و ذخیره سازی خوب اپراتور خازن‌ها در کارخانه پیشنهادات عملی زیر برای عملیات ایمن مفیدخواهند بود:

1. استفاده از تنها نوع واشر تفلون PTFE خالص در بخار SO3 و خطوط مایع، واشرهای دیگر در برابر اسید متعارف مقاوم بوده و ممکن است قادر به مقاومت در برابر حمله توسط SO3 نباشند.
2. ارائه ردیابی خطوط بخار، به عنوان مثال، یکی دیگر از خطوط بخار در تماس با و یا در مجاورت نزدیک خط لوله SO3 مایع به جای یک بخار دیگر قرار می‌گیرد.
3. حفظ درجه حرارت بین ۲۸ و ۳۳ درجه سانتی گراد در مخازن ذخیره سازی برای SO3 .
4. ارائه یک فشار سنج دوگانه در کندانسور SO3، که می‌تواند فشار پایین و بالای جو را نشان دهد.
5. استفاده از یک فیلم خازن به جای یک پوسته و لوله با نوع کندانسور آب خنک کننده در آن، جریان را در لوله تحت فشار قرار می‌دهد.

در مورد نشت لوله، آب باید به سمت SO3 وارد شود. لوله‌ها در کندانسور فیلم در حال سقوط به آسمان باز شده و مورد نشت، تحت این فشار قرار می‌گیرند و منجر به باز کردن لوله بالا می‌شوند.

دریچه ایمنی، دیسک‌های پارگی، و دریچه‌های هوا به صورت استاندارد در کندانسور نصب شده و ذخیره سازی مناسبی را تشکیل می‌دهند. اسکرابر به دریچه‌ها متصل شده و توسط اسید سولفوریک ۹۸٪ جذب هر گونه بخارات SO3 آزاد شده از منافذ آبیاری را مانع می‌شود.

ارائه کلی روش تولید اسید سولفوریک از گازهای متالورژی و سایر منابع به دو بخش تکنیک‌های تبدیل SO2 به SO3 و جذب SO3 تقسیم می‌شوند که به غلظت SO2 بستگی دارند و در خوراک اولیه گاز ورودی، نصب و راه‌اندازی بر روی انواع غلظت SO2 بر روی آنها انجام می‌شود.

۲٫۳ ملاحظات زیست محیطی

آلاینده‌های اصلی ساطع عبارتند از:

• SO2 ناشی از اکسیداسیون ناقص
• SO3 ناشی از جذب ناقص SO3
• قطرات H2SO4 ناشی از جذب. انتشار غبار H2SO4 به علت جذب ناکارآمد و افزودنی جداگانه حباب، در برج جذب نهایی ناکارآمد ارائه می‌شود.

گیاهان مدرن نیز برای طراحی انواع شمع افزودنی جداگانه حباب در خروج FAT نصب شده اند.

بسیاری از دیگر آلاینده‌ها ممکن است به مقدار بسیار کم بسته به منبع SO2 و فرآیند تولید H2SO4، به کار روند، به عنوان مثال، فلزات سنگین (مانند، جیوه) وقتی که از سنگ معدن خاص ساطع می‌شود.

۲٫۳٫۱ کنترل آلودگی

دو روش برای نظارت بر گازهای گلخانه ای استفاده می‌شود:

• نظارت بر روند: به عنوان مثال، دمای تماس و یا محتوای SO2 که وارد بخش تماس شده و به صورت متوسط جذب می‌شوند.
• نظارت بر تولید گازهای گلخانه ای.

۲٫۳٫۱٫۱ کنترل انتشار SO2

نظارت مداوم بر تجهیزات SO2 موجود برای گیاهان اسید سولفوریک مناسب است و باید در تمام گیاهان نصب گردد. ابزار محدودی به صورت دوگانه در دسترس هستند به طوری که غلظت بسیار بالاتری در انتشار SO2 در طول راه‌اندازی را می‌توانند ایجاد کنند و به خوبی غلظت نسبتا کمی‌را در طول عملیات مداوم تحت نظارت مداوم انتشار دهند. سوابق کنترل انتشار باید، حفظ تجزیه و تحلیل آماری مناسب و گزارش مورد نیاز را ارائه بدهند.

۲٫۳٫۱٫۲ کنترل انتشار گازهای گلخانه ای در پشته گیاهان S.A.

به طور کلی برخی از SO2 توسط، SO3 جذب نشده و غبار اسید از افزودنی حباب جداگانه نصب شده در برج جذب نهایی فرار می‌کند.

این‌ها توسط روش‌های زیر به حداقل می‌رسند:

• ارائه یک اسکرابر قلیایی که به طور مداوم عاملی برای گیاهان SCSA. می‌باشند.
• با استفاده از یک فرآیند DCDA جای SCSA و کاتالیزور سزیم انتشار در آخرین پاس مبدل صورت می‌گیرد.
• کنترل دقیق دمای فرآیند و درصد SO2 در گازها در ورودی به مبدل.
• استفاده از فیلتر‌های گاز داغ کارآمد و فیلترهای گوگرد برای به حداقل رساندن رسوب خاکستر بر روی سطوح کاتالیزور.
• تنظیم خودکار آب رقیق برای کنترل قدرت اسید در گردش در سطح مطلوب (۹۸٫۰-۹۸٫۵٪).
• کنترل دمای اسید و گاز در ورودی به برج جذب.
• جریان کافی اسید در تمام برج.
• کارآمد کردن افزودنی حباب جداگانه نوع شمع در تمام برج اسید (خشک کردن، جذب متوسط، و جذب نهایی).
• ارائه اسکرابر قلیایی گاز دم برای گیاهان (برای به حداقل رساندن در هنگام راه‌اندازی کارخانه در زمینه انتشار و مراقبت از هر ایراد موجود در فرآیند).

۲٫۳٫۲ تکنیک‌های کلی

۲٫۳٫۲٫۱ بهینه سازی فرآیند کنترل

کنترل عملیاتی باید شامل ابزار زیر باشد:

• هشدار دهنده افت اسید جاذب.
• هشدار خوراک اسید در زمان جذب بیش از حد دما و کنترل دما در امتداد برج تبدیل.
• نشانه ای از میزان تغذیه گوگرد و سرعت جریان هوا.
• تشخیص نشت اسید در کولر اسید (pH متر) و کنترل سطح مخزن اسید.
• حصول اطمینان از غلظت اسید > ۹۸٫۵٪.
• ایجاد گیاه اضطراری.
• کنترل در سیستم‌های خنک کننده برابر با pH آب است.
• برای کمک به راه‌اندازی به شرح زیر، ضروری خواهد بود که:
• کاتالیزور امکانات کارآمد مخازن، به دودکش بادی متصل باشند. حداقل دو مرحله کاتالیزور باید بالاتر از دمای نهایی و قبل از دی اکسید گوگرد برای تماس با کاتالیزور فراهم شوند.
• بهینه سازی قدرت اسید جاذب و درجه حرارت قبل گوگرد.
• استفاده از کنترل‌های اضافی باید اطمینان حاصل شود که گوگرد می‌تواند سیستم را در هنگام خطر خاموش کند.
• قبل از یک دوره طولانی خاموش شدن بستر، کاتالیست باید به طور کارآمد از SO2 / SO3 پاکسازی گردد.

۲٫۳٫۲٫۲ گوگرد مواد اولیه انتخابی برای سوخت

گوگرد با خاکستر کم، آب و اسید سولفوریک باید ترجیح داده شود.

انرژی برای سیستم‌های گرمایشی

برای راه‌اندازی گیاهان اسید سولفوریک، گرمایش لازم است. که در آن احتراق مستقیم اعمال می‌شود، برای سوخت گوگرد دمای پایین تر ترجیح داده می‌شود.

۲٫۳٫۳ تکنیک‌های کنترل انتشار SO2

جدول ۲٫۴ یک مرور کلی از تکنیک‌هایی که دارای اثر مثبت بر کنترل و کاهش انتشار SO2 برای تولید اسید سولفوریک می‌باشند ارائه می‌دهد. بسیاری از گیاهان اسید سولفوریک اقدامات بهینه سازی اولیه را به طور کلی مانند کنترل فرآیند را در نظر گرفته اند.

فرآیندهای بسیار دیگری که در دسترس هستند، برای حذف SO2 گازهای پشته وجود دارد.

برخی از آنها به شرح زیر می‌باشند:

1. با جذب در محیط کشت مایع، ‌مانند:

(یک) محلول هیدروکسید سدیم

(ب) محلول کربنات سدیم

(ج) خاکستر قلیا

(د) محلول هیدروکسید آمونیوم

2. با گازهای SO2، از طریق کربن تخت فعال، که به صورت دوره ای با آب شسته و منتقل می‌شود. اسید رقیق تولید شده را می‌توان در خود گیاه استفاده کرد (به جای آب رقیق).
3. درمان با دوغاب آهک / آب آهک

هر چند این روش با استفاده از قلیا، ارزان می‌باشد، ولی مشکلات عملی با توجه به خفگی که توسط سولفیت کلسیم، و غیره بوجود می‌آید، وجود دارد

4. استفاده از جاذب تماس

این کار با استفاده از حوزه‌های نور مواد پلاستیکی در ستون جاذب به جای بسته بندی برج‌های معمولی می‌باشد. حوزه بین صفحات نگهدارنده، به صورت مناسب طراحی شده و خود را حفظ و تمیز می‌کند.

۲٫۳٫۴ تکنیک‌های کنترل انتشار SO3 و H2SO4

جدول ۲٫۵ به طور کلی تکنیک‌هایی را ارائه می‌دهد که دارای اثر مثبت بر روی کاهش انتشار H2SO4 در طول ساخت اسید سولفوریک هستند، (مجموع SO3 و H2SO4 در نظر گرفته می‌شود). بسیاری از گیاهان اسید سولفوریک، اقداماتی برای بهینه سازی اولیه مانند اقدامات کنترلی فرآیند را در نظر دارند.