A kénsavtermelés "kettős átalakítás, kettős abszorpciós" folyamata továbbra is olyan tartalmú farokgázt generál (általában 500-1000 mg/m³). A közvetlen emisszió könnyen okozza a savas esőt, így a farokgázkezelés elengedhetetlen az érintkezési folyamathoz.
Alapanyag előkezelés: A szennyeződések eltávolítása a későbbi folyamat stabilitásának biztosítása érdekében
A kénsav -termelés érintkezési folyamatának első lépése a nyersanyag -kezelés, amelynek alapvető célja a szennyeződések eltávolítása a nyersanyagokból, hogy elkerüljék a katalizátormérgezés, a berendezések korrózióját vagy az alsó színű termékek tisztaságát a későbbi folyamatokban. Az előkezelési módszerek a nyersanyagoktól függően jelentősen változnak: ha a ként használják nyersanyagként, akkor a szilárd ként először egy olvasztótartályba küldjük, és folyékony kénbe olvadják 130-150 fokos hőmérsékleten.
Ezután a mechanikai szennyeződéseket (például az üledéket és a szénrészecskéket) szűrőn keresztül távolítják el, és a finom részecskéket egy ciklon elválasztó is elválasztja annak biztosítása érdekében, hogy a kén tisztaságát a következő lépésbe belépjenek 99,9%-nál nagyobb vagy egyenlő. Ha a piritot (a FES₂ fő alkotóeleme) alkalmazzák, akkor először a zúzási és szűrési folyamatokon kell átmennie, hogy a pirit 8-15 mm-es egyenletes részecskékre bontsa. Ugyanakkor a fém szennyeződéseket, például a vasdarabokat egy mágneses elválasztóval távolítják el, hogy megakadályozzák a későbbi pörkölés során előállított vas -oxidokat a berendezés belső falához vagy a csővezetékek blokkolásához. Ha az alapanyag füstgáz (például a réz, ólom és cink olvasztási folyamatában előállított so₂-tartalmú füstgáz), akkor először por eltávolítását kell elvégezni (elektrosztatikus csapadékot vagy zsákszűrőt használva a porrészecskék eltávolításához), az ARSENIC-t, az AKTORMÁZTATÁSI KERÜLETT KERÜLÉST KERÜLÉS (például az ARSENICS-t, az ARZENIC-t, az AKTORMÁZIS HASZNÁLATOKKAL KIVÁLASZTÁSOKRA KERÜLETT KERÜLÉS (például az ARZENIC-ket, stb. Kelet -gyantacsere -módszer) annak megakadályozására, hogy a füstgáz szennyeződései befolyásolják a katalizátor aktivitását. A nyersanyag -előkezelés minősége közvetlenül meghatározza a későbbi folyamatok stabilitását. Például, ha a pirit arzén -tartalma túl magas, akkor a következő vanádium -katalizátor tartós mérgezését okozja. Ezért az előkezelési linknek szigorúan ellenőriznie kell a szennyeződés tartalmát, általában a káros elemek, például az arzén és a nyersanyag szelén tartalmát igényli, hogy kevesebb vagy egyenlő legyen 0,05%.
Kén -dioxid -előkészítés: Core reakciókapcsolat a kulcsfontosságú alapanyagok előállításához
A kén -dioxid (SO₂) a kénsav -előállításhoz szükséges középső alapanyag az érintkezési folyamat révén. Az előkészítő kapcsolat megköveteli a megfelelő folyamatút kiválasztását a nyersanyag típusának megfelelően, hogy biztosítsa, hogy a SO₂ kimenete és tisztasága megfeleljen a későbbi oxidáció igényeinek. Ha ként használnak nyersanyagként, a kifinomult folyékony ként egy kén égőhöz továbbítják, sűrített levegővel keverve (koncentrált kénsav felhasználásával a szárításhoz, hogy elkerüljük a későbbi reakciókat befolyásoló nedvességet) arányban) (levegőfelesleg-együttható 1,05-1.1), és magas hőmérsékleten 800-1000 fokos hőmérsékleten átmegy.
Ennek a reakciónak a konverziós sebessége meghaladhatja a 99,8%-ot, és a generált SO₂-gáz koncentrációja körülbelül 10%-12%(térfogat-frakció). Eközben a felszabadult hő felhasználható az energia visszanyerésére szolgáló gőz előállítására. Ha a piritot nyersanyagként használják, akkor az előkezelt pirit részecskéket egy fluidizált ágyos pörköltre (forráskemence) küldjük el, és a pörkölt reakciót felesleges levegővel hajtjuk végre 650-850 fokos hőmérsékleten: 4fes₂ {+ 11 o₂ → 2fe₂o₃ {{{{{{+ 8 So₂ + Heat. A pörkölési folyamat során a légáramlási sebességet ventilátornak kell szabályozni, hogy a piritrészecskék forrásban lévő állapotban maradjanak, biztosítva a megfelelő reakciót. A generált SO₂ koncentrációja körülbelül 7%-9%, és a melléktermékes vas-oxid (salak) nyersanyagként visszanyerhető a vaskészítéshez. A füstgáz nyersanyagok olvasztásához az előkezelt füstgázt egy deszorpciós toronyba küldik, és a füstgázban az alacsony koncentrációval (általában 1%-5%) 8%-10%-ra koncentrálódnak híg kénsav-desorpció vagy pirolízis-eljárás révén, megfelelnek az ilyen katalitikus oxidációhoz szükséges koncentráció követelményének. A felhasznált nyersanyagtól függetlenül a generált So₂ gázt hulladékhőhő kazánnal (800-1000 fok és 300-400 fok között kell hűteni), és a hőt visszanyerik, hogy közepes nyomású gőzt generáljon, amely nemcsak csökkenti a későbbi berendezések hőállósági követelményeit, hanem felismeri az energia újrahasznosítását is.
A kén -dioxid katalitikus oxidációja: az érintkezési folyamat magja a So₂ -ról a So₃ -ra való átalakulás megvalósításához
A kén -dioxid katalitikus oxidációja a kénsav -termelés érintkezési folyamatának alapkapcsolata. Ennek lényege az, hogy a katalizátor hatása alatt oxidálja a kén -trioxidot (SO₃), és ennek a reakciónak a konverziós sebessége közvetlenül meghatározza a kénsav és a kipufogó -kibocsátási mutatók kimenetelét. Jelenleg a vanádium-katalizátorokat (a fő komponens v₂o₅, a Sio₂ hordozó, a k₂so₄ és a Na₂so₄ promótereket) széles körben használják az iparban, nagy tevékenységük, jó szelektivitásuk és hosszú élettartamuk miatt (általában 3-5 év). A reakciót egy konverterben (többlépcsős adiabatikus rögzített ágyú reaktor) hajtjuk végre a "kétlépéses átalakítás és kétlépcsős abszorpciós" eljárás alkalmazásával: Az első átalakítás során a hűtött So₂ gáz (O₂-t tartalmaz) a konverter első katalizátorágyába lép, és a reakció 400-450 fokos hőmérsékleten fordul elő. Mivel ez a reakció exoterm, az ágyhőmérséklet 550-600 fokra emelkedik, meghaladva a katalizátor optimális aktív hőmérsékletét. Ezért a gázt 400-420 fokra kell hűteni egy közbenső hőcserélőn keresztül, mielőtt a második katalizátor ágyba lépne a további reakcióhoz. Az első konverzió teljes konverziós aránya elérheti a 90%-95%-ot.
Ezt követően az SO₃ -t tartalmazó gáz belép az első abszorpciós toronyba (98,3% -os koncentrált kénsavat használva az SO o -jához), hogy eltávolítsák a SO₃ nagy részét, elkerülve a savkom kialakulását a későbbi hűtési folyamat során. A nem reagált So₂-gázt (körülbelül 0,5%-1%koncentráció) ismét kb. 400 fokra melegítik hőcserélőn keresztül, és belép a konverter harmadik és negyedik katalizátor ágyába a második átalakításhoz, az átváltási arány tovább növekedett, több mint 99,5%-ra. Ez a folyamat hatékonyan szabályozza a reakcióhőmérsékletet a katalizátor aktivitási tartományában (400-600 fok) szegmentált reakciók és közbenső hőcserék révén, miközben elkerüli a fordított reakciót, amikor a SO₃-t összekeverik a nem reagált So₂ és O₂-val. Ezenkívül a katalizátorok használata megköveteli a szennyeződés tartalmának szigorú ellenőrzését a nyersanyagokban. Az olyan elemek, mint az arzén, a szelén és a fluor, ragaszkodnak a katalizátor felületéhez, blokkolják az aktív központokat, és katalizátor deaktiválódást okoznak. Ezért a katalizátor aktivitását rendszeresen kell megvizsgálni, és amikor az átváltási sebesség 95%alá esik, a katalizátort ki kell cserélni.
Kén -trioxid abszorpció: A sav köd képződésének elkerülése és a kénsav hatékony előkészítése
A kén -trioxid (SO₃) abszorpciója kulcsfontosságú lépés a katalitikus oxidáció által generált So₃ kénsavvá történő átalakításában. Alapvető kihívása az, hogy elkerülje a SO₃ és a víz közötti közvetlen érintkezést a savas köd képződése érdekében (So₃ + H₂O → H₂SO₄, ez a reakció nagyon exoterm és könnyen a kénsav -gőz apró cseppekké történő kondenzálását okozza). Ezért a 98,3% -os koncentrált kénsavat általában használják az ipar abszorbensként. A kénsavnak ez a koncentrációja a legmagasabb abszorpciós hatékonysággal rendelkezik a SO₃ számára, és nem hajlamos a savas köd képződésére. Az abszorpciós eljárást egy abszorpciós toronyban (általában csomagolt torony vagy buborékkapor toronyban) hajtják végre: a SO₃-gáz (hőmérséklet kb. 150-200 fok), miután az első átalakulás az abszorpciós torony aljáról lép be, és az érintkezések ellensúlyosan érintkezik, 98,3% -os koncentrált kénsavval, amelyet a torony tetejéből permeteztek. Tehát oldódik a koncentrált kénsavban, hogy koncentráltabb kénsavat képezzen (koncentráció 99,5%-ig) vagy füstölni a kénsavat (kénsav, amely szabad SO₃-t tartalmaz, a koncentráció SO₃ tömegfrakciójában expresszálódik, általában 20%-65%).
Az abszorpciós toronyban a spray-sűrűség (általában 15-25 m³/(m² · h)) és a gázáramlási sebességet (0,5-1,0 m/s) kell szabályozni, hogy biztosítsák a megfelelő gáz-folyadék érintkezést. Ugyanakkor a toronyba telepített démistát (például egy szálas démister) használnak a gázba bevont kénsavcseppek eltávolítására, elkerülve a későbbi berendezések korrózióját. Ha híg kénsavat (például a fém pácoláshoz 70% -os koncentrációt) kell előállítani, akkor az abszorpcióval előállított koncentrált kénsavat el lehet küldeni egy hígító tartályba, és a demineralizált vizet lassan hozzáadjuk keverési körülmények között (szigorúan tiltott, hogy a vizet közvetlenül a koncentrált kénsavhoz adják a forrás megakadályozásához). A hígítási hőmérsékletet nem haladják meg, hogy ne haladja meg a 60 fokot, és a koncentrációt valós időben egy online koncentrációs mérővel ellenőrzik. A célérték elérése után elküldik a késztermék -tároló tartályba. A füstölő kénsav előállításához az abszorpciós torony után egy füstölő kénsav -termelő tornyot kell hozzáadni, hogy további érintkezésbe kerüljön a So₃ Gas 98,3% koncentrált kénsavjával, hogy az ingyenes So₃ tartalom megfeleljen a tervezési követelményeknek. A működési paraméterek ellenőrzése az abszorpciós linkben döntő jelentőségű. Például, ha az abszorbens hőmérséklet túl magas, akkor a SO₃ oldhatósága csökken; Ha a hőmérséklet túl alacsony, akkor az oldat viszkozitása növekszik, ami befolyásolja az abszorpció hatékonyságát. Ezért az abszorbens hőmérsékletet általában 40-60 fokon, savas hűtőn keresztül szabályozzák. Ugyanakkor az abszorpciós torony nyomását enyhe negatív nyomáson (-50–100Pa) kell fenntartani, hogy megakadályozzák a gázszivárgást.
Termék finomítása: A koncentráció és a tisztaság beállítása a downstream igények szerint
A termék finomítási összeköttetésének lényege az, hogy beállítsa a koncentrációt és eltávolítsa a felszívódási kapcsolatban előállított kénsav szennyeződéseit a downstream iparágak különböző igényei szerint, biztosítva, hogy a termék megfeleljen a megfelelő ipari előírásoknak. Az első a koncentráció kiigazítása: Ha a downstream igény 98% ipari koncentrált kénsav (a műtrágya előállításában, például a diamonium-foszfát gyártásában használható), akkor a 99,5% -os koncentrált kénsav, amelyet abszorpcióval generálnak, el kell küldeni a vízkoncentrációba, az alacsony nyomású gőzöket (120-150 fok) el kell küldeni. Ha a kereslet 70% hígítja a kénsavat (a vas- és acélipar fém pácolásában használják a vas -oxid eltávolítására az acélfelületen), a demineralizált vizet a hígító tartályhoz viszonyítva kell hozzáadni, miközben a keverési és hűtési rendszereket bekapcsolják a hígítás során, hogy ne haladjanak a 60 fokos fokon, és megakadályozzák a kénsavat a magas hőmérsékleten vagy korrodáló berendezéseknél.
A második a szennyeződés eltávolítása: A különböző alkalmazási forgatókönyvek szignifikánsan eltérő követelményekkel bírnak a kénsav tisztaságára. Például, a szokásos ipari kénsav 0,01% -nál kisebb vagy egyenlő vastartalmat igényel, és az arzén-tartalomnál kevesebb vagy 0,005%, míg az akkumulátor-minőségű kénsav (ólomsav akkumulátorokhoz elektrolitként használva) nehézfémet (ólom, higany, kadmium), amely kevesebb, mint 0,1 pppm, és a klorid-iontartalom kevesebb, mint egyenlő, vagy annál egyenlő, vagy egyenlő, vagy egyenlő, vagy egyenlő, vagy egyenlő, vagy egyenlő, 0,5. A szokásos ipari kénsav esetében a szűrést általában a mechanikai szennyeződések (például a polipropilénszűrő membránokon keresztüli szűrés) eltávolítására használják, és hidrogén -peroxidot (H₂O₂) adnak hozzá a reduktív szennyeződések, például a kénsav (H₂SO₃) oxidálásához és eltávolításához. Az akkumulátor-minőségű kénsavhoz mély finomítási folyamatra van szükség: Először az aktivált szén-adszorpciót használják a szerves szennyeződések eltávolítására, majd az ioncserélő gyantákat (például a kationcserélő gyantákat a nehézfém-ionok eltávolítására, az anioncserélő gyantákat a klorid-ionok eltávolítására és a nitrát-ionok eltávolítására használják a továbbiakban, hogy az elpusztítsák a vákuumot, hogy a vákuum-desztillációt alkalmazzák az elpusztítást, a kezelésekhez az előkészítést használják, hogy az elpusztítást az elpusztítsák, és a vákuum-desztillációt alkalmazzák a kezeléshez. szabványok. Ezenkívül a termék -finomítási összeköttetésben a minőségi vizsgálatot kell elvégezni, ideértve a koncentrációvizsgálatot (denzitométer módszerrel vagy titrálási módszerrel) és a szennyezősági tartalom tesztelését (atomi abszorpciós spektrometriával vagy ionkromatográfiával). A teszt átadása után a kénsavat speciális tárolótartályokban kell tárolni a különböző koncentráció és tisztasági szintek szerint (például 98% koncentrált kénsav szénacél tartályokban, híg kénsavat az FRP tartályokban és az akkumulátor-minőségű kénsav rozsdamentes acéltartályokban), hogy elkerüljék a különböző fokozatú termékek vegyes szennyeződését.
Kipufogógáz -kezelés: A szennyező anyagok kibocsátásának ellenőrzése a környezeti előírások teljesítése érdekében
Noha a "kétlépcsős átalakítás és a kétlépcsős abszorpciós" eljárást alkalmazzák, a kénsavtermelés során még mindig kis mennyiségű kipufogógáz (általában 500-1000 mg/m³ koncentráció) generálódik. A közvetlen kibocsátás légszennyezést okoz (savzőt képez), tehát a kipufogógáz -kezelés összeköttetése nélkülözhetetlen környezetvédelmi lépés az érintkezési folyamatban. Jelenleg az iparban három mainstream kipufogógáz-kezelési technológia létezik: az első az ammónia-desulfurizációs folyamat, amely a kipufogógázt egy dezulfurizációs toronyba küldi, és az ammónia vízzel ellentétes módon érintkezik (koncentráció 15%-20%), ami reakciókhoz vezet: SO₂ + 2 NH₃ · H₂O → (NH₄) ₂o ₂o ₂o ₂o. (Nh₄) ₂so₃ + so₂ + h₂o → 2nh₄hso₃.
Ezután a levegőt bevezetik a reakcióoldatba, hogy oxidálódjanak és ammónium -szulfátot hozzanak létre: 2nh₄hso₃ + o₂ → 2 (nh₄) ₂So₄. Az ammónium -szulfát nitrogén -műtrágyaként értékesíthető a szennyező anyagok erőforrás -felhasználásának megvalósításához. Ennek a folyamatnak a SO₂ eltávolítási sebessége meghaladhatja a 98%-ot, és a kipufogógáz-kibocsátási koncentráció kevesebb vagy egyenlő, mint 50 mg/m³, megfelelve Kína "integrált légszennyező anyagok integrált kibocsátási szabványának" követelményeinek (GB 16297-1996). A második a lime tej desulfurizációs folyamat, amely mészej (CA (OH) ₂ szuszpenziót) használ az abszorbensként, hogy a kipufogógázban so₂ -val reagáljon, hogy kalcium -szulfitot hozzon létre: So₂ + Ca (OH) ₂ → Caso₃ ↓ + H₂O. A kalcium -szulfit oxidálódik gipsz előállításához (Caso₄ · 2H₂O), amely felhasználható építőanyagok (például gipszlapok) előállításához.
Ennek a folyamatnak alacsony költsége van, de viszonylag alacsony SO₂ eltávolítási arány (kb. 95%), amely alkalmas kis kénsav -termelő vállalkozások számára. A harmadik az aktivált szén -adszorpciós módszer, amely átadja a kipufogógázt egy aktivált szén -adszorpciós toronyon. Miután az SO₂-t aktivált szén adszorbeálja, a nagy koncentrációjú SO₂-gázt fűtési körülmények között deszorpció generálja, amelyet vissza lehet térni az átalakítóhoz, hogy ismét részt vegyenek a reakcióban, felismerve a SO₂ újrahasznosítását.
Ennek a folyamatnak nincs másodlagos szennyezése, de az aktivált szén -helyettesítés költsége magas, alkalmas vállalkozások számára, amelyek szigorú környezeti követelményekkel és magas nyersanyagköltségekkel rendelkeznek. Az elfogadott eljárástól függetlenül a SO₂ kibocsátási koncentrációját valós időben kell ellenőrizni egy online megfigyelő rendszeren keresztül a kipufogógáz-kezelés után a stabil betartás biztosítása érdekében. Ugyanakkor a kezelési folyamat során előállított melléktermékeket (például ammónium-szulfátot és gipszet) meg kell ártalmatlanítani a másodlagos szennyezés elkerülése érdekében. Például a gipsz nehézfém -tartalmát meg kell vizsgálni, és csak az építőanyag -előírások betartása után használható.
Ezenkívül néhány nagyszabású kénsav-termelő vállalkozás a kipufogógáz-hulladék-hőkezelő technológiát is alkalmazza, a kipufogógáz hőjét (hőmérséklet kb. 100–150 fokos) felhasználásával a demineralizált víz melegítésére egy hőcserélőn keresztül, alacsony nyomású gőzt generálva a termeléshez, tovább javítva az energiafelhasználási hatékonyságot, és a környezeti védelem és az energiamegőrzés kettős céljainak megvalósításához.
