Iontová kritéria pro výrobu kyseliny sírové
Kyselina sírová je nejběžněji používanou chemickou látkou na světě. Kyselina sírová se někdy označovaná jako „král chemikálií“ vyrábí po celém světě. Největším spotřebitelem je Čína (následují Spojené státy) a největším vývozcem Kanada. Každý rok se vyrobí přibližně 265 milionů metrických tun (MT).
Odhaduje se, že trh s kyselinou sírovou v příštích několika letech překročí 300 milionů MT, což představuje složenou roční míru růstu (CAGR) přibližně 3 %.
Tento růst je z velké části poháněn poptávkou po zemědělství, chemické a automobilové výrobě, zpracování kovů a rafinaci ropy. Kyselina sírová se široce používá při výrobě hnojiv, pesticidů, kovů, detergentů, benzínu, barev, papíru, plastů a baterií. Kyselina sírová se vyrábí ze síry procesem, který zahrnuje pět kroků, které vyžadují řadu aplikací.
Spalování
Čištění plynu
SO2 vystupující z pece musí být bez nečistot (jako je popel nebo jiné pevné látky). Zhášecí věž ochlazuje spalovací plyn a kyselá mlha odstraňuje jakékoli rozptýlené částice. Odtud elektrostatický odlučovač odstraní všechny zbývající nerozpustné prachové částice. Jakmile jsou nečistoty odstraněny, proud plynu S02 se suší v sušící věži, aby se odstranila veškerá zbývající voda. V této fázi existuje několik aplikací čerpání, včetně mycího čerpadla SO2, pračky SO2 a sušícího čerpadla SO2, které musí být schopné odolat koncentrované (98%) kyselině sírové.
Konverze
Plynný SO2 je následně oxidován a přeměněn na oxid sírový (SO3) prostřednictvím vícestupňového katalyzátorového konvertoru s výměníky tepla. Během tohoto kroku proud plynu obsahující S02 a S03 opouští konvertor a je posílán do primární absorpční věže, kde je S03 regenerován z proudu plynu. V této fázi se k pohybu proudů plynu používají kompresory.
Vstřebávání
SO3 se získává z konvertoru, kde se absorbuje do koncentrované kyseliny sírové. Tato reakce produkuje oleum, známé také jako dýmavá kyselina sírová (H2S2O7), které se shromažďuje v nádrži. Zbývající SO3 byl nyní absorbován a je to čistý plyn, který lze poslat do komína pro bezpečné rozptýlení do atmosféry. Během této fáze se používá více čerpadel pro primární absorpci a pro konečnou absorpci 98% kyseliny sírové.
Ředění
V posledním kroku se oleum vyrobené v absorpčním kroku čerpá do nádrže, kde se zředí vodou za vzniku kyseliny sírové o různých koncentracích (typicky komerční aplikace používají kyselinu sírovou v koncentracích buď 78 %, 93 % nebo 98 %). ). Každá koncentrace kyseliny sírové je pak přečerpána do skladovacích nádrží.
Kritéria pro výběr čerpadel pro jednotky kyseliny sírové
Co dělá kyselinu sírovou tak nebezpečnou, je její exotermická reakce s vodou. Když se roztok dostane do vody nebo vlhkosti, reaguje za vzniku hydroniových iontů. Tato reakce uvolňuje do okolí velké množství tepla tak silného, že koncentrovaná kyselina sírová může sama zuhelnatělý papír.
Ideální aplikace pro bezucpávková čerpadla
Externí emise jsou jedním z největších problémů souvisejících s čerpacími zařízeními používanými při výrobě kyseliny sírové. Více než 85 % poruch čerpadla zahrnuje selhání mechanické ucpávky nebo netěsnost přes statická těsnění.
Pokud jde o čerpání kyseliny sírové, je třeba za každou cenu zabránit únikům. Jedním z nejlepších způsobů, jak se vyhnout únikům, je použití bezucpávkových čerpadel. Bezucpávková čerpadla fungují podobně jako běžná odstředivá čerpadla, ale místo ucpávek nebo těsnění mají bezucpávkový statický ochranný obal, který tvoří zcela utěsněnou kapalinovou část nebo tlakovou hranici.
Bezucpávková čerpadla s magnetickým pohonem jsou hermeticky utěsněna, což eliminuje jakýkoli potenciál pro úniky nebo emise.
Bezpečnost pracovníků a ochrana životního prostředí
Spolehlivost díky chemické odolnosti
Materiály konstrukce vnitřních částí čerpadla musí být pečlivě zváženy. Drsná povaha kyseliny sírové může způsobit zkázu na vnitřních částech čerpadla. Mnoho chemických katalyzátorů používaných v procesu přidává další požadavky na materiály čerpadla. Pro čerpadla používaná při výrobě kyseliny sírové by měla být k dispozici široká škála kovových i nekovových konstrukčních materiálů, aby byla zajištěna vhodnost pro různé koncentrace, včetně čerpadel 316SS, slitin s vysokým obsahem niklu a čerpadel potažených ethylentetrafluorethylenem (ETFE).
Zjednodušená údržba
Samotný objem výroby kyseliny sírové ilustruje potřebu spolehlivého zařízení, které minimalizuje prostoje závodu, protože mnoho závodů provozuje nepřetržitý provoz. Schopnost zefektivnit údržbu (a plánovat činnosti prediktivní údržby) pomáhá operátorům zvýšit dobu provozuschopnosti závodu. Bezucpávková čerpadla eliminují potřebu těsnění a podpůrných systémů těsnění a mají méně opotřebitelných součástí, což minimalizuje náklady na údržbu a prodlužuje střední dobu mezi intervaly údržby (MBTM).
Energetická účinnost
Výroba kyseliny sírové je energeticky náročný proces. Elektřina může tvořit 40 až 50 % provozních nákladů. V mnoha případech schopnost řídit tyto výdaje určuje ziskovost závodu. Závody vyrábějící kyselinu sírovou vyžadují čerpadla s účinnou hydraulickou obálkou a hydraulikou s nízkou čistou pozitivní sací výškou (NPSH). Malé rozměry jsou vždy preferovány, nejen kvůli úspoře místa v dílně, ale také pro usnadnění snadného přístupu při údržbě.
Prvky, jako je nekovový ochranný plášť s vysokým elektrickým odporem, mohou zvýšit účinnost bezucpávkových čerpadel s magnetickým pohonem tím, že eliminují vířivé proudy a zabraňují ztrátám hystereze během provozu, které by
se vyskytují u konvenčního kovového ochranného pláště. Tato konstrukční vlastnost nejen snižuje náklady na energii, ale také eliminuje tvorbu tepla.
10 důvodů, proč používat k výrobě kyseliny sírové bezucpávková čerpadla
Odstraněním těsnění a souvisejícího podpůrného systému těsnění přidávají bezucpávková čerpadla další výhody jakékoli jednotce na zpracování kyseliny sírové. Deset výhod, které bezucpávková čerpadla s magnetickým pohonem poskytují, jsou:
žádná těsnění a podpůrné systémy těsnění
úplné zadržování tekutin
nulové emise produktu
nulová kontaminace procesní kapaliny
snížené náklady na instalaci a spuštění
jednoduché na údržbu a obsluhu
delší střední doba mezi poruchami (MTBF)
žádné monitorování EPA
zlepšená bezpečnost obsluhy
ochrana životního prostředí