تولید اسید سولفوریک

فرآیندهای تولید اسید سولفوریک:

فرآیندهای تولید اسید سولفوریک به دو دسته کلی تقسیم می گردد:

• فرآیند جذب یگانه.
• فرآیند جذب دوگانه.

فرآیند جذب یگانه:
فرآیند جذب یگانه سالیان متمادی به عنوان روشd استاندارد در صنایع استفاده می شد. در این فرآیند غلظت گاز SO2 نسبتاً پائین (8% حجمی) می باشد که می تواند با/ بدون رقیق سازی با هوا در مرحله آخر رآکتور انجام شود.

رقیق کردن با هوا، به علت افزایش غلظت اکسیژن و کاهش غلظت SO2 معادل، سبب افزایش میزان تبدیل در بستر آخر رآکتور می شود.

همچنین نیاز به خنک کردن گاز ورودی بستر آخر راکتور را حذف می کند که دارای مزایای اقتصادی است. در شکل این فرآیند با یک رآکتور با چهار بستر متوالی نشان داده شده است. دمای ورودی و خروجی این بسترها نیز ارائه شده است.

در این فرآیند، گوگرد برای تولید جریانی شامل 10-9% SO2 سوزانده می شود و جریان گاز فرآیند پس از خروج از بستر 2 یا 3 با هوا مخلوط می شود تا دمای گاز به میزان مورد نیاز کاهش یابد. رقیق کردن با هوا باعث می شود که نهایتاً غلظت گاز SO2 معادل (v)8-7% شود.

هوای مورد نیاز برای سوختن گوگرد، ابتدا در یک برج آکنده با اسید سولفوریک 93% وزنی یا 98% وزنی خشک می شود. هوای خشک بدین جهت بکار می رود تا پیدایش اسید سولفوریک در کوره سوزاندن گوگرد به حداقل رسیده و نتیجتاً مشکلات خوردگی در سیستم کاهش یابد.

گرمای حاصل از سوختن گوگرد نیز توسط بویلر گرفته می شود تا دمای خوراک رآکتور به مقدار مناسب برسد. نوعاً دمای ورودی به رآکتور Cْ430-410 است که همان دمای مورد نیاز برای فعالیت کاتالیست است.

گرمای اکسیداسیون دمای گاز خروجی از مرحله اول را به Cْ 650-615 می رساند که با عبور از یک بویلر یا سوپرهیتر به دمای Cْ450-430 برای ورود به بستر دوم رسانیده می شود. دما در خروجی از بستر دوم نیز تابع ترمودینامیک واکنش بوده و Cْ500 یا کمتر است.

برای افزایش میزان تبدیل در بسترهای سوم و چهارم گاز خروجی با هوا مخلوط می شود تا دمای آن نیز کاهش یابد. نهایتاً گازی که از بستر چهارم خارج می شود تا دمای Cْ210-190 خنک شده و وارد برج جذب می گردد.

برج جذب، برای شستشوی SO3 گاز از اسید سولفوریک غلیظ استفاده می شود و از برج اسیدسولفوریک 5/98% در دمای Cْ125-100 خارج می شود. محصول (اسید سولفوریک گرم) خنک شده و به سمت تانکهای ذخیره پمپ می شود.

فرآیند جذب دوگانه:
جهت افزایش راندمان فرآیند، همچنین به دلیل خطرات زیست محیطی گاز SO2، این فرآیند جدید بکار گرفته می شود.مطابق استانداردهای زیست محیطی، میزان گاز SO2 واکنش نکرده خروجی به ازای هر تن اسید سولفوریک 100% باید حداکثر kg 8 باشد که معادل 8/99% میزان تبدیل درون رآکتور است. رسیدن به این راندمان بسیار بالا با کمک فرآیند جذب یگانه بسیار مشکل و هزینه بر است و تنها با فرآیند جذب دوگانه با هزینه معقول امکان پذیر است.

در این فرآیند که بسیار شبیه قبلی است، یک مرحله میانی جذب SO3 از گاز وجود دارد که بعد از بستر دوم یا سوم قرار دارد. در مرحله جذب میانی تقریباً 95-90%، SO3 تولیدی در برج جذب با اسید سولفوریک گرفته می شود و گاز تقریباً عاری از SO3 دوباره وارد بستر سوم یا چهارم می گردد تا مابقی SO2 واکنش نکرده نیز تبدیل شود.

فرق دیگر فرآیند جذب دوگانه با فرآیند جذب یگانه در این است که گاز خروجی از مرحله جذب میانی باید دوباره از Cْ 80 تا Cْ425 گرم شود تا وارد بستر بعدی رآکتور گردد و برای این منظور از یک مبدل گاز-گاز استفاده می گردد.