شرح
گوگرد مورد نیاز را می توان از صنایع پالایش نفت و گاز كشور تامین نمود .آب مورد نیاز نیز بسته به محل كارخانه از آبهای زیر زمینی یا سطحی قابل تامین می باشد . به هر صورت كیفیت آب موجود تاثیر چندانی در كیفیت محصول با درجه صنعتی ندارد.هوای مورد نیاز نیز توسط دمنده های كارخانه تامین می شود.
محصول كارخانه اسید سولفوریك صنعتی با درجه خلوص ۹۸ درصد وزنی می باشد و بنا به نیاز مشتری و با اعمال تغییراتی جزئی در سیستمهای كنترلی كارخانه می توان آلئوم نیز تولید كرد.درصورت استفاده از فن آوری توسعه یافته جذب دو مرحله ای ، میزان گازهای آلاینده خروجی از دودكش كارخانه به حداقل می رسد و در صورت لزوم با احداث واحد تصفیه با هزینه كم و با مصرف ماده اولیه آهك و تولید محصول جنبی گچ می توان آلاینده دی اكسید گوگرد را بطور كامل حذف نمود . نمودار جعبه ای فرآیند تولید اسید سولفوریك در شكل (۱) آورده شده است . واحد اصلی تولید اسید سولفوریك شامل تجهیزات اساسی زیر می باشد:
۱- حوضچه های ذوب و نگهداری گوگرد (P)
۲- كوره احتراق گوگرد (F) و بویلر بازیافت كننده حرارت (B)
۳- فیلتر گازهای احتراق (F I)
۴- راكتور كاتالیستی بستر ثابت
۵- مبدلهای حرارتی
۶- برج خشك كن هوا (D )
۷- برجهای جذب تری اكسید گوگرد (A۲ و A۱ )
۸- مخزن سیر كولاسیون (CT )
جهت تولید روزانه صد تن اسید سولفوریك ۹۸ درصد (تولید پیوسته ۲۴و ساعته ) به حدود ۳۵ تن گوگرد ، ۲۰ متر مكعب آب فغرآیند (علاوه بر آب تسهیلات جنبی از جمله آب تولید بخار و آب مبردی ) و ۱۵۰۰۰ نرمال متر مكعب هوای عادی از ناخالصی و روغن نیاز می باشد .
همچنین تسهیلات جنبی زیر برای تولید ۱۰۰ تن اسید سولفوریك در هر روز مورد نیاز می باشد . همچنین تسهیلات جنبی زیر برای تولید ۱۰۰ تن اسید سولفوریك در هر روز مورد نیاز می باشد.
۱-بخار اشباع ۸ بار (كه در باز یافت حرارتی از كارخانه قابل تولید است.)۳۵تن
۲- آب خنك كن (این آب در گردش است و فقط نیاز به جبران اتلافات دارد )۲۵۰ متر مكعب
۳- برق سه فاز (برای ظرفیتهای بالای تولید برق كارخانه از طریق بخار تولیدی قابل استحصال است ) m w ۸
۴-هوای ابزار دقیق (فشار ۶ بار)………………۱۰۰تن متر مكعب
۵-فسفات تری سدیم و سایر مواد مورد نیاتز برای سختی كاری از آب بویلی
بر اساس شكل (۱)گوگرد مورد نیاز از دپوی مربوطه به حوضچه های ذوب(P )منتقل می شود و پس از ذوب شدن توسط كوئل های بخار در دمای ۱۳۵ درجه و پشت سر گذاشتن چند حوضچه ته نشینی (جهت حذف ناخالصیهاسیلیسی و تبخیر رطوبت آن)توسط پمپهای ویژه عمومی به كوره گوگرد سور (F ) هدایت می شود . از طرف دیگر هوای مورد نیاز توسط فرآیند دمنده هایسانتریفوژی و یا دمبلی پس از رطوبت گیری توسط اسید سولفوریك غلیظ ۹۸ % در برج جذب آكنه ای ( D ) و عمود از پیش گرم كن ( EX۲ )به همراه گوگرد مذاب پودر شده توسط نازل مشعل كوره ،وارد محفظه كوره در حدود ۱۰۰۰ می باشد كه تحت این شرایط گوگرد در محاورت هوای سوخته و گازی دی اكسید گوگرد طبق واكنش شیمیائی زیر تولید می شود .
شكل(۱)
SO۲ = O۲ + S
دمای گازهای احتراق (حاوی %۸ حجمی دی اكسید گوگرد )پس از مبادله حرارت در بویلر باز یافت حرارت ( B ) ،كه نتیجتا در این مرحله به بخار مورد نیاز حوضچه های ذوب و نگهداری گوگرد تامین می شود :به حدود ۴۵۰ درجه كاهش یافته و پس از زدوده شدن ناخالصیهای همراه آن در فیلتر سیلیسی ( EI ) وارد راكتور كاتالیستی می شود .را كتور كاتالیستی (كانورتور) كه قلب كارخانه محسوب می شود از چهار (در بعضی مواقع پنچ)بستر كاتالیستی پنتااكسیدوانادیم تشكیل شده است .با عبور گازهای احتراق از این بسترها در دمای تقریبی ۴۳ ،گاز دی اكسید گوگرد طبق واكنش شیمیایی ذیل با اكسیژن اضافی احتراق كوره وارد واكنش شده و تری اكسید گوگرد تولید می شود .
شكل (۲) so۲+۱/۲ o۲………so۲+ heat
واكنش اخیر دو طرفه بوده و با آزاد سدن انرژی زیادی همراه است كه باعث بالا رفتن دمای گاز می شود به همین جهت لازم است كه این گاز از بستر اول راكتور خارج شده و در مبدل حرارتی (EXI) خنك شود و دوباره به بسترهای دوم تا چهارم (یا پنجم)برگردد.همچنین بعلت تامین اكسیژن كاسته شده در بستر اول ،و همچنین كنترل دمای واكنش در بستر های دوم تا چهارم(یا پنجم)از تزریق هوای تازه خشك و بیش گرم شده مبدل(EX۲) استفاده می شود .
در فرآیند جذب دو مرحله ای ،جهت پیش برد واكنش دو طرفه(۲) طبق اصل لوشاتلیه،گازهای واكنش را از بستر اول خارج نموده و تری اكسید گوگرد آن را در یك برج جذب اضافی توسط اسید سولفوریك% ۹۸ جذب می كنند وگازهای عاری از تری اكسید گوگرد را به بقیه بسترها برمی گردانند .
در این فرآیند درصد تبدیل واكنش(۲) از% ۹۷ برای جذب تك مرحله ای به % ۵ /۹۹ افزایش می یابد.شكل (۲)
گازهای خروجی از راكتور و غنی از تری اكسید گوگرد پس از خنك شدن در مبدل حرارتی(EX۲) در برجهای جذب سری ( A۱)و(A۲ ) توسط اسید سولفوریك تغذیه شده از مخزن اسید گردشی( CT )عاری از تری اكسید گوگرد شده و گازهای بی اثر باقیمانده از سیستم خارج می شود .اسید سولفوریك % ۹۸با جذب تری اكسید گوگرد در برجهای جذب به الئوم تبدیل شده و به مخزن گردشی اسید ( CT ) بر می گردد.
یك كنترلر غلظت ،بصورت پیوسته غلظت اسید سولفوریك مخزن ( CT )را كنترل می كند و با افزایش غلظت آن از ۹۸% به بالا جهت تصحیح غلظت به آن آب اضافه می كند .
لازم بتذكر است كه اسید گردشی ما بین برجهای جذب و مخزن گردشی همواره توسط مبدلهای حرارتی (معمولا نوع )خنك می شود .همچنین یك كنترلر سطح به روی مخزن ( CT) نصب می شود كه اسید ۹۸% تولیدی را توسط پمپ به مخازن محصول نهائی هدایت می كند .با تنظیماتی كه روی كنترلر غلظت انجام می شود می توان محصول الئوم (اسید سولفوریك دود كننده )نیز تولید كرد .