اسید سولفوریک: تبدیل فرایند تک جذبی به دو جذبی

در گذشته اغلب واحدهای اسید سولفوریک در ایران به روش تک جذبی ساخته می­ شد، اما در سال­ های اخیر با توجه به الزامات زیست محیطی و افزایش قیمت گوگرد و انرژی، کارخانجات موجود درصدد اصلاح فرایند تولید، افزایش بهره­ وری و کاهش آلاینده های زیست محیطی برآمدند، در ابتدا با توجه به اینکه ایجاد تغییرات در راکتور و فرایند تولید دارای ریسک بالایی بود، در اغلب واحدها اسکرابر تر نصب و راه اندازی شد و به مرور زمان با مطالعات گسترده نسبت به تبدیل روش تک جذبی به دو جذبی(Double Absorption) و افزایش راندمان این واحدها که کاهش آلاینده های زیست محیطی را نیز در پی داشت، اقدام گردید.

گاز خروجي از بويلر وارد دستگاه گاز فيلتر شده و از آنجا با حرارت 430 درجه سانتي­گراد وارد اولين مرحله از چهار مرحلة كانورتور مي‌گردد. در اين مرحله تقريباً %64 گاز SO2 در حضور كاتاليست پنتااكسيدواناديم به گاز SO3 تبديل مي‌گردد.در فرایند تولید اسید سولفوریک گوگرد گرانول یا کلوخه پس از ذوب به کوره احتراقی هدایت شده و در مجاورت هوای خشک و داغ سوزانده می شود، سپس گاز SO2 تولید شده به راکتور دارای چهار بستر کاتالسیتی هدایت و در مجاورت کاتالیست تبدیل به گاز SO3 می­ شود، اين واكنش بسیار گرمازا بوده و دماي گاز تا 600 درجه سانتی­گراد بالا مي‌رود. جريان گاز پس از خروج از كانورتور طي گذر از يك بويلر، به دماي 430 درجه سانتي­گراد سرد شده و به مرحله دوم كانورتور هدايت مي‌گردد. در اين مرحه درصد تبديل SO2 به SO3 به %85 و دماي گازها به 510 درجه سانتي­گراد مي‌رسد كه ضمن خنك سازي تا 430 درجه سانتي­گراد واكنش در مرحله سوم كانورتور ادامه مي‌يابد و درصد تبديل و دماي گازهاي خروجي اين مرحله به ترتيب به 97% و 480 درجه سانتي­گراد مي‌رسد. ضمن سردسازي مجدد جريان گاز تا 380 درجه سانتي­گراد، اين جريان به مرحله چهارم (مرحله آخر) كانورتور هدايت شده و با پيشرفت واكنش، درصد تبديل به %8/99 مي‌رسد. 2/0 درصد باقيمانده كه قابل تبديل نيست به اتمسفر تخليه مي‌گردد. با كنترل گوگرد در گاز خروجي تا حداكثر 1500PPM ، به سختی می­توان به حد استاندارد رسید و همیشه با مشکل مواجه هست.

در پلنت های دو جذبی عموما سه برج اسید وجود دارد:

برج خشک کن­(Drying Tower)، برج جذب میانی(Intermediate Absorbing Tower)، و برج جذب انتهایی(Final Absorbing Tower). هرکدام از این 3 برج ( تاور) از کربن استیل با یک پوشش داخلی از اجر ضد اسید ساخته شده اند. یک ماده غشایی با اجر با هم اعمال می شوند تا از پوسته کربن استیل در برابر خوردگی برج جلوگیری کند. برج همچنین شامل یک پکینگ سرامیکی ضد اسید می باشد. گاز از انتهای برج وارد می شود و از میان پکینگ که کاملا با یک جریان رو به پایین اسید سولفوریک خیس شده است، به سمت بالا جریان می یابد. گاز از بالای پکینگ بعد از عبور از یک دستگاه حذف ذرات و غبارات از برج خارج می شود. در برج خشک کن یک مش پد(mesh pad) یا حذف کننده ذرات شمعی(candle type) برای حذف قطرات ریز اسید قرار می گیرد. در برج­های جذب ابتدایی و انتهایی، جایی که بار بسیار زیادی از ذرات ریز انتظار می رود، یک جدا کننده ذرات شعی(candle type) کارا خواهد بود. گاز خارج شده از برج نهایی به اتمسفر تخلیه می گردد.اسید جریان یافته به بالای برج توسط یه لوله یا پخش کننده اسید، در داخل برج توزیع می شود. در روش دو جذبی با توجه به اینکه در مرحله ی اول، تبدیل گاز SO2 به SO3 معمولا به طور کامل انجام نمی شود، لذا خروجی گاز برج جذب میانی پس از پیش گرم شدن در یک مبدل حرارتی به بستر پنجم راکتور کاتالیستی هدایت شده و میزان تبدیل تا 99.9 درصد افزایش می یابد. خروجی این بستر به برج جذب نهایی هدایت شده و در مجاورت اسید سولفوریک جذب می­ گردد. با توجه به اینکه واکنش گاز و اسید گرمازا بوده لذا در فرایند تماس اسید و گاز، اسید خروجی از برج به مبدل های حرارتی انتقال و پس از کاهش دما به سیرکولاتور اسید هدایت می­ گردد. در سیرکولاتور نیز غلظت اسید توسط غلظت سنج کنترل و در غلظت 98.5 درصد به طور خودکار به مخازن ذخیره­ی اسید هدایت می­ گردد. گاز خروجی از برج نهایی نیز به منظور اطمینان کامل از عدم آلایندگی زیست محیطی به یک برج جذب از نوع تر (Wet Scrubber) هدایت شده و در تماس با محلول قلیایی خنثی شده و گاز خروجی در حد استاندارد محیط زیست خارج می گردد.

شرکت آرکا گستر امکان ارائه خدمات ذیل در حوزه صنایع اسید سولفوریک را دارد:

1- طراحی و ساخت پلنت تولید اسید سولفوریک به روش جذب تک جذبی و دو جذبی

2- تبدیل واحد های تک جذبی به دو جذبی

3- طراحی و ساخت انواع اسکرابر جهت کاهش آلاینده های خروجی

5- تامین کاتالیست با عمر مفید بالا

اسید سولفوریک اسید سولفوریک