طراحی و اجرای واحد اسید سولفوریک

یکی از پر مصرف­ترین مواد شیمیایی در جهان اسید سولفوریک است، بسیاری از مواد شیمیایی مهم از قبیل اسید کلریدریک، اسید فسفریک، اسید نیتریک و یا بسیاری از کودهای شیمیایی با استفاده از اسید سولفوریک تولید می­گردند.همچنین در بسیاری از صنایع تولید کننده مواد آلی از قبیل انواع روغن­ها و نیز جهت استخراج انواع مواد معدنی از قبیل روی، آلومینیوم، منیزیم و... نیز از اسید سولفوریک استفاده می­شود.
در حدود یک سوم وزن اسیدسولفوریک با غلظت 98% را گوگرد تشکیل می­دهد و الباقی آن­را آب و اکسیژن. این مسئله موجب گردیده اکثراً در مکان یابی واحدهای تولیدی، این واحد را در نزدیکی محل مصرف آن انتخاب نمایند زیرا به این وسیله می­‌توان هزینه­ های حمل را تا بیش از30% کاهش داد .
شرح فرآیند:
در فرآیند تولید اسید سولفوریک به روش فوق ابتدا گوگرد توسط کویل­‌های بخار ذوب گردیده ودرون حوضچه­ هایی بصورت مذاب ذخیره می­‌گردد. سپس به مشعلی که درون کوره نصب شده تزریق می­گردد و همراه با اکسیژن موجود در هوای دمیده شده در مشعل، می­سوزد.
در این واکنش گرمای بسیار زیادی ایجاد می­شود و دمای کوره را تا حدود900 درجه سانتی­گراد افزایش می­دهد.
گازSO2تولیدی باید خنک شود، این عملیات توسط بویلر به عنوان یک مبدل حرارتی صورت می­پذیرد. بطوری که دمای گاز خروجی را تا حدود 430 درجه سانتی­گراد کاهش می­دهد. طی این عملیات میزان زیادی بخار نیز تولید خواهد شد که می­توان قسمتی از این بخار را صرف مذاب نمودن گوگرد نمود. همچنین می­توان از باقیمانده بخار این قسمت و نیز بخاری که از سایر بخش­های این فرآیند تولید می­شود به تولید برق پرداخت یا به مصرف دیگری رساند.
جریان گازی خنک شده حاویSO2به درون یک فیلتر شنی هدایت می­شود. در این فیلتر گوگردی که در کوره واکنش نداده‌است از جریان گازی حذف می­شود. گوگرد جذب شده در فیلتر با توجه به دمای بالای گاز و نیز اکسیژن اضافی موجود در جریان گازی مشتعل شده وبهSO2تبدیل می­گردد.
جریان گاز پس از عبور از گاز فیلتر وارد بستر اول کاتالیستی داخل کانورتور شده و با راندمان حدود 65%با اکسیژن موجود واکنش داده و به3SOتبدیل می­گردد
در این مرحله نیز گرمای زیادی تولید می­گردد که منجر به افزایش دمای جریان گاز شده و آن­را تا حدود 600 درجه سانتی­گراد افزایش می­دهد. این جریان جهت تکمیل تبدیلSO2بهSO3 می‌بایست از 3 بستر کاتالیستی دیگر در کانورتور عبور نماید، لذا پس از خروج از کانورتور توسط یکسری مبدل حرارتی خنک شده و مجدداً وارد بستر بعدی می­گردد. این تبادل گرمایی می­تواند توسط بویلر، سوپرهیتر، اکونومایزر و یا مبدل حرارتی ساده (تبادل با هوا)انجام گیرد. در برخی از فرایند ها که از روش دو جذبه به تولید این محصول می پردازند ، گاز خروجی از بستر دوم را به یک برج جذب انتقال داده تا SO3 های تولید شده جذب گردد و سپس جریان گازی دوباره به داخل کنورتور رفته و تا الباقی واکنش تکمیل گردد.
پس از طی این مرحله و خروج جریان گازی از بستر چهارم تقریباً تمامیSO2موجود بهSO3تبدیل شده و پس از خنک سازی توسط یک مبدل حرارتی وارد واحد جذب می­گردد. در این واحد SO3درون یکسری برج جذب که در آن­ها اسید سولفوریک غلیظ سیرکولاسیون می­شود جذب شده سپس با اضافه کردن تدریجی آب به این جریان، اسید با غلظت 98.5% تولید می­گردد.
گرمای تولیدی در این مرحله توسط یکسری مبدل حرارتی دفع گردیده یا به مصرف دیگری می­رسد. نکته قابل توجه آنست که در این فرآیند میزان قابل توجهی انرژی تولید می­گردد که می­توان از آن برای تولید برق استفاده نمود. از این طریق می­توان تا 2 برابر میزان برق مصرفی واحد برق تولید نموده و از انرژی موجود استفاده بهینه کرد که موجب می­­شود میزان قابل توجهی از هزینه­ های تولید پوشش داده شود. متاسفانه هم­اکنون در اکثر واحدهای داخلی این انرژی هدر رفته و از آن استفاده­ای نمی­شود.