Specifica tecnica per la produzione di acido solforico su media-scala combinata con sistemi di recupero del calore di scarto e di generazione di energia con turbine a vapore.
L'impianto di acido solforico da 300 TPD è un sistema integrato
Un impianto di acido solforico da 300 TPD è un impianto di produzione chimica industriale di media-scala che richiede una progettazione coordinata della reazione, del trattamento del gas, dell'assorbimento dell'acido, del recupero del calore e dei sistemi di utilità. Quando si include una turbina a vapore per la generazione di elettricità, il progetto diventa più di una linea di produzione convenzionale di acido solforico. Il processo deve essere progettato per recuperare il calore utilizzabile dai gas di processo ad alta-temperatura e dalle reazioni chimiche, convertire questo calore in vapore e quindi fornire vapore a un sistema generatore di turbina-. Pertanto, la capacità dell’impianto, il bilancio termico e la produzione di energia dovrebbero essere valutati insieme durante la fase di progettazione iniziale.
La materia prima determina la configurazione del processo
Il primo parametro tecnico da confermare è l'origine e la composizione della materia prima contenente zolfo-. L'acido solforico può essere prodotto da zolfo elementare o da gas contenenti zolfo- generati da processi metallurgici e altri processi industriali. Un impianto che brucia zolfo-ha un percorso di preparazione del mangime relativamente diretto, mentre gli impianti che utilizzano pirite o gas di scarico metallurgici-richiedono sistemi aggiuntivi di pulizia e condizionamento del gas. La composizione del mangime influisce direttamente sulla concentrazione di SO₂, sul volume del gas, sul carico di impurità, sul dimensionamento dell'attrezzatura e sulla configurazione complessiva del processo. Pertanto, una capacità di 300 TPD da sola non è sufficiente a definire l’impianto completo.
Ripartizione delle fasi di produzione principali
| Fase del processo | Principio chimico/fisico | Considerazioni chiave sulla progettazione e sulle apparecchiature |
|---|---|---|
| 03. Generazione SO₂ | S + O₂ → SO₂ (Esotermico) | Filtrazione dello zolfo fuso, fornitura di aria di combustione, configurazione del forno per lo zolfo e ottimizzazione della composizione del gas in base alle materie prime. |
| 04. Conversione catalitica | 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (Esotermico) | Convertitore V₂O₅ multi-letto con raffreddamento del gas inter-per massimizzare l'efficienza di conversione di SO₂ e prevenire il surriscaldamento del catalizzatore. |
| 05. Assorbimento di SO₃ | SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (tramite circuito H₂SO₄) | Torri di assorbimento, pompe di circolazione, raffreddatori di acido ed eliminatori di nebbia ad alta-efficienza per prevenire la formazione di pennacchi di acido. |
| 06. Recupero del calore di scarto | Energia termica → Vapore ad alta-pressione | Caldaie per il calore di recupero posizionate dopo gli stadi del forno e del convertitore per catturare il calore di reazione per la generazione di energia di processo. |
Produzione di energia tramite turbine a vapore
Quando è richiesta la produzione di energia elettrica, il vapore generato dal sistema di recupero del calore viene fornito ad una turbina a vapore collegata ad un generatore elettrico. La turbina espande il vapore e converte parte della sua energia termica e di pressione in energia meccanica, che viene poi convertita in energia elettrica dal generatore. La potenza effettiva dipende dalla velocità di produzione del vapore, dalla pressione e dalla temperatura del vapore, dall'efficienza della turbina, dalla pressione di scarico e dalle condizioni operative dell'intero impianto di acido solforico. Pertanto, la produzione elettrica prevista dovrebbe essere calcolata da un bilancio completo di calore e vapore piuttosto che stimata solo dalla capacità di acido solforico.
Bilancio combinato di calore ed energia
L'integrazione del processo dell'acido solforico e della turbina a vapore richiede un bilancio energetico dettagliato. L’aumento del recupero di calore può aumentare la generazione di vapore, ma la pressione e la temperatura del vapore devono rimanere compatibili con il progetto della turbina. Allo stesso tempo, l'impianto può avere esigenze interne di vapore per la fusione dello zolfo, il riscaldamento, la circolazione del processo o altre utilità. Una configurazione adeguata dovrebbe determinare la quantità di vapore disponibile per la generazione di energia dopo aver soddisfatto i requisiti essenziali del processo. Ciò impedisce che il sistema della turbina venga progettato attorno a un surplus di vapore irrealistico.
La pulizia del gas e il controllo della nebbia acida influiscono sulle prestazioni
La qualità del gas di processo è una considerazione importante, soprattutto quando la materia prima contiene impurità. Polvere, metalli, umidità e altri contaminanti possono influenzare le prestazioni del catalizzatore, i tassi di corrosione e le apparecchiature a valle. La sezione di trattamento del gas può quindi comprendere fasi di filtrazione, lavaggio, essiccazione o altre fasi di purificazione a seconda della materia prima.
La sezione di assorbimento richiede inoltre un'efficace separazione delle nebbie acide prima dello scarico del gas trattato. Questi sistemi dovrebbero essere progettati in base alla composizione effettiva del mangime e ai requisiti ambientali del sito di installazione.
Matrice delle specifiche delle apparecchiature principali (impianto integrato da 300 TPD)
| Isola delle piante | Articoli dell'attrezzatura principale inclusi |
|---|---|
| Nucleo di produzione di acido | Ricevimento/stoccaggio dello zolfo, fonditore di zolfo e filtri fogliari, ventilatore dell'aria di combustione, forno per zolfo, convertitore catalitico, scambiatori di calore interpass, torri di assorbimento, pompe di circolazione dell'acido, raffreddatori di acidi, eliminatori di nebbia, serbatoi di stoccaggio del prodotto. |
| Energia e isola termica | Caldaia per il calore di recupero, corpo cilindrico, surriscaldatori, tubazioni del vapore ad alta-pressione, turbina a vapore, generatore elettrico trifase, condensatore di vapore/torre di raffreddamento, pompe dell'acqua di alimentazione. |
| Sistemi ausiliari | Trattamento dell'acqua demineralizzata, unità aria strumentale, scrubber del gas di coda, sistema di controllo dell'impianto (DCS), sincronizzazione dell'energia e quadri di distribuzione. |










