Мокрый сернокислотный процесс
Мокрый сернокислотный процесс ( процесс WSA газа ) представляет собой процесс десульфурации . После того, как датская компания Haldor Topsoe представила эту технологию в 1987 году, она была признана процессом извлечения серы из различных технологических газов в виде серной кислоты технического качества (H 2 SO 4 ) с одновременным производством пара высокого давления. Процесс WSA может применяться во всех отраслях промышленности, где удаление серы представляет проблему.
Процесс мокрого катализа используется для переработки серосодержащих потоков, таких как: [1]
- H 2 S, Газ очистки аминного газа например, из установки
- Отходящий газ из отпарной колонны кислой воды (SWS)
- Отходящие газы от Rectisol
- Отработанная кислота с установки алкилирования
- Клаус обрабатывает хвостовой газ
- Тяжелый остаток или нефтяном коксе отходящий газ котла, работающего на
- Дымовые газы котлов различных процессов десульфурации дымовых газов SNOX
- Металлургический технологический газ
- Производство серной кислоты
Процесс
[ редактировать ]
- Основные реакции в процессе WSA
- Горение : 2 H 2 S + 3 O 2 ⇌ 2 H 2 O + 2 SO 2 (-1036 кДж/моль).
- Окисление : 2 SO 2 + O 2 ⇌ 2 SO 3 (-198 кДж/моль) [в присутствии на основе оксида ванадия (V) катализатора ]
- Гидратация : SO 3 + H 2 O ⇌ H 2 SO 4 (г) (-101 кДж/моль)
- Конденсация : H 2 SO 4 (г) ⇌ H 2 SO 4 (ж) (-90 кДж/моль)
Энергия, выделяющаяся в результате вышеупомянутых реакций, используется для производства пара. На тонну кислоты производится примерно 2–3 тонны пара высокого давления.
Промышленное применение
[ редактировать ]Отрасли, где установлены технологические установки WSA:
- Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность
- Металлургическая промышленность
- Угольная промышленность ( коксование и газификация )
- Энергетика
- Вискозная промышленность
- Сернокислотная промышленность
WSA для газификаторов
[ редактировать ]Кислый газ, поступающий из Rectisol , Selexol , установки очистки газа амина или аналогичной установки, установленной после газификатора, содержит H 2 S, COS и углеводороды помимо CO 2 . Раньше эти газы выбрасывались в атмосферу , но теперь кислый газ требует очистки, чтобы не влиять на окружающую среду выбросами SO 2 . Процесс WSA обеспечивает высокую степень извлечения серы и рекуперацию тепла для производства пара. Скорость рекуперации тепла высока, а потребление охлаждающей воды низкое, что экономит ресурсы. [2]
Примеры процесса WSA для газификации
[ редактировать ]Пример 1:
- Расход сырьевого газа: 14 000 Нм 3 /час
- Состав [об. %]: 5,8 % H 2 S, 1,2 % COS, 9,7 % HC и 77,4 % CO 2
- Концентрация SOx [об. %]: 1,58 %
- H 2 SO 4 : 106 тонн в день Производство
- Производительность пара: 53 тонны/час
- Расход охлаждающей воды: 8 м 3 /тонна кислоты (дельта Т = 10 °C)
- Расход топлива: 1000 Нм 3 /ч (LHV = 2821 ккал/Нм 3 )
Пример 2: Завод по производству серы в Китае будет построен совместно с заводом по производству аммиака , производящим 500 килотонн аммиака в год для производства удобрений. [3]
Регенерация отработанной кислоты и производство серной кислоты
[ редактировать ]Процесс WSA также можно использовать для производства серной кислоты путем сжигания серы или регенерации отработанной кислоты, например, на алкилирования установках . Процессы мокрого катализа отличаются от других контактных сернокислотных процессов тем, что исходный газ содержит избыточную влагу при контакте с катализатором. Триоксид серы, образующийся в результате каталитического окисления диоксида серы, мгновенно реагирует с влагой с образованием серной кислоты в паровой фазе в степени, определяемой температурой . Жидкая кислота в дальнейшем образуется за счет конденсации паров серной кислоты, а не за счет абсорбции триоксида серы в концентрированной серной кислоте, как в контактных процессах на основе сухих газов.
Концентрация образующейся кислоты зависит от соотношения H 2 O:SO 3 в каталитически конвертируемых газах и от температуры конденсации. [4] [5]
Газы сгорания охлаждаются до температуры на входе в конвертер около 420–440 °C. Обработка этих влажных газов на обычной установке холодного контакта газа (DCDA) потребует охлаждения и сушки газа для удаления всей влаги. Таким образом, процесс WSA в большинстве случаев является более экономичным способом производства серной кислоты.
Около 80–85% мировой добычи серы используется для производства серной кислоты. 50% производимой в мире серной кислоты используется в производстве удобрений, в основном для перевода фосфатов в водорастворимые формы. согласно Руководству по удобрениям, опубликованному совместно Организацией Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) и Международным центром разработки удобрений. [6]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гэри, Дж. Х. и Хандверк, GE (1984). Технология и экономика нефтепереработки (2-е изд.). Марсель Деккер, Inc. ISBN 0-8247-7150-8 .
- ^ ТОПСЕ. «Серная кислота | Влажный газ Серная кислота (WSA) | H2SO4 | Хальдор Топсе» . www.topsoe.com . Проверено 12 июня 2022 г.
- ^ [1] ; Мировое топливо
- ^ Извлечение серы; (2007). Принципы процесса извлечения серы с помощью процесса WSA.). Дания: Йенс Кристен Лаурсен, Haldor Topsoe A/S. Перепечатано из журнала Hydrocarbonengineering, август 2007 г.
- ^ УВЧ-шлифовальный станок; Х. Фишер; У. Роте; Р. Кола (1984). Сера, диоксид серы и серная кислота (1-е изд.). Британская серная корпорация с ограниченной ответственностью. ISBN 0-902777-64-5 .
- ^ [2] ; (июль 2008 г.). IFDC ВНИМАНИЕ НА УДОБРЕНИЯХ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ, выпуск 4; Глобальная нехватка серной кислоты способствует росту цен на удобрения. Архивировано 6 января 2009 г., в Wayback Machine.