6. đốt hơi quá nhiệt 12. Truyền nhiệt
4.2b. Sơ đồ sản xuất acid sulfuaric từ S của công ty Lurgi (CHLB Đức)
4.1. Giai đoạn oxi hóa lưu huỳnh.
2 2
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý của lò tầng sôi.
1: nồi nấu; 2,4: bơm; 3,7: thiết bị lọc; 5 vòi phun; 6: lò đốt; 8: tháp sấy; 9: nồi hơi- thu hồi.
Lưu huỳnh được đưa vào ngăn thứ nhất của nồi nấu (1). Lưu huỳnh chảy lỏng được bơm (2) đưa qua thiết bị lọc (3) tách tạp chất, rồi vào ngăn 2 của nồi nấu (1), lưu huỳnh chảy lỏng cùng với không khí được bơm (4) đưa qua vòi phun (5) vào lò đốt (6), không khí vào lò đốt phải được lọc qua thiết bị lọc (7) trước lọc chất bẩn vào qua tháp sấy (8) để tách nước bằng H2SO4 . Khử SO2 ra khỏi lò đốt lưu huỳnh có nhiệt độ là 850÷900°C đưa qua nồi hơi - thu hồi (9) để tận dụng nhiệt thừa.
4.2. Làm sạch khí SO2:
Khí SO2 ra lò còn chứa bụi và các tạp chất cần phỉa làm sạch bụi để chúng không phủ lên xúc tác trong thiết bị oxi hóa SO2 khỏi làm bẩn H2SO4 tạo thành.
Người ta dùng xyclon để làm sạch bụi sơ bộ và dùng thiết bị lọc điện để khử hoàn toàn bụi và các tạp chất.
4.3. Ðiều chế H2SO4 theo phương pháp tiếp xúc:
Hỗn hợp khí SO2 khô và sạch có hàm lượng SO2 khoảng 7÷7,5% ,nhiệt độ 45÷50°C, được đưa sang công đoạn điều chế H2SO4 . Công đoạn này gồm 2 giai đoạn: oxi hóa SO2 và hấp thụ SO3.
4.3.1. Giai đoạn oxi hóa SO2
Phản ứng oxi hóa SO2 xảy ra tốt nhất ở nhiệt độ 440°C, chất xúc tác có thành phần chủ yếu là V2O5.
Hình 3.3.1. Sơ đồ lưu trình oxi hóa khử khí Sunfuarơ.
1: máy nén; 2:thiết bị lọc khí; 3: thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm; 4: tháp tiếp xúc; 5: thiết bị làm sạch bằng nước; 6,7: thiết bị hấp thụ khí; 8: thùng tách bọt; 9: tháp hấp
thụ khí SO2.
Hỗn hợp khí nén (1) qua thiết bị lọc (2) đi vào thiết bị truyền nhiệt kiểu ống chùm (3) nhiệt độ 230 ÷ 240°C, ở thiết bị tiếp xúc (4) nhiệt độ tăng lên 415 ÷ 418°C. Khí đi vào lớp xúc tác chuyển hóa SO2 thành SO3 đạt 98%.
4.3.2. Giai đoạn hấp thụ SO3:
Hỗn hợp khí SO3 ở thiết bị tiếp xúc (4) đi vào thiết bị làm sạch (5) nhiệt độ hạ xuống 60°C, rồi vào hệ thống hấp thụ SO3 (Các tháp (6), (7)) điều chế oleum nồng độ 18,5÷20%. Sau khi ra khỏi tháp, nồng độ acid lên tới 98,7 ÷ 99%.
Khí ra khỏi hệ thống hấp thụ còn chứa một ít SO2 và bọt H2SO4 nên cần phải đưa qua thùng tách bọt (8) để giữ acid lại, rồi vào tháp đệm (9), dùng dung dịch NH4OH để hấp thụ SO2 sản phẩm của quá trình này là các muối (NH4)2SO3, NH4HSO3 và (NH4)2SO4.
4.3.3. Hai dây chuyền theo phương pháp tiếp xúc.
* Dây chuyền tiếp xúc và hấp thụ 1 lần (tiếp xúc đơn):
Dây chuyền tiếp xúc đơn được áp dụng phổ biến trước năm 1970 với hiệu suất chuyển hóa SO2 thành SO3 chỉ đạt 98%. Lượng SO2 không chuyển hóa bị thải vào khí quyển, gây ô nhiễm môi trường.
* Dây chuyền tiếp xúc và hấp thụ 2 lần (tiếp xúc kép):
Từ năm 1970 đến nay, do những quy định nghiêm ngặt của quốc tế về bảo vệ môi trường, dây chuyền tiếp xúc đơn dần dần bị loại bỏ và thay vào đó là dây chuyền tiếp xúc kép với hiệu suất chuyển hóa SO2 đạt từ 99,5% - 99,9%. Với dây chuyền này, lượng SO2 trong khí thải được bảo đảm nằm trong giới hạn cho phép khoảng 500 mg/m3, mù acid sulfuric đạt 35 mg/m3 (®ạt theo tiêu chuẩn TCVN 5939 - 1995: tiêu chuẩn khí thải công nghiệp). Điển hình là các quy trình công nghệ tiếp
xúc kép của MONSANTO, NORAM - CECEBE...