Hình 3.3.3 Sơ đồ một nhà máy sản xuất acid sulfuric thông thường hiện nay trên thế giới, với công nghệ đốt lưu huỳnh và tiếp xúc kép.
6.1. Vấn dề thu hồi nhiệt thải.
Trong sản xuất H2SO4 theo phương pháp đốt lưu huỳnh, khoảng 98% năng lượng đưa vào là năng lượng hóa học tự có của các chất tham gia phản ứng. Phần nhiệt còn lại được đưa vào qua hệ thống quạt, dưới dạng năng lượng nén. Trong chu trình sản xuất thông thường, khoảng 57,5% tổng năng lượng được thu hồi ở dạng hơi cao áp, khoảng 3% mất đi cùng khí đuôi qua ống khói, 0,5% mất đi ở dạng nhiệt lượng của acid thành phẩm, 39% bị mất đi ở dạng nhiệt thải trong hệ thống làm lạnh acid. Các tỷ lệ nói trên có thể thay đổi theo hàm lượng SO2 trong khí đầu ra của lò đốt lưu huỳnh, nhưng nói chung chúng có xu hướng được giữ nguyên.
Hình 5. Ống khói cao…gây ô nhiễm môi trường.
Thách thức quan trọng đối với việc cải tiến công nghệ sản xuất acid sulfuric là thu hồi và sử dụng một cách thích hợp 39% năng lượng tích lũy ở dạng nhiệt thải. Nhiệt năng này có thể được sử dụng cho những mục đích sau:
• Sản xuất nước nóng cho hệ thống cung cấp nước nóng sinh hoạt ở địa phương
• Sản xuất nước nóng cung cấp cho các cơ sở sản xuất liền kề
Nếu thu hồi và sử dụng được các nguồn nhiệt thải trên thì sẽ tận dụng được toàn bộ nhiệt phản ứng của dây chuyền sản xuất acid sulfuric.
Tuy nhiên, vấn đề là phải tìm ra những vật liệu thích hợp để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt có hiệu quả cao và có khả năng vận hành lâu dài trong môi trường ăn mòn mạnh. Điều kiện đối với các vật liệu này là ở mặt tiếp xúc với acid phải chịu được cả acid sulfuric ở 160 - 190 oC có nồng độ 94 - 99%, còn ở mặt tiếp xúc với nước phải chịu được áp suất của nước nồi hơi đến 0,5-1 MPa. Các thiết bị trao đổi nhiệt có thể có các chi tiết như ống xoắn ruột gà bằng teflon, bình trao đổi nhiệt bằng thủy tinh, thép không gỉ, có hoặc không có anot bảo vệ. Trên thực tế, một số công ty chế tạo thiết bị sản xuất hóa chất trên thế giới đã tìm ra những vật liệu có khả năng chống ăn mòn đặc biệt, với tốc độ ăn mòn có thể chấp nhận được (ví dụ 0,1 mm/năm trong điều kiện không được bảo vệ bằng anot hy sinh) đối với phạm vi nồng độ H2SO4 95 - 100%. Giá những vật liệu này cũng ở mức hợp lý.