Mae proses "trawsnewid dwbl, amsugno dwbl" cynhyrchiad asid sylffwrig yn dal i gynhyrchu nwy cynffon sy'n cynnwys SO₂ (500-1000mg/m³ yn nodweddiadol). Mae allyriadau uniongyrchol yn achosi glaw asid yn hawdd, felly mae triniaeth nwy cynffon yn hanfodol ar gyfer y broses gyswllt.
Pretreatment Deunydd Crai: Tynnu amhureddau i sicrhau sefydlogrwydd proses dilynol
Y cam cyntaf yn y broses gyswllt ar gyfer cynhyrchu asid sylffwrig yw pretreatment deunydd crai, a'i nod craidd yw tynnu amhureddau o ddeunyddiau crai er mwyn osgoi gwenwyno catalydd, cyrydiad offer, neu burdeb cynnyrch is -safonol mewn prosesau dilynol. Mae'r dulliau pretreatment yn amrywio'n sylweddol yn dibynnu ar y deunyddiau crai: os defnyddir sylffwr fel y deunydd crai, anfonir sylffwr solet yn gyntaf i danc toddi a'i doddi i sylffwr hylifol ar dymheredd o 130-150 gradd.
Yna, mae amhureddau mecanyddol (fel gwaddod a gronynnau carbon) yn cael eu tynnu trwy hidlydd, ac mae gronynnau mân yn cael eu gwahanu ymhellach gan wahanydd seiclon i sicrhau bod purdeb sylffwr sy'n dod i mewn i'r cam nesaf yn fwy na neu'n hafal i 99.9%. Os mabwysiadir pyrite (prif gydran FES₂), mae angen iddo fynd trwy brosesau malu a sgrinio yn gyntaf i dorri pyrite yn ronynnau unffurf o 8-15mm. Ar yr un pryd, mae amhureddau metel fel ffeilio haearn yn cael eu tynnu gan wahanydd magnetig i atal ocsidau haearn a gynhyrchir wrth rostio dilynol rhag cadw at wal fewnol offer neu blocio piblinellau. Os yw'r deunydd crai yn mwyndoddi nwy ffliw (fel nwy ffliw sy'n cynnwys SO₂ a gynhyrchir yn y broses mwyndoddi o gopr, plwm, a sinc), mae angen perfformio tynnu llwch yn gyntaf (gan ddefnyddio gwaddodydd electrostatig neu hidlydd bag i gael gwared ar ronynnau llwch), gan dynnu metwrydd fel medrus, a thynnu nean, a thynnu trwm, a thynnu trwm, a thynnu, a thynnu niwl, a metrol, a thynnu, a thynnu nean, a thynnu trwm, a thynnu'n drwm, yn symud yn drwm, yn symud yn drwm, yn symud yn drwm. ac ati gan ddefnyddio arsugniad carbon wedi'i actifadu neu ddull cyfnewid resin chelating) i atal amhureddau yn y nwy ffliw rhag effeithio ar weithgaredd catalydd. Mae ansawdd pretreatment deunydd crai yn pennu sefydlogrwydd prosesau dilynol yn uniongyrchol. Er enghraifft, os yw'r cynnwys arsenig mewn pyrite yn rhy uchel, bydd yn achosi gwenwyn parhaol o'r catalydd vanadium dilynol. Felly, rhaid i'r cyswllt pretreatment reoli'r cynnwys amhuredd yn llym, fel arfer yn gofyn am gynnwys elfennau niweidiol fel arsenig a seleniwm mewn deunyddiau crai i fod yn llai na neu'n hafal i 0.05%.
Paratoi Sylffwr Deuocsid: Cyswllt Ymateb Craidd i Gynhyrchu Deunyddiau Crai Proses Allweddol
Sylffwr deuocsid (SO₂) yw'r deunydd crai canolradd craidd ar gyfer cynhyrchu asid sylffwrig trwy'r broses gyswllt. Mae'r ddolen baratoi yn gofyn am ddewis y llwybr proses cyfatebol yn ôl y math o ddeunydd crai i sicrhau bod allbwn a phurdeb SO₂ yn diwallu anghenion ocsidiad dilynol. Pan ddefnyddir sylffwr fel y deunydd crai, anfonir y sylffwr hylif mireinio at losgwr sylffwr, wedi'i gymysgu ag aer cywasgedig sydd wedi'i sychu (gan ddefnyddio asid sylffwrig dwys i'w sychu er mwyn osgoi lleithder sy'n effeithio gwres.
Gall cyfradd trosi'r adwaith hwn gyrraedd dros 99.8%, ac mae crynodiad y nwy SO₂ a gynhyrchir oddeutu 10%-12%(ffracsiwn cyfaint). Yn y cyfamser, gellir defnyddio'r gwres a ryddhawyd i gynhyrchu stêm ar gyfer adfer ynni. Os defnyddir pyrite fel y deunydd crai, anfonir y gronynnau pyrite pretreated i roaster gwely hylifedig (ffwrnais berwi), a chaiff adwaith rhostio ei wneud gydag aer gormodol ar dymheredd o 650-850 gradd: 4fes₂ + 11 o₂ → 2fe₂o₃ {{} {}}. Yn ystod y broses rostio, rhaid i'r gyfradd llif aer gael ei rheoli gan gefnogwr i gadw'r gronynnau pyrite mewn cyflwr berwedig, gan sicrhau ymateb digonol. Mae crynodiad yr SO₂ a gynhyrchir tua 7%-9%, a gellir adfer yr ocsid haearn sgil-gynnyrch (SLAG) fel deunydd crai ar gyfer gwneud haearn. Ar gyfer mwyndoddi deunyddiau crai nwy ffliw, anfonir y nwy ffliw pretreated i dwr desorption, ac mae'r SO₂ crynodiad isel (1%-5%fel arfer) yn y nwy ffliw wedi'i grynhoi i 8%-10%trwy broses desorption asid sylffwrig gwanedig neu byrolysis, sy'n cwrdd â gofyniad crynodiad SO₂ ar gyfer castelliant dilynol. Waeth bynnag y deunydd crai a ddefnyddir, rhaid i'r nwy SO₂ a gynhyrchir gael ei oeri gan foeler gwres gwastraff (o radd 800-1000 i 300-400 gradd), ac mae gwres yn cael ei adfer i gynhyrchu stêm pwysedd canolig, sydd nid yn unig yn lleihau gofynion gwrthiant gwres offer dilynol ond hefyd yn gwireddu ailgylchu egni.
Ocsidiad catalytig sylffwr deuocsid: craidd y broses gyswllt i wireddu trosi o SO₂ i SO₃
Ocsidiad catalytig sylffwr deuocsid yw'r cyswllt craidd yn y broses gyswllt ar gyfer cynhyrchu asid sylffwrig. Ei hanfod yw ocsideiddio SO₂ i sylffwr trocsid (SO₃) o dan weithred catalydd, ac mae cyfradd trosi'r adwaith hwn yn pennu allbwn asid sylffwrig a dangosyddion allyriadau gwacáu yn uniongyrchol. Ar hyn o bryd, defnyddir catalyddion vanadium (prif gydran V₂o₅, cludwr SIO₂, hyrwyddwyr K₂so₄ a Na₂so₄) yn helaeth mewn diwydiant oherwydd eu gweithgaredd uchel, detholusrwydd da, a bywyd gwasanaeth hir (3-5 oed fel arfer). Gwneir yr adwaith mewn trawsnewidydd (adweithydd gwely sefydlog adiabatig aml-gam) gan ddefnyddio'r broses "trosiad dau gam ac amsugno dau gam": yn ystod y trawsnewidiad cyntaf, mae'r nwy So₂ wedi'i oeri (sy'n cynnwys O₂) yn mynd i mewn i wely catalydd cyntaf y trawsnewidydd, ac mae'r adwaith yn digwydd ar dymheredd o 4s ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ ⇌ ⇌. Gan fod yr adwaith hwn yn ecsothermig, bydd tymheredd y gwely yn codi i radd 550-600, gan fynd y tu hwnt i dymheredd gweithredol gorau'r catalydd. Felly, rhaid i'r nwy gael ei oeri i 400-420 gradd trwy gyfnewidydd gwres canolraddol cyn mynd i mewn i'r ail wely catalydd i gael ymateb pellach. Gall cyfanswm cyfradd trosi'r trawsnewidiad cyntaf gyrraedd 90%-95%.
Yn dilyn hynny, mae'r nwy sy'n cynnwys SO₃ yn mynd i mewn i'r twr amsugno cyntaf (gan ddefnyddio 98.3% asid sylffwrig dwys i amsugno SO₃) i gael gwared ar y rhan fwyaf o'r SO₃, gan osgoi ffurfio niwl asid yn ystod y broses oeri ddilynol. Mae'r nwy SO₂ heb ymateb (crynodiad tua 0.5%-1%) yn cael ei gynhesu eto i tua 400 gradd trwy gyfnewidydd gwres ac yn mynd i mewn i drydydd a phedwerydd gwely catalydd y trawsnewidydd ar gyfer yr ail drosiad, gyda'r gyfradd trosi wedi cynyddu ymhellach i dros 99.5%. Mae'r broses hon i bob pwrpas yn rheoli tymheredd yr adwaith o fewn yr ystod gweithgaredd catalydd (400-600 gradd) trwy adweithiau wedi'u segmentu a chyfnewid gwres canolradd, wrth osgoi'r adwaith i'r gwrthwyneb pan fydd SO₃ yn gymysg â SO₂ ac O₂ heb ymateb. Yn ogystal, mae angen rheolaeth lem ar gynnwys amhuredd mewn deunyddiau crai ar gyfer defnyddio catalyddion. Bydd elfennau fel arsenig, seleniwm a fflworin yn cadw at arwyneb y catalydd, yn rhwystro'r canolfannau actif, ac yn achosi dadactifadu catalydd. Felly, rhaid profi'r gweithgaredd catalydd yn rheolaidd, a phan fydd y gyfradd trosi yn gostwng o dan 95%, mae angen disodli'r catalydd.
Amsugno trocsid sylffwr: osgoi ffurfio niwl asid a pharatoi asid sylffwrig yn effeithlon
Mae amsugno sylffwr trocsid (SO₃) yn gam allweddol wrth drosi SO₃ a gynhyrchir gan ocsidiad catalytig yn asid sylffwrig. Ei her graidd yw osgoi cyswllt uniongyrchol rhwng SO₃ a dŵr i ffurfio niwl asid (So₃ + H₂o → H₂so₄, mae'r adwaith hwn yn exothermig iawn ac yn hawdd achosi anwedd asid sylffwrig i gyddwyso i ddefnynnau bach sy'n anodd eu dal). Felly, mae asid sylffwrig crynodedig 98.3% yn cael ei ddefnyddio'n gyffredin fel yr amsugnwr mewn diwydiant. Y crynodiad hwn o asid sylffwrig sydd â'r effeithlonrwydd amsugno uchaf ar gyfer SO₃ ac nid yw'n dueddol o ffurfio niwl asid. Gwneir y broses amsugno mewn twr amsugno (fel arfer twr wedi'i bacio neu dwr cap swigen): y nwy SO₃ (tymheredd tua 150-200 gradd) ar ôl i'r trawsnewidiad cyntaf fynd i mewn o waelod y twr amsugno ac mae'n cysylltu yn wrthgyferbyniol â 98.3% o asid sylffwrig canolog wedi'i sbraod o ben y twr. Mae SO₃ yn hydoddi yn yr asid sylffwrig crynodedig i ffurfio asid sylffwrig mwy crynodedig (crynodiad hyd at dros 99.5%) neu asid sylffwrig ffumio (asid sylffwrig sy'n cynnwys SO₃ am ddim, crynodiad wedi'i fynegi fel ffracsiwn màs o SO₃, fel arfer 20%-65%).
Yn y twr amsugno, rhaid rheoli dwysedd chwistrell (fel arfer 15-25m³/(m² · h)) a chyfradd llif nwy (0.5-1.0m/s) i sicrhau digon o gyswllt nwy-hylif. Ar yr un pryd, defnyddir demister (fel demister ffibr) wedi'i osod yn y twr i gael gwared ar ddefnynnau asid sylffwrig sydd wedi'u ffrwyno yn y nwy, gan osgoi cyrydiad yr offer dilynol. Os oes angen cynhyrchu'r asid sylffwrig gwanedig (megis crynodiad 70% ar gyfer piclo metel), gellir anfon yr asid sylffwrig crynodedig a gynhyrchir trwy amsugno i danc gwanhau, ac ychwanegir dŵr demineralized yn araf o dan amodau troi (fe'i gwaharddir yn llwyr i ychwanegu dŵr yn uniongyrchol at asid sylffwrig crynodedig i atal berwi). Rheolir y tymheredd gwanhau i beidio â bod yn fwy na 60 gradd, ac mae'r crynodiad yn cael ei fonitro mewn amser real gan fesurydd crynodiad ar-lein. Ar ôl cyrraedd y gwerth targed, mae'n cael ei anfon i'r tanc storio cynnyrch gorffenedig. Ar gyfer cynhyrchu asid sylffwrig ffiwio, rhaid ychwanegu twr cynhyrchu asid sylffwrig ffuglog ar ôl y twr amsugno i gysylltu ymhellach â nwy SO₃ gyda 98.3% asid sylffwrig crynodedig, fel bod y cynnwys SO₃ rhad ac am ddim yn cwrdd â'r gofynion dylunio. Mae rheoli paramedrau gweithredu yn y cyswllt amsugno yn hanfodol. Er enghraifft, os yw'r tymheredd amsugnol yn rhy uchel, bydd hydoddedd SO₃ yn lleihau; Os yw'r tymheredd yn rhy isel, bydd y gludedd toddiant yn cynyddu, gan effeithio ar effeithlonrwydd amsugno. Felly, mae'r tymheredd amsugnol fel arfer yn cael ei reoli ar 40-60 gradd trwy oerach asid. Ar yr un pryd, rhaid cynnal pwysau'r twr amsugno ar bwysedd negyddol bach (-50 i -100pa) i atal gollyngiadau nwy SO₃.
Mireinio Cynnyrch: Addasu crynodiad a phurdeb yn ôl gofynion i lawr yr afon
Craidd y cyswllt mireinio cynnyrch yw addasu crynodiad a chael gwared ar amhureddau'r asid sylffwrig a gynhyrchir yn y cyswllt amsugno yn unol â gwahanol anghenion diwydiannau i lawr yr afon, gan sicrhau bod y cynnyrch yn cwrdd â'r safonau diwydiannol cyfatebol. Y cyntaf yw addasiad crynodiad: Os yw'r galw i lawr yr afon yn asid sylffwrig crynodedig 98% diwydiannol (a ddefnyddir wrth gynhyrchu gwrtaith, megis gweithgynhyrchu ffosffad diammoniwm), mae'r asid sylffwrig crynodedig 99.5% a gynhyrchir gan amsugno yn cael ei anfon i dwr crynodiad, wedi'i wresogi gan ddŵr isel, i ddŵr isel, i mewn i stêm isel, ei gynhyrfu, ei gynhyrfu i. 98%. Os yw'r galw yn 70% o asid sylffwrig gwanedig (a ddefnyddir wrth biclo metel yn y diwydiant haearn a dur i gael gwared ar ocsid haearn ar yr wyneb dur), rhaid ychwanegu dŵr wedi'i demineiddio yn gymesur â'r tanc gwanhau, wrth droi ar y systemau troi ac oeri i reoli'r tymheredd yn ystod gwanhau i beidio â bod yn fwy na 60 gradd.
Yr ail yw tynnu amhuredd: Mae gan wahanol senarios cymhwysiad ofynion gwahanol iawn ar gyfer purdeb asid sylffwrig. Er enghraifft, mae asid sylffwrig diwydiannol cyffredin yn gofyn am gynnwys haearn sy'n llai na neu'n hafal i 0.01% a chynnwys arsenig sy'n llai na neu'n hafal i 0.005%, tra bod asid sylffwrig gradd batri (a ddefnyddir fel electrolyt ar gyfer batris asid plwm) yn gofyn am gynnwys metel trwm (plwm, mercwri, cadmiwm neu glorid) Ar gyfer asid sylffwrig diwydiannol cyffredin, defnyddir hidlo fel arfer i gael gwared ar amhureddau mecanyddol (megis hidlo trwy bilenni hidlo polypropylen), ac ychwanegir hydrogen perocsid (h₂o₂) at ocsideiddio a chael gwared ar amhureddau gostyngol fel asid sylffwrog (H₂SO₃). Ar gyfer asid sylffwrig gradd batri, mae angen proses fireinio ddwfn: yn gyntaf, defnyddir arsugniad carbon actifedig i gael gwared ar amhureddau organig, yna mae resinau cyfnewid ïonau (megis resinau cyfnewid cation i gael gwared ar ïonau metel trwm, resinau cyfnewid anion i gael gwared ar ïonau clorid ac ïonau nitrad yn cael eu defnyddio i wella anymarferiad dwfn, ac yn olaf, mae gwactod yn cael eu defnyddio, ac Safonau gradd batri. Yn ogystal, rhaid cynnal profion ansawdd yn y cyswllt mireinio cynnyrch, gan gynnwys profion canolbwyntio (gan ddefnyddio dull densitomedr neu ddull titradiad) a phrofi cynnwys amhuredd (gan ddefnyddio sbectrometreg amsugno atomig neu gromatograffeg ïon). Ar ôl pasio'r prawf, rhaid storio'r asid sylffwrig mewn tanciau storio arbennig yn ôl gwahanol lefelau crynodiad a phurdeb (megis asid sylffwrig crynodedig 98% mewn tanciau dur carbon, gwanhau asid sylffwrig mewn tanciau FRP, ac asid sylffwrig gradd batri mewn tanciau dur gwrthstaen) er mwyn osgoi llygredd cymysg o gynhyrchion o raddau gwahanol.
Triniaeth Nwy Gwacáu: Rheoli Allyriadau Llygryddion i Gyflawni Safonau Amgylcheddol
Er bod y broses "trosi dau gam ac amsugno dau gam" yn cael ei mabwysiadu, mae ychydig bach o nwy gwacáu sy'n cynnwys SO₂ (crynodiad SO₂ fel arfer 500-1000mg/m³) yn dal i gael ei gynhyrchu wrth gynhyrchu asid sylffwrig. Bydd allyriadau uniongyrchol yn achosi llygredd aer (ffurfio glaw asid), felly mae'r cyswllt trin nwy gwacáu yn gam amddiffyn yr amgylchedd anhepgor yn y broses gyswllt. Ar hyn o bryd, mae tair technoleg trin nwy gwacáu prif ffrwd mewn diwydiant: y cyntaf yw'r broses desulfurization amonia, sy'n anfon y nwy gwacáu i dwr desulfurization ac yn ei gysylltu yn wrthgyferbyniol â dŵr amonia (crynodiad 15%-20%), gan arwain at adweithio: So₂ {7} → (NH₄) ₂SO₃ + SO₂ + H₂O → 2NH₄HSO₃.
Yna, cyflwynir aer i'r toddiant adweithio i ocsideiddio a chynhyrchu sylffad amoniwm: 2NH₄HSO₃ + O₂ → 2 (NH₄) ₂so₄. Gellir gwerthu sylffad amoniwm fel gwrtaith nitrogen i wireddu defnyddio adnoddau llygryddion. Gall cyfradd symud SO₂ y broses hon gyrraedd dros 98%, ac mae'r crynodiad allyriadau gwacáu yn llai na neu'n hafal i 50mg/m³, gan fodloni gofynion "safon allyriadau integredig llygryddion aer" Tsieina (GB 16297-1996). Yr ail yw'r broses desulfurization llaeth calch, sy'n defnyddio llaeth calch (ataliad Ca (OH) ₂) fel yr amsugnwr i ymateb gyda SO₂ yn y nwy gwacáu i gynhyrchu sylffit calsiwm: SO₂ + CA (OH) ₂ → CASO₃ ↓ + H₂O. Mae calsiwm sylffit yn cael ei ocsidio i gynhyrchu gypswm (caso₄ · 2h₂o), y gellir ei ddefnyddio wrth gynhyrchu deunyddiau adeiladu (fel byrddau gypswm).
Mae gan y broses hon gyfradd symud cost isel ond cymharol isel SO₂ (tua 95%), sy'n addas ar gyfer mentrau cynhyrchu asid sylffwrig bach. Y trydydd yw'r dull arsugniad carbon wedi'i actifadu, sy'n pasio'r nwy gwacáu trwy dwr arsugniad carbon wedi'i actifadu. Ar ôl i SO₂ gael ei adsorbed gan garbon wedi'i actifadu, mae nwy So₂ crynodiad uchel yn cael ei gynhyrchu gan ei ddesorption o dan amodau gwresogi, y gellir ei ddychwelyd i'r trawsnewidydd i gymryd rhan yn yr adwaith eto, gan sylweddoli ailgylchu SO₂.
Nid oes gan y broses hon unrhyw lygredd eilaidd, ond mae cost amnewid carbon wedi'i actifadu yn uchel, yn addas ar gyfer mentrau sydd â gofynion amgylcheddol llym a chostau deunydd crai uchel. Waeth bynnag y broses a fabwysiadwyd, rhaid monitro'r crynodiad allyriadau SO₂ mewn amser real trwy system fonitro ar-lein ar ôl triniaeth nwy gwacáu i sicrhau cydymffurfiad sefydlog. Ar yr un pryd, rhaid cael gwared ar y sgil-gynhyrchion a gynhyrchir yn ystod y broses drin (megis amoniwm sylffad a gypswm) yn unol er mwyn osgoi llygredd eilaidd. Er enghraifft, rhaid profi cynnwys metel trwm gypswm a dim ond ar ôl cwrdd â'r safonau deunydd adeiladu y gellir ei ddefnyddio.
Yn ogystal, mae rhai mentrau cynhyrchu asid sylffwrig ar raddfa fawr hefyd yn mabwysiadu technoleg adfer gwres gwastraff nwy gwacáu, gan ddefnyddio'r gwres yn y nwy gwacáu (tymheredd tua 100-150 gradd) i wres dŵr wedi'i demineiddio trwy gyfnewidydd gwres, gan gynhyrchu stêm pwysedd isel ar gyfer cynhyrchu, gan wella ymhellach effeithlonrwydd defnyddio ynni a gwireddu nodau deuol a gwireddu nodau deuol.
