Technische specificatie voor de productie van zwavelzuur op middelgrote-schaal in combinatie met systemen voor de terugwinning van afvalwarmte en stroomopwekking met stoomturbines.
300 TPD Zwavelzuurfabriek is een geïntegreerd systeem
Een zwavelzuurfabriek met een capaciteit van 300 TPD is een industriële chemische productiefaciliteit op middelgrote- schaal die een gecoördineerd ontwerp vereist van de reactie-, gasbehandeling-, zuurabsorptie-, warmteterugwinning- en nutsvoorzieningensystemen. Wanneer er een stoomturbine wordt toegevoegd voor de opwekking van elektriciteit, wordt het project meer dan een conventionele productielijn voor zwavelzuur. Het proces moet worden ontworpen om bruikbare warmte terug te winnen uit procesgassen en chemische reacties met hoge- temperatuur, deze warmte om te zetten in stoom en deze vervolgens aan een turbine-generatorsysteem te leveren. Daarom moeten de capaciteit van de centrale, de warmtebalans en de energieopwekking samen worden geëvalueerd tijdens de initiële engineeringfase.
Grondstof bepaalt de procesconfiguratie
De eerste technische parameter die moet worden bevestigd, is de bron en samenstelling van de zwavel-houdende grondstof. Zwavelzuur kan worden geproduceerd uit elementaire zwavel of uit zwavel-bevattende gassen die worden gegenereerd door metallurgische en andere industriële processen. Een zwavel-verbrandingsinstallatie heeft een relatief directe route voor het bereiden van voer, terwijl installaties die pyriet of metallurgisch af-gas gebruiken aanvullende gasreinigings- en conditioneringssystemen nodig hebben. De samenstelling van het voer heeft rechtstreeks invloed op de SO₂-concentratie, het gasvolume, de hoeveelheid onzuiverheden, de afmetingen van de apparatuur en de algehele procesconfiguratie. Daarom is een capaciteit van 300 TPD alleen niet voldoende om de volledige installatie te definiëren.
Uitsplitsing van de kernproductiefasen
| Procesfase | Chemisch/fysisch principe | Belangrijke overwegingen bij ontwerp en uitrusting |
|---|---|---|
| 03. SO₂-generatie | S + O₂ → SO₂ (exotherm) | Filtratie van gesmolten zwavel, toevoer van verbrandingslucht, configuratie van zwavelovens en optimalisatie van de gassamenstelling op basis van grondstoffen. |
| 04. Katalytische conversie | 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (exotherm) | V₂O₅-converter met meerdere- bedden en gaskoeling tussen- bedden om de efficiëntie van de SO₂-omzetting te maximaliseren en oververhitting van de katalysator te voorkomen. |
| 05. SO₃-absorptie | SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (via H₂SO₄-lus) | Absorptietorens, circulatiepompen, zuurkoelers en hoog-efficiënte misteliminators om de vorming van zuurpluimen te voorkomen. |
| 06. Terugwinning van afvalwarmte | Thermische energie → Hogedrukstoom | Afvalwarmteketels die na de oven- en convertortrappen zijn geplaatst om reactiewarmte op te vangen voor de opwekking van processtroom. |
Stroomopwekking van stoomturbines
Wanneer elektriciteitsopwekking nodig is, wordt de door het warmteterugwinningssysteem gegenereerde stoom geleverd aan een stoomturbine die is aangesloten op een elektrische generator. De turbine zet de stoom uit en zet een deel van de thermische en drukenergie om in mechanische energie, die vervolgens door de generator wordt omgezet in elektriciteit. Het werkelijke vermogen hangt af van de stoomproductiesnelheid, de stoomdruk en -temperatuur, het turbinerendement, de uitlaatdruk en de bedrijfsomstandigheden van de gehele zwavelzuurfabriek. Daarom moet het verwachte elektrische vermogen worden berekend op basis van een volledige warmte- en stoombalans in plaats van te worden geschat op basis van alleen de zwavelzuurcapaciteit.
Gecombineerde warmte- en krachtbalans
De integratie van het zwavelzuurproces en de stoomturbine vereist een gedetailleerde energiebalans. Het verhogen van de warmteterugwinning kan de stoomproductie vergroten, maar de stoomdruk en -temperatuur moeten compatibel blijven met het turbineontwerp. Tegelijkertijd kan de fabriek interne stoombehoeften hebben voor het smelten van zwavel, verwarming, procescirculatie of andere voorzieningen. Een geschikte configuratie moet bepalen hoeveel stoom beschikbaar is voor energieopwekking nadat aan essentiële procesvereisten is voldaan. Dit voorkomt dat het turbinesysteem wordt ontworpen rond een onrealistisch stoomoverschot.
Gasreiniging en zure nevelbeheersing beïnvloeden de prestaties
De kwaliteit van het procesgas is een belangrijke overweging, vooral wanneer de grondstof onzuiverheden bevat. Stof, metalen, vocht en andere verontreinigingen kunnen de prestaties van de katalysator, de corrosiesnelheid en de stroomafwaartse apparatuur beïnvloeden. De gasbehandelingssectie kan daarom filtratie-, was-, droog- of andere zuiveringsfasen omvatten, afhankelijk van de grondstof.
Het absorptiegedeelte vereist ook een effectieve scheiding van zure nevel voordat het behandelde gas wordt afgevoerd. Deze systemen moeten worden ontworpen in overeenstemming met de feitelijke voersamenstelling en de milieueisen van de installatielocatie.
Belangrijkste uitrustingsmatrix (geïntegreerde fabriek van 300 TPD)
| Planteneiland | Kernuitrustingsartikelen inbegrepen |
|---|---|
| Zuurproductiekern | Zwavelontvangst/opslag, zwavelsmelter en bladfilters, verbrandingsluchtblazer, zwaveloven, katalysator, interpass-warmtewisselaars, absorptietorens, zuurcirculatiepompen, zuurkoelers, misteliminators, productopslagtanks. |
| Stroom- en thermaal eiland | Afvalwarmteketel, stoomtrommel, oververhitters, hoge-drukstoomleidingen, stoomturbine, driefasige elektrische generator, stoomcondensor/koeltoren, voedingswaterpompen. |
| Hulpsystemen | Gedemineraliseerd waterbehandeling, instrumentluchtunit, staartgaswasser, fabriekscontrolesysteem (DCS), vermogenssynchronisatie- en distributieschakelapparatuur. |










