Серная кислота из серы по схеме ДК-ДА

Технология производства серной кислоты методом ДК-ДА на сере разработана в АО «НИУИФ» (патент РФ № 2201393 от 18.09.2001 г.) и реализована в промышленном масштабе на нескольких химических заводах РФ.

В числе последних внедрений данной технологии можно перечислить следующие установки:

  1. На Череповецком ОАО «Аммофос» в 2009 году введена в эксплуатацию новая сернокислотная система мощностью 740 тыс. т.мнг. в год.
  2. На БФ АО «Апатит», г. Балаково в 2010 году введена в эксплуатацию новая сернокислотная система мощностью 650 тыс. т.мнг. в год.
  3. На ТОО «Казфосфат», г. Тараз, Респ. Казахстан в 2013 году введена в эксплуатацию сернокислотная система мощностью 620 тыс. т.мнг. в год.
  4. На АО «Апатит», г. Череповец в 2020 году введена в эксплуатацию новая сернокислотная система ДК-ДА на сере мощностью 1,1 млн. т. мнг/год 

Метод производства

Получение серной кислоты осуществляется по «короткой» экологически чистой, энергосберегающей схеме с двойным контактированием и двойной абсорбцией (ДК-ДА), по которой работают современные сернокислотные производства всего мира.

Технологические показатели

Технологический показатель

Значение

мощность производства одной технологической линии

от 20 до 1100 тыс. т. мнг/ год*

режим работы

непрерывный, не менее 330 дней в году;

сырье

сера твердая (комовая, гранулированная) или жидкая, сорт не ниже 99.90.

расход серы на 1 т. H2SO4 (от форсунок)

0,328 т/т;

готовая продукция

серная кислота техническая с концентрацией 92,5 - 98,5 % масс. и специальные, улучшенные сорта серной кислоты для капролактама, искусственных волокон и других продуктов;

побочная продукция:

энергетический пар (Р=4 МПа, Т=440°С) в количестве до 1,24 т на тонну H2SO4.

*По желанию заказчика может быть разработана сернокислотная система любой производительности в указанном диапазоне мощности

Предлагаемая сернокислотная технологическая система имеет следующие преимущества:

  • быстро выходит на проектную мощность;
  • надёжна и проста в эксплуатации;
  • гарантирует минимальный выхлоп вредных газов в атмосферу;
  • имеет минимальный расход электроэнергии;
  • снабжена простым и надежным оборудованием;
  • степень конверсии SO2, не менее - 0.998;
  • общая степень абсорбции SO3 - 0,9999.

Также, особенностью данной технологии является возможность её использования, как при реконструкции действующих сернокислотных систем с максимальным использованием действующего оборудования, так и при строительстве новых систем ДК-ДА на сере. Принципиальная технологическая схема новой сернокислотной установки представлена на рис. 1.

Главным отличием новой технологической схемы ДК-ДА на сере от действующих схем является использование нового водотрубного энерготехнологического котла типа РКС с выносными элементами, установленными в контактном отделении системы. Новый котёл позволяет существенно повысить степень полезной утилизации тепла, выделяющегося в технологическом процессе и увеличить выработку в сернокислотной системе энергетического пара.

В контактном отделении используются газовые теплообменники, разработки ОАО «НИУИФ» как диффузорного типа, так и теплообменники с кольцевыми и дисковыми перегородками.

В сушильно-абсорбционном отделении используется экономичное и эффективное оборудование и аппараты, изготавливаемые как в РФ, так и за рубежом. Для качественного распределения серной кислоты на насадку в абсорбционных башнях применяются устройства лоточного типа (желоба), разработки АО «НИУИФ». Для охлаждения серной кислоты используются кожухотрубчатые холодильники, разработки АО «НИУИФ», которые имеют высокую эффективность теплосъёма и пониженное гидравлическое сопротивление. Верхний и нижний сегменты трубных решёток таких холодильников не заполнены трубками, что даёт повышение эффективности теплосъёма, снижает его металлоёмкость и гидравлическое сопротивление движению серной кислоты в межтрубном пространстве.

   

 Рис. 1 - Технологическая схема получения серной кислоты по технологии НИУИФ:

СБ – сушильная башня; КУ – котел РКС; Н – нагнетатель; то 1, то 2, то 3 – теплообменное оборудование; КА – контактный аппарат; А1 – первый моногидратный абсорбер; А2 – второй моногидратный абсорбер; ЭК1+ПП1 – пароперегреватель и экономайзер I ступени; ЭК2 – экономайзер II ступени; ПП2 – пароперегреватель II ступени

В новой лаборатории отдела серной кислоты НИУИФ, г. Череповец размещена современная, автоматизированная установка определения каталитической активности свежих и отработанных образцов ванадиевых сернокислотных катализаторов. Общий вид установки представлен на фото ниже. Оборудование установки позволяет использовать её в научных исследованиях т.к. на ней можно моделировать различные режимы по температуре, составу газа и времени контактирования. Это позволяет охватить весь спектр поведения ванадиевых катализаторов в условиях их промышленного применения.


Лабораторная установка определения каталитической активности сернокислотных ванадиевых катализаторов

В 2019 году в НИУИФ была разработана и запатентована оригинальная технологическая схема получения жидкого сернистого ангидрида на основе применения чистого кислорода в условиях присутствия избытка паров серы в зоне её горения.

Актуальность этой темы объясняется тем, что в настоящее время в Российской Федерации его производство полностью отсутствует, а потребность в данном продукте полностью удовлетворяется за счет импорта.

Для более полного изучения процесса синтеза жидкого сернистого ангидрида по запатентованному изобретению, с целью получения данных, достаточных для разработки промышленной установки, в лаборатории ОСК НИУИФ, на основе запатентованной схемы, смонтирована лабораторная установка получения жидкого сернистого ангидрида. В настоящее время на установке проводятся исследования различный стадий данного процесса. Схема и фотографии лабораторной установки получения жидкого сернистого ангидрида представлены ниже.


Принципиальная схема установки получения жидкого диоксида серы:

Е1 – термостат; Е2 – криостат; Б1 – газовый баллон; Ф – фильтр серы; КР – комбинированный реактор; К – криостат; Е3 – емкость для хранения готового продукта. 


Лабораторная установка получения жидкого SO2 из серы и кислорода.