산업용 황산 생산의 핵심 과정에서 (접촉 방법과 같은) 주요 단계는 무엇입니까?

황산 생산의 "이중 전환, 이중 흡수"공정은 여전히 함유 된 꼬리 가스 (일반적으로 500-1000mg/m³)를 생성합니다. 직접 방출은 산성비를 쉽게 유발하므로 꼬리 가스 처리는 접촉 공정에 필수적입니다.

황산 생산을위한 접촉 공정의 첫 번째 단계는 원료 전처리입니다. 핵심 목표는 후속 공정에서 촉매 중독, 장비 부식 또는 표준의 제품 순도를 피하기 위해 원료에서 불순물을 제거하는 것입니다. 전처리 방법은 원료에 따라 크게 다릅니다. 유황이 원료로 사용되는 경우, 고체 황이 먼저 녹는 탱크로 보내져 130-150 도의 온도에서 액체 황으로 녹습니다.

그런 다음, 기계적 불순물 (예 : 퇴적물 및 탄소 입자)을 필터를 통해 제거하고 미세 입자는 사이클론 분리기에 의해 추가로 분리되어 다음 단계로 유입되는 황의 순도가 99.9%보다 크거나 동일합니다. 황철석 (주 성분 FES)이 채택되면 먼저 파쇄 및 스크리닝 과정을 거쳐 8-15mm의 균일 한 입자로 황갈색을 깰 필요가 있습니다. 동시에, 철 파일과 같은 금속 불순물은 자기 분리기에 의해 제거되어 후속 로스팅이 장비의 내부 벽에 부착하거나 파이프 라인을 차단하는 것을 방지합니다. 원료가 제련 연도 가스 (예 : 구리, 납 및 아연의 제련 과정에서 생성 된 SoS.- 함유 연도 가스와 같은) 먼지 제거 (먼지 입자 또는 백 필터를 사용하여 먼지 입자를 제거하기 위해), 벤 투리 스크러버를 통한 물 안개를 사용하여 물 안개를 제거하는 등의 금속 제거 등을 사용하여 먼지 제거 (먼지 입자 또는 백 필터를 사용함)를 수행해야합니다. 연도 가스의 불순물이 촉매 활성에 영향을 미치는 것을 방지하기위한 킬레이트 수지 교환 방법). 원료 전처리의 품질은 후속 공정의 안정성을 직접 결정합니다. 예를 들어, 황철석의 비소 함량이 너무 높으면 후속 바나듐 촉매의 영구적 인 중독이 발생합니다. 따라서, 전처리 링크는 불순물 함량을 엄격하게 제어해야하며, 일반적으로 원자재의 비소 및 셀레늄과 같은 유해한 요소의 함량이 0.05%보다 작거나 같아야한다.

이산화황 (SO₂)은 접촉 공정을 통한 황산 생산을위한 핵심 중간 원료입니다. 제조 링크는 SOJ의 출력 및 순도가 후속 산화의 요구를 충족시키기 위해 원료 유형에 따라 해당 공정 경로를 선택해야합니다. 유황이 원료로 사용될 때, 정제 된 액체 황은 황 버너로 보내지고, 건조 된 압축 공기와 혼합 된 (건조를 위해 농축 황산을 사용하여 양수료 반응에 영향을 미치기 위해 건조를 위해 농축 된 황산을 사용하여), 공기 과량 계수 1.05-1.1), 800-1000 정도의 고온에서의 연소 반응을 흘립니다.

이 반응의 전환율은 99.8%이상에 도달 할 수 있으며, 생성 된 SOT 가스의 농도는 약 10%-12%(부피 분율)입니다. 한편, 방출 된 열은 에너지 회복을 위해 증기를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. 황철석이 원료로 사용되는 경우, 전처리 된 황철석 입자는 유동층 로스터 (비등 용광로)로 보내지고 650-850 도의 온도에서 과도한 공기로 로스팅 반응을 수행합니다. 로스팅 과정에서, 불꽃 입자를 비등 된 상태로 유지하기 위해 팬에 의해 공기 유량을 제어해야합니다. 생성 된 SO of의 농도는 약 7%-9%이며, 산물 산화철 (SLAG)은 철 제조를위한 원료로 회수 될 수 있습니다. 제련 연도 가스 원료의 경우, 전처리 된 연도 가스는 탈착 타워로 보내지고, 연도 가스의 저성 농도 SO (일반적으로 1%-5%)는 희미한 황산 탈착 또는 뇌해 공정을 통해 8%-10%로 농축되며, 후속 촉매 산화에 대한 SO₂ 농도의 요구 사항을 충족시킨다. 사용 된 원료에 관계없이, 생성 된 SOT 가스는 폐 열 보일러 (800-1000도에서 300-400도)에 의해 냉각되어야하며, 열이 회수되어 중간 압력 증기를 생성하여 후속 장비의 내열 요구 사항을 감소시킬뿐만 아니라 에너지의 재활용을 실현합니다.

이산화황의 촉매 산화는 황산 생성을위한 접촉 공정에서 핵심 링크이다. 그것의 본질은 촉매의 작용 하에서 TRIOXURE (SOJ)로 SO를 산화시키는 것이며,이 반응의 전환율은 황산 및 배기 방출 지표의 출력을 직접 결정한다. 현재 Vanadium 촉매 (주요 구성 요소 v₂o₅, 캐리어 Sio₂, 프로모터 k₂so₄ 및 na₂so₄)는 높은 활동, 좋은 선택성 및 긴 서비스 수명 (보통 3-5 년)으로 인해 업계에서 널리 사용됩니다. 반응은 "2 단계 전환 및 2 단계 흡수"공정을 사용하여 변환기 (다단 단열 고정 베드 반응기)에서 수행됩니다. 첫 번째 변환 중에, 냉각 된 SO₂ 가스 (OA)는 변환기의 첫 번째 촉매 층으로 들어가고 400-450 도의 온도에서 발생합니다. 이 반응은 발열이기 때문에 층 온도는 550-600 도로 상승하여 촉매의 최적 활성 온도를 초과합니다. 따라서, 가스는 중간 열교환기를 통해 400-420 도로 냉각되어야한다. 첫 번째 전환의 총 전환율은 90%-95%에 도달 할 수 있습니다.

이어서, SO₃ 함유 가스는 첫 번째 흡수 타워 (98.3% 농축 황산을 사용하여 SO₃을 흡수하기 위해)로 들어가서 대부분의 SOS를 제거하여 후속 냉각 공정 동안 산 안개의 형성을 피한다. 반응되지 않은 SOted 가스 (약 0.5%-1%농도)는 열 교환기를 통해 약 400 도로 다시 가열되고, 두 번째 변환을 위해 컨버터의 세 번째 및 네 번째 촉매 베드로 들어가고, 전환율은 99.5%이상 증가했습니다. 이 공정은 세그먼트 반응 및 중간 열 교환을 통해 촉매 활성 범위 (400-600도) 내의 반응 온도를 효과적으로 제어하는 동시에 SOS가 미 반응 SO₂ 및 O₂와 혼합 될 때 역 반응을 피합니다. 또한, 촉매를 사용하려면 원료에서 불순물 함량을 엄격하게 제어해야합니다. 비소, 셀레늄 및 불소와 같은 요소는 촉매 표면에 부착하고 활성 중심을 차단하며 촉매 비활성화를 유발합니다. 따라서, 촉매 활성은 정기적으로 테스트되어야하며, 전환율이 95%이하로 떨어지면 촉매를 교체해야한다.

트라이 산화 황 (SOT)의 흡수는 촉매 산화에 의해 생성 된 SOT를 황산으로 전환시키는 데 중요한 단계이다. 그것의 핵심 과제는 SO₃과 물 사이의 직접적인 접촉을 피하기 위해 산 미스트를 형성하는 것입니다 (SO₃ + HATER → HASSOAT,이 반응은 매우 발열적이고 쉽게 황산 증기가 캡처하기 어려운 작은 액 적으로 응축되도록합니다). 따라서 98.3% 농축 황산은 일반적으로 산업의 흡수제로 사용됩니다. 이 농도의 황산은 SO₃에 대해 가장 높은 흡수 효율을 가지며 산성 안개 형성이 발생하기 쉽다. 흡수 공정은 흡수 타워 (보통 포장 타워 또는 버블 캡 타워)에서 수행됩니다. 첫 번째 전환이 흡수 타워의 바닥에서 들어간 후 SO₃ 가스 (약 150-200도) 및 타워 상단에서 스프레이 된 98.3% 농축 황산과 반대로 접촉합니다. SOJ는 농축 된 황산에 용해되어 더 농축 된 황산 (99.5%이상의 농도) 또는 퓨어 퓨어 황산 (유리 SO₃ 함유 황산, SO₃의 질량 분율, 보통 20%-65%)을 형성하는 황산을 형성합니다.

흡수 타워에서 충분한 가스 액체 접촉을 보장하기 위해 스프레이 밀도 (보통 15-25m³/(m² · h)) 및 가스 유량 (0.5-1.0m/s)을 제어해야합니다. 동시에, 타워에 설치된 디지 스터 (예 : 섬유 디지 스터)는 가스에 들어가는 황산 액 적을 제거하여 후속 장비의 부식을 피하는 데 사용됩니다. 희석 된 황산 (예 : 금속 절개의 70% 농도)을 생산 해야하는 경우, 흡수에 의해 생성 된 농축 된 황산은 희석 탱크로 보내질 수 있으며, 수동 조건 하에서 탈피 된 물이 천천히 첨가된다 (끓는 방지를 방지하기 위해 농축 된 황산에 직접 물을 첨가하는 것은 엄격히 금지된다). 희석 온도는 60도를 초과하지 않도록 제어되며, 농도는 온라인 농도 미터로 실시간으로 모니터링됩니다. 목표 값에 도달 한 후 완성 된 제품 저장 탱크로 전송됩니다. 연기 황산의 생산을 위해, 흡수 타워 후에 연기 된 황산 생성 타워를 첨가하여 98.3% 농축 황산과 SO₃ 가스를 추가로 접촉시켜 유리 SOT 함량이 설계 요구 사항을 충족시켜야합니다. 흡수 링크에서 작동 매개 변수의 제어가 중요합니다. 예를 들어, 흡수성 온도가 너무 높으면 SO₃의 용해도가 감소합니다. 온도가 너무 낮 으면 용액 점도가 증가하여 흡수 효율에 영향을 미칩니다. 따라서, 흡수성 온도는 일반적으로 산 냉각기를 통해 40-60 도로 제어된다. 동시에, 흡수 타워의 압력은 SOS 가스 누출을 방지하기 위해 약간의 부압 (-50 ~ -100pa)으로 유지되어야합니다.

제품 정제 링크의 핵심은 다운 스트림 산업의 다양한 요구에 따라 흡수 링크에서 생성 된 황산의 농도를 조정하고 불순물의 불순물을 제거하여 제품이 해당 산업 표준을 충족시키는 것입니다. 첫 번째는 농도 조정입니다. 다운 스트림 수요가 98% 산업 농축 황산 인 경우 (예 : 비료 생산에 사용되는 경우, 포스페이트 제조와 같은 비료 생산에 사용) 흡수에 의해 생성 된 99.5% 농축 황산은 농축 증기 (120-150도)에 의해 가열되어 농축 탑으로 보내져 98%로 감소시켜야합니다. 수요가 70% 희석 된 황산 (철 및 철강 산업에서 금속 절개에 사용하여 강철 표면의 산화철을 제거하기 위해 사용) 인 경우, 탈수성 물은 희석 탱크에 비례하여 첨가되어야하며, 교반 및 냉각 시스템을 켜서 60도를 초과하지 않도록 온도를 제어하기 위해 온도를 켜야합니다.

두 번째는 불순물 제거입니다. 다른 응용 시나리오는 황산 순도에 대한 요구 사항이 크게 다릅니다. 예를 들어, 일반 산업 황산은 0.01%보다 적거나 동일하게 철분 함량이 0.01%보다 작거나 동일하게 필요하며, 배터리 등급 황산 (납산 배터리의 전해질로 사용)은 0.1ppm보다 적은 중금속 (납, 수은, 카드뮴) 함량을 필요로합니다. 일반적인 산업 황산의 경우, 여과는 일반적으로 기계적 불순물 (예 : 폴리 프로필렌 필터 막을 통한 여과)을 제거하는 데 사용되며, 과산화수소 (HATE) (HATE)와 같은 환원성 불순물을 산화시키고 제거하기 위해 수소가 첨가된다. 배터리-등급의 황산의 경우, 깊은 정제 공정이 필요합니다. 첫째, 활성화 된 탄소 흡착은 유기 불순물을 제거하는 데 사용되는 다음, 이온 교환 수지 (예 : 양이온 교환 수지, 중금속 이온을 제거하기위한 양이온 교환 수지, 염화물 이온 및 질산염 제거를 제거하기위한 음이온 교환 수지)이 심도있는 임의의 제거에 사용되며, 진공 분류가 추가로 사용되며, 진화가 더욱 사용되며, 정화가 사용됩니다. 표준. 또한, 농도 테스트 (밀도계 방법 또는 적정 방법 사용) 및 불순물 컨텐츠 테스트 (원자 흡수 분광법 또는 이온 크로마토 그래피 사용)를 포함하여 제품 정제 링크에서 품질 테스트를 수행해야합니다. 시험을 통과 한 후, 황산은 상이한 농도 및 순도 수준 (예 : 탄소 강철 탱크의 98% 농축 황산, FRP 탱크의 희석 황산 및 스테인레스 스틸 탱크의 배터리 급 아황산)에 따라 특수 저장 탱크에 저장되어야한다.

"2 단계 전환 및 2 단계 흡수"공정이 채택되지만, 황산 생산 동안 SO₂ (일반적으로 SO₂ 농도 500-1000mg/m³)을 함유하는 소량의 배기 가스가 여전히 생성된다. 직접 방출은 대기 오염 (산성 비 형성)을 유발할 것이므로 배기 가스 처리 링크는 접촉 공정에서 필수적인 환경 보호 단계입니다. 현재 업계에는 3 가지 주류 배기 가스 처리 기술이 있습니다. 첫 번째는 암모니아 탈황 공정으로 배기 가스를 탈황 타워로 보내어 암모니아 물 (농도 15%-20%)과 통합하여 반응을 초래합니다. (nh₄) ₄so₃ + so₂ + h₂o → 2nh₄hso₃.

그런 다음, 공기를 반응 용액에 도입하여 황산 암모늄을 산화시키고 생성합니다. 황산 암모늄은 오염 물질의 자원 활용을 실현하기 위해 질소 비료로 판매 될 수 있습니다. 이 공정의 SO this 제거율은 98%이상에 도달 할 수 있으며 배기 방출 농도는 50mg/m³보다 작거나 동일하며 중국의 "대기 오염 물질의 통합 방출 표준"(GB 16297-1996)의 요구 사항을 충족시킵니다. 두 번째는 석회 우유 탈황 공정으로, 석회 우유 (Ca (OH) ₂ ₂ 현탁액)를 사용하여 배기 가스에서 SO₂와 반응하기 위해 흡수성으로 칼슘 + ca (OH) → caso₃ ↓ + h₂o를 생성합니다. 황산 칼슘은 산화되어 석고 (Caso₄ · 2H₂O)를 생성하여 건축 자재 (예 : 석고 보드)의 생산에 사용될 수 있습니다.

이 공정은 저렴한 비용이지만 비교적 낮은 SO태 제거율 (약 95%)으로 소형 황산 생산 기업에 적합합니다. 세 번째는 활성화 된 탄소 흡착 방법으로, 활성화 된 탄소 흡착 타워를 통해 배기 가스를 통과합니다. SObed는 활성탄에 의해 흡착 된 후, 고고기가 가스가 가열 조건 하에서 탈착에 의해 생성되며, 이는 반응에 다시 참여하여 SO₂의 재활용을 실현할 수있는 가열 조건 하에서 탈착에 의해 생성된다.

이 프로세스에는 2 차 오염이 없지만 활성탄 교체 비용은 높은 환경 요구 사항과 높은 원자재 비용을 가진 기업에 적합합니다. 채택 된 프로세스에 관계없이, 배기 가스 처리 후 온라인 모니터링 시스템을 통해 SO₂ 배출 농도를 실시간으로 모니터링하여 안정적인 규정 준수를 보장해야합니다. 동시에, 처리 과정에서 생성 된 부산물 (예 : 황산 암모늄 및 석고)은 2 차 오염을 피하기 위해 준수하여 폐기해야합니다. 예를 들어, 석고의 중금속 함량을 테스트해야하며 건축 자재 표준을 충족 한 후에 만 사용할 수 있습니다.

또한 일부 대규모 황산 생산 기업은 배기 가스의 열 (약 100-150도)의 열을 사용하여 열 교환기를 통해 열 감수성 물을 가열하여 생산을위한 저압 증기를 생성하고 에너지 활용 효율을 향상시키고 환경 보호 및 에너지 절약의 이중 목표를 실현합니다.