Насосы для производства серной кислоты - Промышленное насосное оборудование

Spiritus Vitrioli – такое название использовали древние алхимики, обращаясь к травильной жидкости, теперь известной как серная кислота. Первоначально они производили эту кислоту из квасцов, а позже пережиганием серы с селитрой.

Сегодня, серная кислота производится из пиритов, других металлических сульфидов, или из газов, содержащих серу. Серная кислота является одним из самых важных, основных веществ в химии и используется в больших количествах, особенно промышленно-развитыми странами мира. На то есть свои причины. Количество производимой серной кислоты показывает уровень развития государства. Всемирное ежегодное производство серной кислоты - 130 миллионов тонн, из которых 5 миллионов тонн производится в Германии. Хотя технология производства серной кислоты может рассматриваться как полностью развитая в целом, каждый все еще пробует улучшить методы в частности.

В результате принятия строгих законов об охране окружающей среды, были изобретены новые способы производства серной кислоты, например тепловым разобщением отработанных кислот, восстановлением серы, содержащейся в отработанных газах или при помощи серы, содержащейся в полезных ископаемых. Производство серной кислоты – это сжигание серы, содержавшейся в основном материале, используя кислород из воздуха, в результате чего получается зеленовато-желтый диоксид.

из пиритов:
2 FeS₂ + 5 ? O₂ ? Fe₂O₃ + 4SO₂

из серы:
S + O₂ ? SO₂

После процесса очистки газа, каталитически добавляется кислород, чтобы преобразовать зеленовато-желтый диоксид в зеленовато-желтую трёхокись:
SO₂ + ? O₂ ? SO₃

Концентрация и парциальные давления компонентов реакции - решающие факторы для преобразования. В начале шестидесятых годов Компания Bayer Leverkusen изобрела так называемый двойной процесс катализа (патент DP 1136988) основанный на принципе массового производства. В этом процессе 90% SO₂ преобразовываются в SO₃ перед первичным поглощением. Остающийся газ снова преобразуется при катализе, таким образом увеличивая концентрацию с 90% до 99,5% или еще выше прежде, чем имеет место заключительное поглощение.

В системе, разработанной "Monsanto", теплота, выделяющаяся в результате экзотермической реакции при производстве серной кислоты на заводе может использоваться для нагрева пара давлением 10 бар. Для разработки циркуляционных насосов находящихся в "Башне Monsanto", требуются материалы, которые должны противостоять концентрированной серной кислоте (99-99,5 %) при температуре до 260 °C. FRIATEC-Rheinhutte имеет подходящие сплавы (Cl> 43), которые предполагают самое высокое сопротивление коррозии и даже эрозионной коррозии. То же самое, конечно, относится к любым другим заводам по производству серной кислоты, оборудованным подобными энергосохраняющими системами.

Серная кислота используется в технологических процессах во многих отраслях промышленности. Она используется при производстве удобрений, синтетических моющих средств и взрывчатых веществ. Серная кислота в больших количествах используется при производстве бумаги, синтетических волокон, пластмасс, в металлургии. Она не всегда остается в конечном продукте. В результате химических реакций она превращается в отработанную кислоту. Сегодня эта кислота, после соответствующей обработки, восстановления, все чаще и чаще возвращается в процесс.

Упрощенная диаграмма процесса производства серной кислоты.

 1. Получение газа из пиритов. 2. Получение газа из серы. 3. Смешение и поглощение компонентов.

P1..Р10 - Центробежный насос. см. ниже ; L - Воздух; MS - Сульфиды металлов; RO - Печь для обжига и сушки; Z - Циклон; EF - Электрофильтр; ST - Емкость плавления серы; MT - Смесительная емкость; F - Фильтр; VT - Хранилище (S); W1 + W2 - Промывочные башни; GTT - Башня газовой сушки; К - Холодильник; O - Обжиг серы; LTT - Башня воздушной сушки; KK - Конвертер; WT - Теплообменник; ОТ - Олеумная башня; ZA - Первичное поглощение; EA - Вторичное поглощение; VT - Хранилище (H₂SO₄).

Материалы:

До средней концентрации, серная кислота почти разделена на ионы:
H₂SO₄ - 2H⁺ + SO₄^--

Поэтому агрессивность кислоты увеличена при концентрациях от 20% до 80%. При более высоких концентрациях, уменьшено разобщение, и кислота поэтому становится менее агрессивной.

Скорость коррозии металлических материалов в серной кислоте - функция температуры, концентрации и скорости потока. Наличие солей, газов или твердых частиц может сильно изменить агрессивность кислоты.

Иллюстрации ниже показывают, до какой степени концентрация, температура и скорость серной кислоты изменяют норму эрозии/коррозии аустенитных хромоникелевых сталей.

На заводе по производству серной кислоты, вертикальные и горизонтальные центробежные насосы используются, чтобы перекачивать жидкую серу, растворенные и концентрированные кислоты, которые, кроме SO₂ и SO₃, могут содержать твердые частицы. Выбирая подходящие по стойкости материалы, которые соответствуют специфическим условиям в процессе, можно сделать насос для перекачивания данных сред. Стандартные материалы только ограничено могут противостоять огромной скорости коррозии и эрозионной коррозии. Эрозионная коррозия, которая часто встречается, особенно в центробежных насосах, вызвана взаимодействием потока жидкости и мощной турбулентности.

Если в насосе не используется материал с достаточным сопротивлением коррозии, или хуже - если в насосе используется материал с очень низким сопротивлением, эффект от эрозионной коррозии может очень быстро привести к разрушению насоса. Поэтому жизненный цикл центробежного насоса зависит не только от используемого материала, но и от технологического процесса в котором он используется.

Чтобы управлять заводом, включая распределение кислот, требуется большое количество клапанов, которые, как и насосы, должны быть сделаны из коррозионно-стойких материалов. Их жизненный цикл в большой степени зависит от того, как ими управляют. Например дроссельные клапаны увеличивают скорость кислоты, которая обычно приводит к ускорению коррозии. Выбирая подходящий материал скорость эрозионной коррозии может быть уменьшена. FRIATEC-Rheinhutte обладает многими годами опыта в практическом применении коррозионностойких материалов в насосах и клапанах для серной кислоты. Непрерывный контакт с известными машиностроительными компаниями, а так же проведение собственных исследований, позволяет FRIATEC-Rheinhutte быстро и оптимально подбирать материалы под требования заказчика.

Диаграмма ниже показывает чаще всего используемые материалы при производстве серной кислоты (с и без использования систем энергосохранения).

Typ GVRN - Vertikale Chemie-Kreiselpumpe f?r H2SO4-Anwendungen
Typ RCE - Chemiepumpe aus metallischen Werkstoffen
Typ RKuV - Chemie-Tauchpumpe aus Kunststoff
Тип GVSO - Chemie-Tauchpumpe aus metallischen Werkstoffen.
Typ RCEV - Chemie-Tauchpumpe aus metallischen Werkstoffen
Typ RCNKu - Chemie-Normpumpe aus Kunststoff
Typ RMKN - Magnetkupplungspumpe aus metallischen Werkstoffen nach DIN EN 22858 (ISO 2858)
Typ RN - Chemie-Normpumpe aus Metall
Typ RSU - Umw?lzpumpe aus metallischen Werkstoffen
Typ RVKu - Chemie-Tauchpumpe aus Kunststoff