Pumpionenkriterien für die Schwefelsäureproduktion
Schwefelsäure ist die weltweit am häufigsten verwendete Chemikalie. Schwefelsäure, die manchmal als „König der Chemikalien“ bezeichnet wird, wird rund um den Globus hergestellt. China ist der größte Verbraucher (gefolgt von den Vereinigten Staaten) und Kanada ist der größte Exporteur. Jedes Jahr werden etwa 265 Millionen Tonnen (MT) produziert.
Es wird geschätzt, dass der Markt für Schwefelsäure in den nächsten Jahren 300 Millionen Tonnen überschreiten wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von etwa 3 % entspricht.
Dieses Wachstum wird weitgehend durch die Nachfrage in der Landwirtschaft, der Chemie- und Automobilherstellung, der Metallverarbeitung und der Erdölraffination angetrieben. Schwefelsäure wird häufig bei der Herstellung von Düngemitteln, Pestiziden, Metallen, Reinigungsmitteln, Benzin, Farben, Papier, Kunststoffen und Batterien verwendet. Schwefelsäure wird aus Schwefel durch einen Prozess hergestellt, der fünf Schritte umfasst, die eine Reihe von Anwendungen erfordern.
Verbrennung
Gasreinigung
Das aus dem Ofen austretende SO2 muss frei von Verunreinigungen (wie Asche oder anderen Feststoffen) sein. Ein Löschturm kühlt das Verbrennungsgas, und ein Säuresprühnebel entfernt etwaige Streupartikel. Von dort entfernt ein Elektrofilter alle verbleibenden unlöslichen Staubpartikel. Sobald die Verunreinigungen entfernt sind, wird der SO2-Gasstrom in einem Trockenturm getrocknet, um verbleibendes Wasser zu entfernen. In dieser Phase gibt es mehrere Pumpanwendungen, darunter eine SO2-Waschpumpe, eine SO2-Wäscherpumpe und eine SO2-Trocknungspumpe, die konzentrierter (98 %) Schwefelsäure standhalten müssen.
Wandlung
Als nächstes wird SO2-Gas oxidiert und über einen mehrstufigen Katalysator mit Wärmetauschern in Schwefeltrioxid (SO3) umgewandelt. Während dieses Schritts verlässt der Gasstrom, der SO2 und SO3 enthält, den Konverter und wird zu einem primären Absorptionsturm geleitet, wo das SO3 aus dem Gasstrom zurückgewonnen wird. Kompressoren werden verwendet, um die Gasströme in dieser Stufe zu bewegen.
Absorption
SO3 wird aus dem Konverter zurückgewonnen, wo es in konzentrierter Schwefelsäure absorbiert wird. Bei dieser Reaktion entsteht Oleum, auch bekannt als rauchende Schwefelsäure (H2S2O7), das in einem Tank gesammelt wird. Das verbleibende SO3 wurde nun absorbiert und ist ein sauberes Gas, das zur sicheren Verteilung in die Atmosphäre zum Schornstein geleitet werden kann. Mehrere Pumpen werden während dieser Stufe für die Primärabsorption und für die Endabsorption von 98%iger Schwefelsäure verwendet.
Verdünnung
Im letzten Schritt wird das im Absorptionsschritt produzierte Oleum in einen Tank gepumpt, wo es mit Wasser verdünnt wird, um Schwefelsäure unterschiedlicher Konzentrationen zu erzeugen (typischerweise verwenden kommerzielle Anwendungen Schwefelsäure in Konzentrationen von entweder 78 %, 93 % oder 98 % ). Jede Schwefelsäurekonzentration wird dann in Lagertanks gepumpt.
Kriterien für die Auswahl von Pumpen für Schwefelsäureanlagen
Was Schwefelsäure so gefährlich macht, ist ihre exotherme Reaktion mit Wasser. Wenn sie Wasser oder Feuchtigkeit zugeführt wird, reagiert die Lösung, um Hydroniumionen zu erzeugen. Diese Reaktion gibt große Mengen an Wärme an die Umgebung ab, so stark, dass konzentrierte Schwefelsäure selbst Papier verkohlen kann.
Eine ideale Anwendung für dichtungslose Pumpen
Externe Emissionen sind eines der größten Probleme im Zusammenhang mit Pumpanlagen, die in der Schwefelsäureproduktion eingesetzt werden. Mehr als 85 % der Pumpenausfälle sind auf einen Ausfall der Gleitringdichtung oder Leckage durch statische Dichtungen zurückzuführen.
Beim Pumpen von Schwefelsäure sind Leckagen unbedingt zu vermeiden. Eine der besten Möglichkeiten, Lecks zu vermeiden, ist die Verwendung dichtungsloser Pumpen. Dichtungslose Pumpen arbeiten ähnlich wie herkömmliche Zentrifugalpumpen, aber anstelle von Stopfbuchspackungen oder Dichtungen verfügen sie über einen dichtungslosen statischen Spalttopf, der ein vollständig abgedichtetes Flüssigkeitsende oder eine Druckbegrenzung bildet.
Magnetgetriebene dichtungslose Pumpen sind hermetisch abgedichtet, wodurch jegliches Potenzial für Leckagen oder Emissionen eliminiert wird.
Arbeitssicherheit & Umweltschutz
Zuverlässigkeit durch Chemikalienbeständigkeit
Konstruktionsmaterialien für das Innenleben einer Pumpe müssen sorgfältig geprüft werden. Die aggressive Natur von Schwefelsäure kann verheerende Auswirkungen auf das Innere einer Pumpe haben. Viele der im Prozess verwendeten chemischen Katalysatoren stellen weitere Anforderungen an die Pumpenmaterialien. Für Pumpen, die in der Schwefelsäureproduktion verwendet werden, sollte eine große Auswahl an metallischen und nichtmetallischen Konstruktionsmaterialien verfügbar sein, um die Eignung für eine Vielzahl von Konzentrationen zu gewährleisten, einschließlich 316SS, hochnickelhaltige Legierungen und mit Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) ausgekleidete Pumpen.
Vereinfachte Wartung
Das schiere Volumen der Schwefelsäureproduktion verdeutlicht den Bedarf an zuverlässiger Ausrüstung, die Anlagenstillstände minimiert, da viele Anlagen rund um die Uhr in Betrieb sind. Die Möglichkeit, die Wartung zu rationalisieren (und vorausschauende Wartungsaktivitäten zu planen), hilft den Betreibern, die Betriebszeit der Anlage zu erhöhen. Dichtungslose Pumpen machen Dichtungen und Dichtungsstützsysteme überflüssig und haben weniger Verschleißteile, was die Wartungskosten minimiert und die mittleren Wartungsintervalle (MBTM) verlängert.
Energieeffizienz
Die Herstellung von Schwefelsäure ist ein energieintensiver Prozess. Strom kann 40 % bis 50 % der Betriebskosten ausmachen. In vielen Fällen bestimmt die Fähigkeit, diese Kosten zu managen, die Rentabilität der Anlage. Anlagen, die Schwefelsäure produzieren, benötigen Pumpen mit einem effizienten Hydraulikbereich und einer Hydraulik mit niedriger positiver Saughöhe (NPSH). Kleine Standflächen werden immer bevorzugt, nicht nur um Platz in der Werkstatt zu sparen, sondern auch um einen einfachen Zugang für die Wartung zu ermöglichen.
Merkmale wie ein nichtmetallischer Spalttopf mit hohem elektrischem Widerstand können die Effizienz von dichtungslosen Magnetkupplungspumpen steigern, indem sie Wirbelströme eliminieren und Hystereseverluste während des Betriebs verhindern, was dies tun würde
treten bei einem herkömmlichen metallischen Spalttopf auf. Dieses Konstruktionsmerkmal reduziert nicht nur die Energiekosten, sondern eliminiert auch die Wärmeentwicklung.
10 Gründe für den Einsatz dichtungsloser Pumpen für die Schwefelsäureproduktion
Durch den Wegfall der Dichtung und des zugehörigen Dichtungsstützsystems bringen dichtungslose Pumpen zusätzliche Vorteile für jede Schwefelsäureverarbeitungseinheit. Zehn Vorteile, die dichtungslose Magnetkupplungspumpen bieten, sind:
keine Dichtungen und Dichtungsunterstützungssysteme
vollständige Flüssigkeitsaufnahme
Null Produktemissionen
keine Kontamination der Prozessflüssigkeit
reduzierte Installations- und Inbetriebnahmekosten
einfach zu warten und zu bedienen
längere Mean Time Between Failure (MTBF)
keine EPA-Überwachung
verbesserte Bedienersicherheit
Umweltschutz