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硫酸生产

使用LiquiSonic®进行过程监控

硫酸(H2SO4)是最重要的基础化学制品之一,每年总计消耗高达2亿吨。稳定的需求增长源于H2SO4的优良特性,使其有益于制备多种产品

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Sulfuric acid production

The LiquiSonic® analyzer can easily be integrated into different process stages. The rapid, robust sensing technology improves asset utilization, process safety and product yield.

Sulfuric acid production | 4 MB

LiquiSonic®分析仪对硫酸和发烟硫酸浓度测量的若干应用如下:

  • H2SO4和发烟硫酸生产
  • 肥料生产
  • 合成气干燥
  • 刻蚀槽和酸洗槽
  • 矿石加工
  • 精炼厂催化
  • 多种化学制品生产

两种主要的H2SO4生产工艺包括,首先“双转双吸”(DCDA)工艺,即以五氧化二钒(V2O5)催化剂生产高浓缩H2SO4和发烟硫酸为特点的工艺。第二种工艺应用发展于1980年,通过被称为“湿法硫酸(WSA)”工艺的方法从多种工艺气体中脱硫。该LiquiSonic®分析仪可轻松集成到DCDA和WSA方法的工艺阶段。LiquiSonic®快速稳健的传感技术提高了资产利用率、工艺安全及产品产量。

声速相对于电导率及密度的优势

双转双吸工艺(DCDA)

DCDA采用各种在不同反应中合成为二氧化硫的原材料。含SO2气体首先进入用于脱除该气体水分的干燥塔,紧接着该气体通过转化炉中的三个催化剂床后被氧化成SO3:

SO2 + 0.5 O2 → SO3

之后SO3进入中间吸收塔(IAT)。尽管SO3可能被水溶液吸收,但这种强烈放热反应能腐蚀和毁坏设备。而SO3与含水量为98 wt%的H2SO4反应可形成超浓缩H2SO4:

SO3 + H2O → H2SO4

为避免环境污染,离开IAT的含SO2废气需再次通过该转化炉,以便在最终吸收塔(FAT)中制备用于加工成浓缩H2SO4的SO3。DCDA工艺形成作为中间产物的发烟硫酸,其中包括富含SO3的100 wt% H2SO4——也称为焦硫酸。
应用包括:

  • 生产高浓缩H2SO4
  • 制造己内酰胺和尼龙
  • 与硝酸结合进行硝化

发烟硫酸通过吸收发烟硫酸吸收塔中的SO3进行生产。LiquiSonic®传感器在20 - 30 wt%和如图所示的50 - 60 wt%的发烟硫酸浓度范围内具有优秀的工艺控制能力。
LiquiSonic®传感器可安装在吸收塔进料和回流管道中及稀释装置之后。

Course of the sonic velocity and density in sulfuric acid and oleum

湿法硫酸工艺(WSA)

过去由于多种工业制造工艺的原料会产出SO2废气,最初发展WSA工艺是为了去除这些废气中的硫组分。
与DCDA不同的是,SO2气体中残留有水汽。由于特殊含钒催化剂的存在,水汽对转炉中从SO2到SO3的催化氧化无不良影响。
WSA工艺中的LiquiSonic®测量点最终SO3气体进入WSA冷凝器,其中水汽冷凝将SO3转化为H2SO4。典型的H2SO4的产品浓度为98 wt%。LiquiSonic®传感器在线测量浓度可安装于WSA冷凝器及稀释装
置的出口管线上。

客户收益

该LiquiSonic®传感器具有对硫酸浓度的高声速灵敏性,精度可达到高达±0.03 wt%。

该LiquiSonic®通过在如下图所示的80 - 100 wt%H2SO4浓度范围内生成明确信号,克服了电导率和密度的双重灵敏度难题,从而提供可靠实时的工艺数据。
当酸降解到低于95 wt%的高腐蚀水平时,该LiquiSonic®检测该“失控的”临界值酸以控制热交换器或者其他构件损坏的可能性,提高了工艺安全性和控制作用。
该在线LiquiSonic®分析仪减少了实验室人工测量的工作量,节省了用于硫酸测量的典型实验室滴定预算中的材料成本:

  • 取样时间:15分钟
  • 取样频率:6次/天
  • 13个月内收回投资 

LiquiSonic®测量系统的额外益处包括:

  • 容易安装(即插即用)
  • 卓越的长期稳定性
  • 一台传感器可用于所有应用(减少投资成本)
  • 综合调试功能
  • 精度高,适合所有所需浓度范围
  • 加强工艺控制和安全性