Critères d'ion de pompe pour la production d'acide sulfurique
L'acide sulfurique est le produit chimique le plus couramment utilisé dans le monde. Parfois appelé le « roi des produits chimiques », l'acide sulfurique est fabriqué dans le monde entier. La Chine est le plus gros consommateur (suivi des États-Unis) et le Canada est le plus gros exportateur. Chaque année, environ 265 millions de tonnes métriques (MT) sont produites.
On estime que le marché de l'acide sulfurique dépassera 300 millions de tonnes métriques au cours des prochaines années, ce qui représente un taux de croissance annuel composé (TCAC) d'environ 3 %.
Cette croissance est largement alimentée par la demande pour l'agriculture, la fabrication de produits chimiques et automobiles, la transformation des métaux et le raffinage du pétrole. L'acide sulfurique est largement utilisé dans la production d'engrais, de pesticides, de métaux, de détergents, d'essence, de peintures, de papier, de plastiques et de batteries. L'acide sulfurique est produit à partir de soufre, par un processus qui comporte cinq étapes, qui nécessitent un certain nombre d'applications.
La combustion
Nettoyage de gaz
Le SO2 sortant du four doit être exempt d'impuretés (telles que des cendres ou d'autres solides). Une tour de trempe refroidit les gaz de combustion et un brouillard de pulvérisation d'acide élimine toutes les particules parasites. De là, un précipitateur électrostatique élimine toutes les particules de poussière non solubles restantes. Une fois les impuretés éliminées, le flux de gaz SO2 est séché dans une tour de séchage pour éliminer toute eau restante. Il existe plusieurs applications de pompage à ce stade, y compris une pompe de lavage SO2, une pompe d'épuration SO2 et une pompe de séchage SO2 qui doit pouvoir résister à l'acide sulfurique concentré (98 %).
Conversion
Le gaz SO2 est ensuite oxydé et converti en trioxyde de soufre (SO3) via un convertisseur catalytique à plusieurs étages avec des échangeurs de chaleur. Au cours de cette étape, le flux gazeux contenant du SO2 et du SO3 sort du convertisseur et est envoyé dans une tour d'absorption primaire où le SO3 est récupéré du flux gazeux. Des compresseurs sont utilisés pour déplacer les flux de gaz à ce stade.
Absorption
Le SO3 est récupéré du convertisseur, où il est absorbé dans de l'acide sulfurique concentré. Cette réaction produit de l'oléum, également appelé acide sulfurique fumant (H2S2O7), qui est recueilli dans un réservoir. Le SO3 restant a maintenant été absorbé et est un gaz propre qui peut être envoyé à la cheminée pour une dispersion sûre dans l'atmosphère. Plusieurs pompes sont utilisées au cours de cette étape pour l'absorption primaire et pour l'absorption finale de l'acide sulfurique à 98 %.
Dilution
Dans l'étape finale, l'oléum produit lors de l'étape d'absorption est pompé dans un réservoir où il est dilué avec de l'eau pour produire de l'acide sulfurique à des concentrations variables (généralement, les applications commerciales utilisent de l'acide sulfurique à des concentrations de 78 %, 93 % ou 98 % ). Chaque concentration d'acide sulfurique est ensuite pompée vers des réservoirs de stockage.
Critères de sélection des pompes pour les unités d'acide sulfurique
Ce qui rend l'acide sulfurique si dangereux, c'est sa réaction exothermique avec l'eau. Lorsqu'elle est introduite dans l'eau ou l'humidité, la solution réagit pour créer des ions hydronium. Cette réaction libère de grandes quantités de chaleur dans l'environnement, si fortes que l'acide sulfurique concentré peut carboniser le papier par lui-même.
Une application idéale pour les pompes sans joint
Les émissions externes sont l'un des principaux problèmes liés aux équipements de pompage utilisés dans la production d'acide sulfurique. Plus de 85 % des pannes de pompe impliquent une défaillance du joint mécanique ou une fuite à travers les joints statiques.
Lorsqu'il s'agit de pomper de l'acide sulfurique, les fuites sont à éviter à tout prix. L'un des meilleurs moyens d'éviter les fuites est d'utiliser des pompes sans joint. Les pompes sans joint fonctionnent un peu comme les pompes centrifuges conventionnelles, mais au lieu de presse-étoupes ou de joints d'étanchéité, elles comportent une coque de confinement statique sans joint qui forme une extrémité liquide ou une limite de pression complètement scellée.
Les pompes sans joint à entraînement magnétique sont hermétiquement scellées, éliminant tout risque de fuite ou d'émission.
Sécurité des travailleurs et protection de l'environnement
Fiabilité via la résistance chimique
Les matériaux de construction des composants internes d'une pompe doivent être soigneusement étudiés. La nature dure de l'acide sulfurique peut faire des ravages sur les composants internes d'une pompe. De nombreux catalyseurs chimiques utilisés dans le processus ajoutent des exigences supplémentaires aux matériaux de la pompe. Une large gamme de matériaux de construction métalliques et non métalliques doit être disponible pour les pompes utilisées dans la production d'acide sulfurique afin de garantir leur compatibilité avec une variété de concentrations, y compris l'acier inoxydable 316, les alliages à haute teneur en nickel et les pompes revêtues d'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE).
Entretien simplifié
Le volume considérable de la production d'acide sulfurique illustre le besoin d'un équipement fiable qui minimise les temps d'arrêt de l'usine, car de nombreuses usines fonctionnent 24 heures sur 24. La capacité à rationaliser la maintenance (et à planifier les activités de maintenance prédictive) aide les opérateurs à augmenter la disponibilité de l'usine. Les pompes sans joint éliminent le besoin de joints et de systèmes de support de joint, et elles ont moins de composants d'usure, ce qui minimise les coûts de maintenance et augmente le temps moyen entre les intervalles de maintenance (MBTM).
Efficacité énergétique
La production d'acide sulfurique est un processus énergivore. L'électricité peut représenter 40 à 50 % des coûts d'exploitation. Dans de nombreux cas, la capacité à gérer cette dépense détermine la rentabilité de l'usine. Les usines produisant de l'acide sulfurique nécessitent des pompes dotées d'une enveloppe hydraulique efficace et d'un système hydraulique à faible hauteur d'aspiration nette positive (NPSH). Les petits encombrements sont toujours privilégiés, non seulement pour économiser de l'espace dans l'atelier, mais aussi pour faciliter un accès simple pour la maintenance.
Des caractéristiques telles qu'une coque de confinement non métallique à haute résistance électrique peuvent renforcer l'efficacité des pompes à entraînement magnétique sans joint en éliminant les courants de Foucault et en empêchant les pertes d'hystérésis pendant le fonctionnement, ce qui
se produire avec une enveloppe de confinement métallique conventionnelle. Cette caractéristique de conception réduit non seulement les coûts énergétiques, mais élimine également la génération de chaleur.
10 raisons d'utiliser des pompes sans joint pour la production d'acide sulfurique
En éliminant le joint et le système de support de joint associé, les pompes sans joint ajoutent des avantages supplémentaires à toute unité de traitement d'acide sulfurique. Les dix avantages des pompes à entraînement magnétique sans joint sont :
pas de joints et de systèmes de support de joints
confinement complet des fluides
zéro émission de produit
zéro contamination du fluide de procédé
coûts d'installation et de démarrage réduits
simple à entretenir et à utiliser
temps moyen entre pannes plus long (MTBF)
pas de surveillance EPA
amélioration de la sécurité de l'opérateur
la protection de l'environnement