Critérios de íon da bomba para produção de ácido sulfúrico
O ácido sulfúrico é o produto químico mais utilizado no mundo. Às vezes referido como o “Rei dos Produtos Químicos”, o ácido sulfúrico é fabricado em todo o mundo. A China é o maior consumidor (seguido pelos Estados Unidos), e o Canadá é o maior exportador. A cada ano, aproximadamente 265 milhões de toneladas métricas (MT) são produzidas.
Estima-se que o mercado de ácido sulfúrico ultrapassará 300 milhões de toneladas nos próximos anos, representando uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de aproximadamente 3%.
Esse crescimento é em grande parte alimentado pela demanda por agricultura, fabricação química e automotiva, processamento de metais e refino de petróleo. O ácido sulfúrico é amplamente utilizado na produção de fertilizantes, pesticidas, metais, detergentes, gasolina, tintas, papel, plásticos e baterias. O ácido sulfúrico é produzido a partir do enxofre, por meio de um processo que envolve cinco etapas, que exigem diversas aplicações.
Combustão
Limpeza de Gás
O SO2 que sai do forno deve estar livre de impurezas (como cinzas ou outros sólidos). Uma torre de têmpera resfria o gás de combustão e uma névoa de pulverização ácida remove quaisquer partículas perdidas. A partir daí, um precipitador eletrostático remove quaisquer partículas de poeira não solúveis remanescentes. Uma vez que as impurezas são removidas, a corrente de gás SO2 é seca em uma torre de secagem para remover qualquer água remanescente. Existem várias aplicações de bombeamento nesta fase, incluindo uma bomba de lavagem de SO2, uma bomba de lavagem de SO2 e uma bomba de secagem de SO2 que deve ser capaz de resistir ao ácido sulfúrico concentrado (98%).
Conversão
O gás SO2 é oxidado e convertido em trióxido de enxofre (SO3) por meio de um conversor de catalisador de vários estágios com trocadores de calor. Durante esta etapa, a corrente de gás contendo SO2 e SO3 sai do conversor e é enviada para uma torre de absorção primária onde o SO3 é recuperado da corrente de gás. Os compressores são usados para mover os fluxos de gás nesta fase.
Absorção
O SO3 é recuperado do conversor, onde é absorvido em ácido sulfúrico concentrado. Essa reação produz oleum, também conhecido como ácido sulfúrico fumegante (H2S2O7), que é coletado em um tanque. O SO3 restante já foi absorvido e é um gás limpo que pode ser enviado para a chaminé para dispersão segura na atmosfera. Múltiplas bombas são usadas durante este estágio para absorção primária e para a absorção final de 98% de ácido sulfúrico.
Diluição
Na etapa final, o oleum produzido na etapa de absorção é bombeado para um tanque onde é diluído com água para produzir ácido sulfúrico de concentrações variadas (tipicamente, aplicações comerciais usam ácido sulfúrico em concentrações de 78%, 93% ou 98% ). Cada concentração de ácido sulfúrico é então bombeada para tanques de armazenamento.
Critérios para Seleção de Bombas para Unidades de Ácido Sulfúrico
O que torna o ácido sulfúrico tão perigoso é sua reação exotérmica com a água. Quando introduzida em água ou umidade, a solução reage para criar íons hidrônio. Essa reação libera grandes quantidades de calor para o ambiente tão forte que o ácido sulfúrico concentrado pode carbonizar o papel sozinho.
Uma aplicação ideal para bombas sem vedação
As emissões externas são um dos maiores problemas relacionados aos equipamentos de bombeamento utilizados na produção de ácido sulfúrico. Mais de 85% das falhas da bomba envolvem uma falha de vedação mecânica ou vazamento através de vedações estáticas.
Quando se trata de bombear ácido sulfúrico, vazamentos devem ser evitados a todo custo. Uma das melhores maneiras de evitar vazamentos é usar bombas sem vedação. As bombas sem vedação operam de maneira muito semelhante às bombas centrífugas convencionais, mas em vez de gaxetas ou vedações, elas apresentam um invólucro de contenção estática sem vedação que forma uma extremidade de líquido ou limite de pressão completamente vedada.
As bombas sem vedação de acionamento magnético são hermeticamente vedadas, eliminando qualquer potencial de vazamentos ou emissões.
Segurança do Trabalhador e Proteção Ambiental
Confiabilidade através da resistência química
Os materiais de construção para o interior de uma bomba devem ser cuidadosamente considerados. A natureza áspera do ácido sulfúrico pode causar estragos no interior de uma bomba. Muitos dos catalisadores químicos usados no processo adicionam mais demandas aos materiais da bomba. Uma ampla variedade de materiais de construção metálicos e não metálicos deve estar disponível para bombas usadas na produção de ácido sulfúrico para garantir adequação com uma variedade de concentrações, incluindo 316SS, ligas de alto níquel e bombas revestidas com etileno tetrafluoroetileno (ETFE).
Manutenção simplificada
O grande volume de produção de ácido sulfúrico ilustra a necessidade de equipamentos confiáveis que minimizem o tempo de inatividade da planta, já que muitas plantas operam 24 horas por dia. A capacidade de agilizar a manutenção (e planejar atividades de manutenção preditiva) ajuda os operadores a aumentar o tempo de atividade da planta. As bombas sem selo eliminam a necessidade de selos e sistemas de suporte de selos e possuem menos componentes de desgaste, o que minimiza os custos de manutenção e aumenta o tempo médio entre os intervalos de manutenção (MBTM).
Eficiência energética
A produção de ácido sulfúrico é um processo que consome muita energia. A eletricidade pode representar de 40% a 50% dos custos operacionais. Em muitos casos, a capacidade de gerenciar essa despesa determina a lucratividade da planta. As plantas que produzem ácido sulfúrico requerem bombas com um envelope hidráulico eficiente e hidráulica de baixa altura de sucção positiva líquida (NPSH). As dimensões reduzidas são sempre preferidas, não apenas para economizar espaço no chão de fábrica, mas também para facilitar o acesso simples para manutenção.
Recursos como um invólucro de contenção não metálico com alta resistência elétrica podem aumentar a eficiência de bombas de acionamento magnético sem vedação, eliminando correntes parasitas e evitando perdas por histerese durante a operação, o que
ocorrer com uma concha de contenção metálica convencional. Esse recurso de design não apenas reduz os custos de energia, mas também elimina a geração de calor.
10 razões para usar bombas sem vedação para produção de ácido sulfúrico
Ao eliminar a vedação e o sistema de suporte de vedação associado, as bombas sem vedação adicionam benefícios incrementais a qualquer unidade de processamento de ácido sulfúrico. Dez vantagens que as bombas de acionamento magnético sem vedação oferecem são:
sem vedações e sistemas de suporte de vedação
contenção completa de fluido
zero emissões de produtos
contaminação zero do fluido de processo
custos reduzidos de instalação e inicialização
simples de manter e operar
maior tempo médio entre falhas (MTBF)
sem monitoramento da EPA
maior segurança do operador
proteção do meio-ambiente