Przemysł kwasu siarkowego na świecie i w Polsce. Tabela 1. Zapotrzebowanie na kwas siarkowy w świecie w latach

Podobne dokumenty
Bezemisyjna energetyka węglowa

Najlepsze dostępne praktyki i technologie w metalurgii. dr hab. inż. M. Czaplicka, Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

Energetyka odnawialna w procesie inwestycyjnym budowy zakładu. Znaczenie energii odnawialnej dla bilansu energetycznego

Przemysł cementowy w Polsce

Przemysł cementowy w Gospodarce o Obiegu Zamkniętym

Gospodarka odpadami. Wykład Semestr 1 Dr hab. inż. Janusz Sokołowski Dr inż. Zenobia Rżanek-Boroch

WYKAZ ODPADÓW PODDAWANYCH UNIESZKODLIWIENIU LUB ODZYSKOWI

PRODUKCJA I ZASTOSOWANIE NAWOZÓW MINERALNYCH W KONTEKŚCIE OCHRONY KLIMATU

TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW

Procesy wytwarzania, oczyszczania i wzbogacania biogazu

Niezależność energetyczna JSW KOKS S.A. w oparciu o posiadany gaz koksowniczy

Piotr MAŁECKI. Zakład Ekonomiki Ochrony Środowiska. Katedra Polityki Przemysłowej i Ekologicznej Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie

Efekt ekologiczny modernizacji

Książka adresowa 9. Wprowadzenie 11. Część I Odpady nieorganiczne przemysłu chemicznego Technologia Ekonomika Ekologia 21

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

PALIWA ALTERNATYWNE W CEMENTOWNI NOWINY

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA. z dnia 4 listopada 2002 r. w sprawie wysokości opłat rejestracyjnych. (Dz. U. z dnia 15 listopada 2002 r.

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

Rozwiązania dla klientów przemysłowych Mała kogeneracja

Gazy rafineryjne w Zakładzie Produkcyjnym PKN ORLEN SA w Płocku gospodarka gazami rafineryjnymi

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 25 lipca 2011 r.

1. W źródłach ciepła:

Uzdatnianie wody. Ozon posiada wiele zalet, które wykorzystuje się w uzdatnianiu wody. Oto najważniejsze z nich:

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Najlepsze dostępne technologie i wymagania środowiskowe w odniesieniu do procesów termicznych. Adam Grochowalski Politechnika Krakowska

Efekt ekologiczny modernizacji

Opracował: Marcin Bąk

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku do raportowania w ramach. Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji.

Instalacji odmagnezowania blendy flotacyjnej w Dziale Przeróbki Mechanicznej Olkusz Pomorzany ZGH Bolesław S.A.

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku 2006 do raportowania w ramach Wspólnotowego Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji za rok

Projektowanie Biznesu Ekologicznego Wykład 2 Adriana Zaleska-Medynska Katedra Technologii Środowiska, p. G202

WYKRYWANIE ZANIECZYSZCZEŃ WODY POWIERZA I GLEBY

Efekt ekologiczny modernizacji

Czysty wodór w każdej gminie

Efekt ekologiczny modernizacji

PROCESY ADSORPCYJNE W USUWANIU LOTNYCH ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH Z POWIETRZA

Wienkra: Hydro Kit - Moduł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej dla systemów MULTI V

Plan wykładu: Wstęp. Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Zanieczyszczenia wód. Odpady stałe

o skondensowanych pierścieniach.

Stan zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

Opracował: mgr inż. Maciej Majak. czerwiec 2010 r. ETAP I - BUDOWA KOMPLEKSOWEJ KOTŁOWNI NA BIOMASĘ

Osady ściekowe w technologii produkcji klinkieru portlandzkiego na przykładzie projektu mgr inż. Małgorzata Dudkiewicz, dr inż.

Witryna statystyczna chemii 2017/1. Wyniki przemysłu chemicznego Polski w 2016 r.

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

Krajowy Program Gospodarki Odpadami

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Międzynarodowe Targi Górnictwa, Przemysłu Energetycznego i Hutniczego KATOWICE Konferencja: WĘGIEL TANIA ENERGIA I MIEJSCA PRACY.

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Monitoring i ocena środowiska

Wykorzystanie gazu ziemnego do produkcji energii elektrycznej. Grzegorz Rudnik, KrZZGi2211

Energia słoneczna docierająca do ziemi ma postać fali elektromagnetycznej o różnej długości. W zależności od długości fali wyróżniamy: Promieniowanie

Warszawa, dnia 30 czerwca 2017 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ENERGII 1) z dnia 12 czerwca 2017 r.

OFERTA TEMATÓW PROJEKTÓW DYPLOMOWYCH (MAGISTERSKICH) do zrealizowania w Katedrze INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ

Magdalena Borzęcka-Walker. Wykorzystanie produktów opartych na biomasie do rozwoju produkcji biopaliw

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku do raportowania w ramach. Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji.

Sposoby ogrzewania budynków i podgrzewania ciepłej wody użytkowej

Badania pirolizy odpadów prowadzone w IChPW

MODERNIZACJA SYSTEMU WENTYLACJI I KLIMATYZACJI W BUDYNKU ISTNIEJĄCYM Z WYKORZYSTANIEM GRUNTOWEGO WYMIENNIKA CIEPŁA

Wartości opałowe (WO) i wskaźniki emisji CO 2 (WE) w roku 2005 do raportowania w ramach Wspólnotowego Systemu Handlu Uprawnieniami do Emisji za rok

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

Chemia stosowana, odpady i zarządzanie chemikaliami

POLSKA IZBA EKOLOGII. Propozycja wymagań jakościowych dla węgla jako paliwa dla sektora komunalno-bytowego

PROGRAM OGRANICZENIA NISKIEJ EMISJI W MIEŚCIE KATOWICE DLA OBIEKTÓW INDYWIDUALNYCH W LATACH 2009 DO 2011

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

ZAŁĄCZNIK. (1) Obiekty energetycznego spalania, które należy ująć w przejściowym planie krajowym

Oznaczanie SO 2 w powietrzu atmosferycznym

I. KATALITYCZNE PROCESY CHEMICZNE...

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

Metan z procesów Power to Gas - ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych.

PRZYKŁADY INSTALACJI DO SPALANIA ODPADÓW NIEBEZPIECZNYCH

Zestawienie wzorów i wskaźników emisji substancji zanieczyszczających wprowadzanych do powietrza.

20 lat co-processingupaliw alternatywnych w cementowniach w Polsce

Energetyczne wykorzystanie odpadów z biogazowni

H.Cegielski-Poznań S.A. Elektrownia kogeneracyjna na surowy olej palmowy o mocy 4,2 MW e Brake, Niemcy

Przykładowe zadania z rozdziałów 1 5 (Mol, Stechiometria wzorów i równań chemicznych, Wydajność reakcji i inne)

LIDER WYKONAWCY. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów

PIROLIZA BEZEMISYJNA UTYLIZACJA ODPADÓW

Analiza efektów technologicznych po uruchomieniu nowego - drugiego ciągu absorpcji i desorpcji benzolu w Koksowni Przyjaźń JSW KOKS SA

Wykład 4. Chemia Środowiska

Budujemy wartość i bezpieczną przyszłość Gospodarka ubocznymi produktami spalania w PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A.

Lp. Rodzaje działań Gazy cieplarniane 1 Spalanie paliw w instalacjach o całkowitej nominalnej mocy cieplnej

Katowicki Węgiel Sp. z o.o. CHARAKTERYSTYKA PALIW KWALIFIKOWANYCH PRODUKOWANYCH PRZEZ KATOWICKI WĘGIEL SP. Z O.O.

Badania nad zastosowaniem kondycjonowania spalin do obniżenia emisji pyłu z Huty Katowice S.A w Dąbrowie Górniczej

DECYZJA Nr PZ 42.4/2015

Sposoby ogrzewania budynków i podgrzewania ciepłej wody użytkowej

WSKAŹNIKI EMISYJNOŚCI CO 2, SO 2, NO x, CO i TSP DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Wykorzystanie węgla kamiennego. Warszawa, 18 grudnia 2013

Innowacyjne technologie a energetyka rozproszona.

Technologia chemiczna. Zajęcia 1

Zawartość i sposoby usuwania rtęci z polskich węgli energetycznych. mgr inż. Michał Wichliński

APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA - 1. WPROWADZENIE

Wykorzystanie ciepła odpadowego w firmie POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ W MAŁYCH I ŚREDNICH PRZEDSIĘBIORSTWACH. Przewodnik przedsiębiorcy

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

Spis treści. Wstęp 11

Obliczenie efektu ekologicznego zadania Remont dachu z ociepleniem budynku szkoły Zespół Szkół nr 1 w Kędzierzynie - Koźlu

Urządzenie do rozkładu termicznego odpadów organicznych WGW-8 EU

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

Transkrypt:

4'98 MIESIĘCZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY ZAŁOŻONY W 1917 ROKU ORGAN STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW PRZEMYSŁU CHEMICZNEGO I POLSKIEJ IZBY PRZEMYSŁU CHEMICZNEGO tom 77 kwiecień 1998 nr 4 SEWERYN GINALSKI Nieorganika" Spółka z o.o. w Warszawie Przemysł kwasu siarkowego na świecie i w Polsce Przedstawiono aktualny stan w krajowym przemyśle kwasu siarkowego na tle światowej sytuacji w tym dziale przemysłu. Omówiono metody produkcji i jego bazę surowcową a także prognozy wielkości produkcji i zapotrzebowania na Tabela 1. Zapotrzebowanie na kwas siarkowy w świecie w latach 1993 1997 K was siarkowy jest podstawowym produktem nieorganicznym mającym wszechstronne zastosowanie w gospodarce. W przemyśle chemicznym jest używany m.in. do produkcji innych kwasów takich jak kwas fosforowy (metodą ekstrakcyjną) kwasy solny i fluorowodorowy (metodą sulfatową) oraz do produkcji siarczanów dwuchromianów bezwodnika kwasu chromowego bieli tytanowej (metodą siarczanową) a także do syntez organicznych oraz do produkcji nawozów fosforowych metodą mokrą. Ponadto jest stosowany w przemyśle papierniczym rafineryjnym metalurgicznym naftowym garbarskim włókien chemicznych (wiskozowych poliamidowych) i in. Wielkość zapotrzebowania na kwas siarkowy w świecie (według bilansu opracowanego przez International Fertilizer Industry Association (IFA)) przedstawiono w tab. 1. Wzrost zapotrzebowania na kwas siarkowy będzie wiązać się głównie z uruchamianiem nowych zdolności produkcyjnych kwasu fosforowego metodą ekstrakcyjną z przeznaczeniem do wytwarzania nawozów kompleksowych (NPK). Metody otrzymywania kwasu siarkowego Istnieje wiele metod wytwarzania kwasu siarkowego w zależności od rodzaju stosowanego siarkonośnego surowca. Kwas ten może być otrzymywany jako produkt główny bądź jako produkt uboczny. Może być również odzyskiwany w wyniku regeneracji odpadowego kwasu siarkowego pochodzącego z innych procesów. Metody produkcji można podzielić na dwie zasadnicze grupy. Są to: 1) w zależności od pochodzenia wyjściowego : - spalanie siarki elementarnej - prażenie pirytów - prażenie innych rud siarczkowych - redukcja siarczanów - spalanie gazowych związków siarki - regeneracja zużytego kwasu siarkowego; 2) w zależności od stosowanego procesu produkcji: - metody nitrozowe (wieżowe i komorowe) - metoda pojedynczej konwersji i absorpcji - metoda podwójnej konwersji i absorpcji - metoda kontaktowa ciśnieniowa - metoda mokrej katalizy. Jakość kwasu siarkowego zależy przede wszystkim od jakości siarkonośnego surowca. Największej czystości jest kwas otrzymywany z siarki elementarnej; produkowany jest kwas o zawartości wynoszącej 92 96% (w zależności od pory roku) a głównymi jego zanieczyszczeniami są: N 2 O 3 (0002%) Fe (0006%) Cl (001%) (001%) As (00002%) Pb (0005%) Hg (000001%). Kwas siarkowy otrzymywany ubocznie w przemyśle metali nieżelaznych zawiera podobną ilość 77/4 (1998) przemysł chemiczny 123

Ogólny widok ciągów produkcyjnych kwasu siarkowego - ZCh Police" S.A.; nieco więcej jednak ma śladowych zanieczyszczeń związkami metali (ich ilość zależy głównie od rodzaju stosowanej aparatury produkcyjnej). Produkowany w kraju kwas siarkowy odpowiada wysokim wymaganiom jakościowym obowiązującym w niektórych gałęziach przemysłu np. w przemyśle włókien chemicznych. Spalanie siarki elementarnej Siarkę elementarną zazwyczaj o zawartości 999% S uzyskuje się ze złóż kopalnych z odsiarczania gazu ziemnego lub ropy naftowej. Spalanie stopionej siarki jest prowadzone w piecach siarkowych w temp. 950 1100 C. Gorące gazy zawierające do 12% są schładzane do temp. ok. 420 C a wytwarzana w procesie para wodna (pod ciśnieniem do 60 atm i w temp. do 450 C) jest stosowana do celów grzewczych i do produkcji energii elektrycznej. Dzięki usprawnieniom procesu otrzymywania metodą kontaktową możliwe było zwiększenie odzysku ciepła pochodzącego ze spalania siarki. W latach siedemdziesiątych w omawianym procesie stopień odzysku ciepła wynosił 55% (wielkość produkcji pary - 11 t na 1 t ) natomiast na początku lat osiemdziesiątych w nowych instalacjach stopień odzysku ciepła był równy 70% (wielkość produkcji pary - 135 t na 1 t ) a w drugiej połowie lat osiemdziesiątych wynosił 95% (185 t pary wodnej na 1 t ). Prażenie pirytów W krajach dysponujących dużymi złożami pirytów tj. w Finlandii Norwegii Widok instalacji i zbiorników magazynowych kwasu siarkowego -ZCh Police" S.A.; Szwecji Hiszpanii Portugalii Włoszech Chinach i Rosji do produkcji kwasu siarkowego wykorzystuje się głównie ten właśnie surowiec. Piryt zazwyczaj wzbogacony metodą flotacji zawierający ok. 48% Sjest prażony i utleniany w różnego typu piecach (wielopółkowyh obrotowych piecach z ruchomym złożem: zawiesinowych fluidyzacyjnych). Gazy powstałe w tym procesie są odpylane schładzane i oczyszczane w różnego typu systemach. Handlowy piryt oprócz siarki i żelaza zawiera także niewielkie ilości miedzi ołowiu cynku arsenu a także nieznaczne ilości srebra (do 30 g na 1 t pirytu) i złota (do 1 g na 11 pirytu). Odzysk innych metali oprócz hutniczego wykorzystania wypałków żelaza może odgrywać znaczną rolę w ekonomice produkcji kwasu siarkowego z pirytów. Arsen jest niepożądanym zanieczyszczeniem tworzącym lotne związki podczas prażenia pirytu. Związki te zatykają wymienniki ciepła i przewody gazowe. Opracowano już jednak metody usuwania arsenu z pirytu w procesie prażenia. Obecnie są budowane instalacje kwasu siarkowego tzw. pirytowe o wydajności do 500 tys. t kwasu siarkowego na rok. Prażenie innych rud siarczkowych Kwas siarkowy jest produktem ubocznym w przemyśle metali nieżelaznych podczas prażenia rud siarczków metali głównie cynku ołowiu miedzi molibdenu. Do prażenia stosuje się różnego rodzaju urządzenia m.in. piece zawiesinowe o dużej wydajności. Redukcja siarczanów Do tej grupy procesów należy przerób siarczanów wapnia (anhydrytu gipsu fosfogipsu) na kwas siarkowy i klinkier cementowy. Proces ten polega na prażeniu w piecu obrotowym typu cementowego w temp. ok. 1400 C dokładnie rozdrobnionej mieszaniny siarczanu wapnia z piaskiem koksikiem i surowcami zawierającymi tlenki żelaza i glinu. Ze względu na zbyt wysokie koszty produkcji instalacje takie w latach osiemdziesiątych zamknięto zarówno w kraju jak i zagranicą. Niemniej jednak proces ten wciąż przyciąga uwagę różnych firm zagranicznych które widzą możliwość poprawy jego ekonomiki w specyficznych warunkach produkcji kwasu fosforowego. Przerabiając fosfogips na kwas siarkowy i cement można rozwiązać problem kosztownego składowania fosfogipsu a cement zużywać na miejscu. Sytuacja taka ma miejsce np. na Florydzie gdzie brak jest złóż kamienia wapiennego do produkcji cementu. Istnieją również procesy otrzymywania kwasu siarkowego z siarczanu żelazawego - produktu odpadowego pochodzącego z procesu wytwarzania bieli tytanowej metodą siarczanową. 124 przemysł chemiczny 77/4 (1998)

Spalanie gazowych związków siarki W niektórych procesach powstają znaczne ilości gazowych związków siarki zwłaszcza siarkowodoru dwusiarczku węgla i tiotlenku węgla. Gazy te spala się do dwutlenku siarki w piecach muflowych w temp. 800 1200 C i przerabia na kwas siarkowy. Regeneracja zużytego kwasu siarkowego Stosowane są różne metody regeneracji zużytego kwasu siarkowego w zależności od jego stężenia i zawartych w nim zanieczyszczeń. Na przykład proces regeneracji tzw. pohydrolitycznego kwasu siarkowego powstałego w procesie produkcji bieli tytanowej metodą siarczanową polega na zatężaniu kwasu i usunięciu z niego siarczanu żelazawego. Natomiast służący do osuszania chloru jest oczyszczany przez desorpcję chloru w strumieniu powietrza. Regeneracja zużytego kwasu siarkowego zawierającego znaczne ilości substancji organicznych polega na jego rozkładzie termicznym z jednoczesnym spalaniem zanieczyszczeń. Kwas siarkowy jest wprowadzany do strumienia gorących gazów spalinowych lub na ruchome złoże złożone z koksu piasku lub innego materiału. W atmosferze redukcyjnej w temp. ok. 1000 C następuje rozkład kwasu siarkowego na dwutlenek siarki i wodę. Zawartość w gazach zależy od rodzaju użytego paliwa i składu odpadowego kwasu siarkowego. Gdy stężenie w gazach jest zbyt niskie wówczas są one wzbogacane przez spalanie ciekłej siarki. Zapotrzebowanie na paliwo do rozkładu zależy głównie od stężenia kwasu i zawartości zanieczyszczeń organicznych. Kwas przeznaczony do rozkładu powinien zawierać minimum 60% przy stosowaniu oleju opałowego nawet jeśli powietrze do spalania jest podgrzane do temp. 450 C. Kwas o niższym stężeniu musi być przed rozkładem zatężony w wyparce próżniowej. Metody nitrozowe Jeszcze na początku XX wieku kwas siarkowy był powszechnie produkowany metodą nitrozową z dodatkiem kwasu azotowego jako czynnika pośredniczącego w utlenianiu dwutlenku siarki. Proces prowadzono w aparatach w kształcie komór (stąd metodę tę nazywano metodą komorową). W latach trzydziestych w ramach intensyfikacji produkcji zaczęto zastępować komory wieżami o znacznie większej czynnej pojemności reakcyjnej. Instalacje wieżowe dotrwały do lat osiemdziesiątych; zostały one jednak wyparte przez instalacje kontaktowe w których wytwarza się kwas siarkowy o większym stężeniu (96-proc. w porównaniu z 74-proc. otrzymywanym metodą Węzeł konwersji w instalacji kwasu siarkowego z podwójną konwersją - ZCh Police" S.A.; nitrozową) i z większą wydajnością z linii produkcyjnej. Ponadto jest wykorzystywane ciepło wydzielające się podczas procesu produkcji kwasu siarkowego. Metoda pojedynczej konwersji Metodę produkcji kwasu siarkowego przez konwersję dwutlenku siarki w trójtlenek siarki na katalizatorze wanadowym zaczęto powszechnie stosować już w latach trzydziestych. W ciągu następnych 40 lat instalacje kontaktowe kwasu siarkowego usprawniono pod względem konstrukcji i wielkości aparatów ponadto optymalizowano warunki procesu. W końcowym okresie budowy tych instalacji w latach sześćdziesiątych wydajność produkcji osiągała 200 tys. t z jednego ciągu na rok a stopień konwersji podczas spalania siarki elementarnej wynosił 975 985%. Metoda podwójnej konwersji W latach sześćdziesiątych wskutek zwiększenia wymagań w zakresie ochrony środowiska zaczęto wdrażać metodę tzw. podwójnej konwersji i absorpcji. W wyniku zastosowania międzystopniowej absorpcji SO 3 z gazów pochodzących z pierwszego stopnia utleniania stopień konwersji jest wyższy niż w metodzie pojedynczej konwersji. Ogólny stopień konwersji dochodzi do 997%. Budowane obecnie instalacje kwasu siarkowego z siarki mają wydajność do 1 mln t w jednym ciągu na rok. Metoda kontaktowa ciśnieniowa W drugiej połowie lat sześćdziesiątych opracowano ciśnieniową metodę kontak- tową produkcji kwasu siarkowego. Metoda ta ma szereg zalet a mianowicie: warunki równowagi i wydajność są korzystniejsze niż w metodach już omówionych wymagany jest mniejszy wsad katalizatora a instalacja jest mniejsza gabarytowo i tańsza. Pierwsza taka instalacja (o wydajności 180 tys. t na rok) została wybudowana we Francji (koło Lyonu) w 1972 r. Koszt jej budowy był o 10% niższy od kosztu budowy instalacji konwencjonalnej atmosferycznej. Produkowano w niej w procesie podwójnej konwersji pod ciśnieniem 5 atm osiągając stopień konwersji równy 998%. Zasadniczą wadą tej metody w porównaniu z konwencjonalną metodą podwójnej konwersji i absorpcji jest większe zapotrzebowanie na energię i mniejszy odzysk ciepła reakcji. Po gwałtownym wzroście cen energii w latach siedemdziesiątych metodę tę uznano za nieatrakcyjną. Inną wersję metody ciśnieniowej stanowi proces CIL. Polega on na rozpuszczaniu w stężonym kwasie siarkowym (pod ciśnieniem 8 atm) dwutlenku siarki pozostałego w gazie pokontaktowym. Kwas siarkowy zawierający dwutlenek siarki jest kierowany do wieży suszącej. Tam następuje desorpcja który jest ponownie kierowany do operacji konwersji. Proces jest oparty na metodzie pojedynczej konwersji i absorpcji. Dotychczas nie został wykorzystany w przemyśle. Metoda mokrej katalizy W odróżnieniu od konwencjonalnej metody kontaktowej w której stosuje się suche mieszaniny dwutlenku siarki i powietrza w metodzie mokrej katalizy bezpośredniej konwersji podlegają gazy mokre. Siarko- 77/4 (1998) przemysł chemiczny 125

Tabela 2. Produkcja kwasu siarkowego w świecie w latach 1993 1997 wodór zawarty w gazie wejściowym jest spalany do dwutlenku siarki i wody a następnie jest utleniany do SO 3 który z parą wodną tworzy kwas siarkowy. Gazy odpadowe (zawierające co najmniej 10% S) z koksowni rafinerii ropy naftowej z procesów: gazyfikacji węgla odsiarczania gazu ziemnego produkcji dwusiarczku węgla produkcji włókien chemicznych odsiarczania wód złożowych przy wydobyciu siarki mogą być bezpośrednio przerabiane na kwas siarkowy. Stopień konwersji wynosi powyżej 98% a żywotność katalizatora 10 lat. Produkcja kwasu siarkowego na świecie i w Polsce W tabeli 2 przedstawiono wielkość produkcji kwasu siarkowego na świecie. Przewiduje się że w 2000 r. światowa produkcja tego kwasu ze wszystkich źródeł siarki osiągnie wielkość 182 mln t w przeliczeniu na 100-proc.. W drugiej połowie lat osiemdziesiątych wielkość krajowej produkcji i zużycia kwasu siarkowego wyniosła 35 mln t (tab. 3 i 4). Na przełomie lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych nastąpiło załamanie krajowej produkcji chemikaliów a zwłaszcza nawozów fosforowych i kom- Tabela 3. Wielkość krajowej produkcji kwasu siarkowego w 1987 r. Tabela 4. Wielkość zużycia kwasu siarkowego w 1987 r. w zależności od rodzaju zastosowania pleksowych opartej na użyciu znacznych ilości. Mniejsze zapotrzebowanie na ten kwas było przyczyną zamknięcia niektórych jego instalacji lub ograniczenia produkcji w pozostałych instalacjach. W grupie przedsiębiorstw w których wyłączono instalacje znalazły się: - Gdańskie Zakłady Nawozów Fosforowych - instalacja dwuciągowa oparta na metodzie podwójnej konwersji o wydajności 270 tys. t - Kopalnie i Zakłady Przetwórcze Siarki Siarkopol" - instalacja oparta na metodzie podwójnej konwersji o wydajności 110 tys. t - Poznańskie Zakłady Chemiczne - instalacja oparta na metodzie podwójnej konwersji o wydajności 120 tys. t - Wrocławskie Zakłady Przemysłu Nieorganicznego Oddział w Wałbrzychu - instalacja wieżowa oparta na metodzie nitrozowej (z regeneracją zużytych kwasów siarkowych) o wydajności 70 tys. t na rok; - Fabryka Nawozów Fosforowych Ubocz" - instalacja wieżowa oparta na metodzie nitrozowej o wydajności 60 tys. t - Zakłady Chemiczne Wizów" - instalacja dwuciągowa oparta na metodzie pojedynczej konwersji o wydajności 100 tys. t z anhydrytu na rok; - Zakłady Przemysłu Barwników Boruta" - instalacja oparta na metodzie podwójnej konwersji o wydajności 120 tys. t z siarki na rok. Wielkość ubocznej produkcji kwasu siarkowego w przemyśle metali nieżelaznych związana z odzyskiem pochodzącego z prażenia siarczkowych rud metali kolorowych zależy od wielkości produkcji hutniczej. Wielkość krajowej produkcji kwasu siarkowego kontaktowego (z siarki) przedstawiono w tab. 5. Prognozy zużycia kwasu siarkowego w kraju W związku z tym że w kraju produkcja nawozów fosforowych i kompleksowych opiera się na metodach mokrych z udziałem kwasu siarkowego zużycie tego kwasu będzie zależeć od wielkości produkcji P 2 nawozowego. Wskaźniki zużycia (w przeliczeniu na czysty składnik nawozowy tj. P 2 ) są różne; dla superfosfatu wskaźnik ten wynosi ok. 2 kg a dla nawozów kompleksowych ok. 29 kg 0 5 natomiast średni wskaźnik - ok. 27 kg 0 5 (po uwzględnieniu że 75% produkcji nawozów w kraju to nawozy kompleksowe). Stąd przy założeniu że krajowa produkcja nawozów fosforowych i kompleksowych w 2000 r. wyniesie ok. 600 tys. t (w przeliczeniu na P 2 ) zapotrzebowanie przemysłu nawozowego na kwas siarkowy wyniesie ok. 16 mln t (w przeliczeniu na 100-proc. ). Szacując pozostałe zapotrzebowanie przemysłu na kwas siarkowy w wysokości ok. 600 tys. t/r. łączne krajowe zapotrzebowanie na w 2000 r. wyniesie ok. 22 mln t. Zapotrzebowanie to będzie pokryte z istniejących zdolności produkcyjnych krajowych instalacji kwasu siarkowego. Baza surowcowa Około 75% kwasu siarkowego produkowanego w kraju jest wytwarzane z siarki elementarnej. Jeżeli łączne krajowe zapotrzebowanie na kwas siarkowy w 2000 r. wyniesie ok. 22 mln t to po uwzględnieniu wskaźnika zużycia siarki wynoszącego ok. 330 kg S na 1 t zapotrzebowanie na siarkę do produkcji kwasu siarkowego będzie wynosiło w skali rocznej 550 tys. t. Pozostała ilość kwasu siarkowego (25%) jest otrzymywana jako produkcja uboczna w przemyśle metali nieżelaznych podczas utylizacji dwutlenku siarki pochodzącego z prażenia rud siarczkowych. Niewielkie ilości kwasu siarkowego są wytwarzane podczas utylizacji siarkowodoru w przemyśle koksowniczym. Polska jest czwartym po Stanach Zjednoczonych Kanadzie i Rosji producentem siarki elementarnej w świecie a pod względem wielkości eksportu zajmuje drugie miejsce po Kanadzie (tab. 6). Produkcja siarki z odzysku nabiera w świecie coraz większego znaczenia wypierając stopniowo siarkę kopalną (tab. 7). Krajowa produkcja siarki elementarnej wiąże się prawie całkowicie z wydobyciem siarki rodzimej metodą otworową. W kraju występują bardzo bogate złoża siarki rodzimej; ich zasoby szacuje się na ok. 750 mln t (stanowi to ok. 30% całości zasobów światowych). Rozmieszczone są w trzech obszarach: staszowskim tarnobrzeskim i lubaczowskim. Przewiduje się że po 2000 r. siarka będzie wydobywana tylko w dwóch kopalniach - w Kopalni Siarki Jeziorko" w Jeziorku koło Tarnobrzega i Kopalni Siarki Osiek" w Osieku koło Staszowa umiejscowionym w obszarze tarnobrzeskim. Ich łączna maksymalna zdolność produkcyjna wynosi ok. 3 mln t/r. Zdolność ta w pełni zaspokaja zarówno zapotrzebowanie krajowe na siarkę (głównie do produkcji kwasu siarkowego) jak i potrzeby eksportowe. 126 przemysł chemiczny 77/4 (1998)

Tabela 5. Wielkość krajowej produkcji (kontaktowego) w latach 1993 1996 kość zależy od rodzaju stosowanej metody. W metodzie pojedynczej konwersji emisja wynosi 10 12 kg na 1 t a emisja SO 3 06 kg na 11 natomiast w metodzie podwójnej konwersji emisja wynosi 2 4 kg na 1 t H 9 a SO 3 015 kg na 1 t. Legislacja ekologiczna Tabela 6. Produkcja i eksport siarki elementarnej w świecie w latach 1993 1995 Tabela 7. Światowa produkcja siarki elementarnej w latach 1992 1994 w zależności od źródła pochodzenia Potencjał inwestycyjny budowy fabryk kwasu siarkowego i pochodnych Polski przemysł nieorganiczny ma bogate doświadczenia zarówno w eksploatacji jak również w projektowaniu i budowie fabryk kwasu siarkowego. W 1945 r. powstało w Gliwicach Biuro Projektów Przemysłu Nieorganicznego Biprokwas" którego jedną ze specjalności stało się projektowanie i budowanie jednostek produkcyjnych kwasu siarkowego. W końcu lat czterdziestych i na początku pięćdziesiątych były to głównie instalacje wieżowe kwasu siarkowego nitrozowego ale w latach sześćdziesiątych BP Biprokwas" zaczęło projektować instalacje do procesu pojedynczej a następnie podwójnej konwersji i absorpcji. Niezależnie od wprowadzanych usprawnień procesowych i aparaturowych kolejne instalacje charakteryzowały się coraz większą jednostkową zdolnością produkcyjną. O ile w latach sześćdziesiątych przeważały jeszcze jednostki produkcyjne kwasu siarkowego o wy- dajności 100 tys. t/r. to na początku lat siedemdziesiątych typowe stały się instalacje o wydajności po 200 tys. t/r. a następnie po 500 tys. t/r. w jednej linii. Projektowanie i budowanie instalacji kwasu siarkowego stało się polską specjalnością w ramach układu RWPG. W latach 1948 1996 BP Biprokwas" zaprojektowało a następnie wybudowało i uruchomiło 133 wytwórnie kwasu siarkowego oleum ciekłego dwutlenku siarki i trójtlenku siarki z tego aż 93 instalacje poza granicami kraju m.in. na terenie byłego ZSRR - 51 jednostek produkcyjnych byłej Czechosłowacji - 14 byłej NRD - 5 w RFN - 5 w Maroku - 5 w Czechach - 3 a ponadto we Włoszech Turcji Tajlandii Kamerunie na Kubie i Taiwanie. Niezależnie od BP Biprokwas" również BP Chemadex" w Krakowie zaprojektowało i zbudowało instalacje do produkcji kwasu siarkowego (głównie z pirytu). BP Biprokwas" specjalizuje się m. in. zarówno w projektowaniu instalacji kwasu siarkowego i jego pochodnych z siarki i pirytu jak i z siarkowodoru metodą mokrej katalizy a ponadto z zawartego w gazach pochodzących z procesu prażenia rud w hutach metali nieżelaznych oraz w gazach odlotowych z elektrowni węglowych. Produkcja kwasu siarkowego a ochrona środowiska Podczas produkcji kwasu siarkowego występują tylko niewielkie emisje do atmosfery dwutlenku siarki i trójtlenku siarki zawartych w gazach kominowych. Ich wiel- W krajach Unii Europejskiej normy emisji są zgodne z następującymi dyrektywami EWG: 1. Dyrektywa nr 1980/779/ Europejskiej Wspólnoty Gospodarczej dotycząca emisji i pyłów zawieszonych. 2. Dyrektywa nr 1984/360/EWG dotycząca przeciwdziałania zanieczyszczaniu powietrza przez zakłady przemysłowe. W większości krajów europejskich występuje tendencja do stosowania elastycznej polityki w ustanawianiu indywidualnych norm emisji dla poszczególnych zakładów. Na przykład w Norwegii Szwecji i Hiszpanii nie są przyjęte ogólne ustawowe normy emisji; dopuszczalne normy są ustanawiane dla każdego zakładu oddzielnie. W USA normy techniczne są zgodne z United States Code of Federal Regulations stosownie do obowiązującej ustawy Clean Air Act. Normy federalne są dostosowywane do tzw. najlepszej dostępnej technologii. Nie są brane pod uwagę lokalizacja ani wielkość instalacji ponadto normy te ulegają zmianie w wypadku ukazania się nowej technologii. Władze stanowe okręgowe oraz miejskie mogą wprowadzać dodatkowe ograniczenia emisji. Obowiązuje jednak zasada że normy lokalne nie mogą być bardziej liberalne niż normy federalne. Podsumowanie Polski przemysł kwasu siarkowego reprezentuje poziom europejski zarówno pod względem nowoczesności procesów produkcyjnych jak i wielkości instalacji oraz zastosowanych rozwiązań aparaturowych dzięki którym następuje poprawa ochrony środowiska naturalnego oraz uzyskuje się oszczędności surowcowe i energetyczne. Rozwój tego przemysłu w kraju jest związany ze wzrostem zapotrzebowania głównie na nawozy fosforowe i kompleksowe. Krajowa baza projektowa i wykonawcza w dziedzinie przemysłu kwasu siarkowego zapewnia jego rozwój a także eksport usług modernizacyjnych i gotowych instalacji do różnych krajów świata. LITERATURA 1. Produkty Nieorganiczne Praca zbiorowa PPH Nieorganika - Solkwas" Warszawa 1990. 2. Production of Sulphuric Acid Belgium. EFMA 1995. 3. Preliminary Sulphur and Sulphuric Acid Statistics Paris International Fertilizer Industry Association 1995. 4. Phosphate Fertilizers and the Environment Muscle Shoals Al 1991. 5. Rocznik Statystyczny 1996. 77/4 (1998) przemysł chemiczny 127