制造硫酸的方法、設(shè)備及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種制造硫酸的方法、設(shè)備及系統(tǒng)，尤其涉及一種可充分回收熱能的制造硫酸的方法、設(shè)備及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]硫酸是一種非常重要的化學(xué)品，其具有非常廣泛的工業(yè)用途，不僅可以用來制造肥料、非堿性清潔劑、護膚品、油漆添加劑，還可以用來制作炸藥。硫酸是許多工業(yè)所仰賴的基礎(chǔ)原料，其需求量之大，早已反映在龐大的生產(chǎn)量上，并吸引世界上多個區(qū)域的業(yè)者投入。但是，各業(yè)者在順利量產(chǎn)的同時，仍然得投入一些努力繼續(xù)改良，以期能夠增加設(shè)備效率、降低能耗、降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而提升經(jīng)濟效益與企業(yè)競爭力。
[0003]同時，隨著科技的進(jìn)步，不僅傳統(tǒng)工業(yè)持續(xù)發(fā)展，愈來愈多的創(chuàng)新工業(yè)也快速發(fā)展，產(chǎn)能不斷擴大，在制造的過程中，可能會產(chǎn)生硫酸的廢液或是廢酸。例如在半導(dǎo)體的清洗制程中，需要采用極高純度的硫酸，并且添加一定比例的雙氧水，以加速反應(yīng)和提升清凈效果，而使用過的廢酸，在此情形之下包括有硫酸與雙氧水。當(dāng)產(chǎn)能到達(dá)一定水平時，所產(chǎn)生硫酸廢液或是廢酸的數(shù)量勢必可觀，這些不僅占了成本的一部分，也必需由業(yè)者花費心血做適當(dāng)?shù)幕厥仗幚?，以符合法?guī)的規(guī)范，并避免污染環(huán)境。
[0004]因此，如何能發(fā)展出一種硫酸的制造方法及設(shè)備，其不僅能夠生產(chǎn)出高濃度的硫酸，以滿足產(chǎn)業(yè)上使用的需求，尤其適用于將從工廠回收的廢液、廢酸再生為具經(jīng)濟價值的高濃度硫酸，同時又能借由充分回收熱能以降低能耗，進(jìn)而降低整體成本，便成為十分重要的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供一種制造硫酸的方法，利用充分回收熱能再加以妥善運用，以有效降低能耗解決能量浪費的問題。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種制造硫酸的設(shè)備，將工廠所排放出的廢液、廢酸重制成新的硫Ife廣品。
[0007]本發(fā)明的再一目的是提供一種制造硫酸的系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能減碳、友善環(huán)境、降低地球負(fù)荷的目的。
[0008]本發(fā)明提供一種制造一硫酸產(chǎn)品的方法，其包括以下步驟:提供至少一固態(tài)硫磺，于一熔硫液化槽中，將該固態(tài)硫磺熱熔以轉(zhuǎn)變成液態(tài)硫磺，燃燒該液態(tài)硫磺，以產(chǎn)生至少一產(chǎn)物，回收燃燒該液態(tài)硫磺所產(chǎn)生的一高階熱能，提供該高階熱能至一第一蒸餾塔與一第二蒸餾塔，回收燃燒該液態(tài)硫磺所產(chǎn)生的一低階熱能，提供該低階熱能至該熔硫液化槽，于一吸收反應(yīng)塔中提供過氧化氫或含過氧化氫的硫酸以生成該硫酸產(chǎn)品，對該硫酸產(chǎn)品進(jìn)行提濃或純化，以提升該硫酸產(chǎn)品的濃度或純度。
[0009]本發(fā)明另提供一種制造一硫酸產(chǎn)品的設(shè)備，其包括有一熔硫液化槽、一燃燒爐、一集塵器、一第一熱交換器、一第二熱交換器、一吸收反應(yīng)塔、一第一蒸餾塔、一第二蒸餾塔以及一氣提塔。該熔硫液化槽，用以將至少一固態(tài)硫磺轉(zhuǎn)變成液態(tài)硫磺。該燃燒爐用以燃燒該硫磺，并將至少一產(chǎn)物輸入第一熱交換器。該第一熱交換器用以回收燃燒該液態(tài)硫磺所產(chǎn)生的一高階熱能，并將該高階熱能經(jīng)由一第一管線傳遞至第一蒸餾塔和第二蒸餾塔。該第二熱交換器用以回收燃燒該液態(tài)硫磺所產(chǎn)生的一低階熱能，并將該低階熱能經(jīng)由一第二管線傳遞至該熔硫液化槽。該產(chǎn)物是與該吸收反應(yīng)塔中的過氧化氫反應(yīng)，以生成該硫酸產(chǎn)品。該第一蒸餾塔和第二蒸餾塔用以對該硫酸產(chǎn)品進(jìn)行提濃及純化，以提升該硫酸產(chǎn)品的濃度及純度。氣提塔用來去除硫酸產(chǎn)品中的二氧化硫。
[0010]本發(fā)明再提供一種制造一硫酸產(chǎn)品的系統(tǒng)，其包括有一熔硫液化槽、一燃燒爐、至少一熱交換器、一吸收反應(yīng)塔、至少一蒸餾塔以及一氣提塔。該熔硫液化槽，用以將至少一固態(tài)硫磺轉(zhuǎn)變成液態(tài)硫磺。該燃燒爐用以燃燒該液態(tài)硫磺，并將至少一產(chǎn)物輸入一吸收熱交換器。該熱交換用以回收燃燒該液態(tài)硫磺所產(chǎn)生的至少一熱能。該產(chǎn)物是與該吸收反應(yīng)塔中的過氧化氫反應(yīng)，以生成該硫酸產(chǎn)品。該至少一蒸餾塔用以對該硫酸產(chǎn)品進(jìn)行提濃或純化，以提升該硫酸產(chǎn)品的濃度或純度。氣提塔用來去除硫酸產(chǎn)品中的二氧化硫。其中，該熔硫液化槽與至少一蒸餾塔運作所需的能源由回收的該熱能所供給。
[0011]相較于常用技術(shù)，本發(fā)明的硫酸制造方法、設(shè)備及系統(tǒng)，是利用過氧化氫與二氧化硫產(chǎn)生硫酸。如此一來，不僅作為氧化劑的過氧化氫，經(jīng)由反應(yīng)而消失，免除了后續(xù)處理廢棄物的麻煩，同時隨著反應(yīng)時間增加，反應(yīng)吸收塔內(nèi)的硫酸濃度只會愈來愈高，且隨著雙氧水反應(yīng)耗盡，硫酸濃度將不再增加，并不會像一般氧化還原反應(yīng)因為生成水，而將產(chǎn)品愈來愈稀釋。此外，本發(fā)明的硫酸制造方法及設(shè)備，于充分回收硫磺燃燒所產(chǎn)生的大量熱能的后，再將高階熱能以及低階熱能分別供應(yīng)至蒸餾塔以及熔硫液化槽，以供硫酸產(chǎn)品提濃及純化的用以及硫磺熱熔之用，甚至于當(dāng)高階熱能與低階熱能有剩余時，還可以再提供用于發(fā)電或是其他用途。因此，本發(fā)明的硫酸制造設(shè)備自成一個系統(tǒng)，并且在此系統(tǒng)中，熔硫液化槽與蒸餾塔運作所需的能源可借由熱能回收再利用，以大幅降低外加的能源，完全是節(jié)能的操作。本發(fā)明的硫酸制造方法、設(shè)備及系統(tǒng)，非常適用于將工廠所排放出的廢液、廢酸重制成新的硫酸產(chǎn)品。不僅可以穩(wěn)定提升硫酸濃度及純度，更能使在廢酸中的過氧化氫被有效去除及安定化。而所生成新的硫酸產(chǎn)品，能廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)制程，可達(dá)節(jié)能減碳、友善環(huán)境、降低地球負(fù)荷的目的，并減少事業(yè)單位(即廢液或廢酸產(chǎn)出源)處理廢酸所增加的費用，而回收再利用所新生的產(chǎn)品，除了取代新品原的耗用，更可以降低生產(chǎn)成本。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，可制作出符合業(yè)界需求的中高濃度產(chǎn)品，并且因為運輸時極少的比例是水，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能可回收回系統(tǒng)再利用，大幅降低使用額外提供的能源，非常具有成本優(yōu)勢。
[0013]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點更能明顯易懂，下文將以實施例并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。需注意的是，所附圖式中的各組件僅是示意，并未按照各組件的實際比例進(jìn)行繪示。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一較佳實施例的一制造硫酸的方法流程圖。
[0015]圖2為本發(fā)明一較佳實施例的一制造硫酸的設(shè)備示意圖。
【具體實施方式】
[0016]請參考圖1，圖1為本發(fā)明一較佳實施例的一制造硫酸的方法流程圖。如圖1所示，本實施例的制造硫酸的方法，是先提供固態(tài)硫磺(步驟S101)。
[0017]然后，將固態(tài)硫磺用粉碎機處理(步驟SlOla)，調(diào)整顆粒大小，再置入熔硫液化槽。之后，將固態(tài)硫磺置入熔硫液化槽熱熔(步驟S102)，以促進(jìn)硫磺的熱熔，一般而言，熔硫液化槽的溫度是被控制著，以使熔硫的溫度落在149°C左右，如此才可避免產(chǎn)生高黏滯度的液態(tài)硫而造成設(shè)備損毀。
[0018]接著將液態(tài)硫磺進(jìn)行粗濾處理(步驟S103)，通常是利用籃式過濾器將液態(tài)硫磺進(jìn)行粗濾，使?jié)崈舻囊后w通過，但是將固體雜質(zhì)阻擋在濾籃里。然后將經(jīng)過粗濾的液態(tài)硫磺進(jìn)行霧化處理(步驟S104)。所謂霧化處理，即是將硫磺分子處理成為更小的分子，有助于燃燒時更完全、更均勻。
[0019]再進(jìn)行燃燒(步驟S105)，將經(jīng)過霧化處理的硫磺在燃燒爐中燃燒，于此步驟中，欲達(dá)到良好的效果，溫度的控制相對重要。若是在冷爐使用的情況之下，必需先將爐溫升溫，才可以進(jìn)料，由于燃燒就是一種劇烈的氧化反應(yīng)，有氧參與反應(yīng)，并放出大量的光和熱，造成此步驟的燃燒溫度約為1093°C。而由于氧的參與反應(yīng)，硫磺與氧將會反應(yīng)并生成二氧化硫(SO2)，以供后續(xù)步驟與過氧化氫(H2O2)反應(yīng)再制作成硫酸。此外，當(dāng)一個特定反應(yīng)的自由能變化小于零時(AG < O)，此反應(yīng)必定為自發(fā)反應(yīng)。而自由能變化的計算如下:
[0020]AG = Λ H-T Λ S
[0021]其中，Λ H為反應(yīng)熱，T為絕對溫度，Λ S為熵(entropy)的變化。如前所述，硫磺的燃燒放出大量的熱，所以是放熱反應(yīng)，亦即ΛΗ<0。并且熵可視為亂度的指標(biāo)，燃燒使亂度增加，亦即AS >0，代入上式可得AG必定小于零，因此為自發(fā)反應(yīng)?？梢岳斫獾?，在硫磺燃燒產(chǎn)生二氧化硫的反應(yīng)中，所需要的只是將瓦斯點火，幫助可燃物達(dá)到燃點之后就會自行燃燒，完全不需要供給額外的能源。并且在達(dá)到燃點之后，反應(yīng)還會釋放出大量的熱倉泛。
[0022]接著，如圖1所示，將硫磺燃燒產(chǎn)物的灰份去除(步驟S106)，利用旋風(fēng)分離器及/或過濾系統(tǒng)將燃燒的產(chǎn)物去塵，并收集粉塵，再將去除完灰份的硫磺燃燒產(chǎn)物，也就是二氧化硫輸入至一第一廢熱鍋爐。
[0023]接著回收高階熱能(步驟S107)，利用第一廢熱鍋爐來回收部分前述燃燒所產(chǎn)生的熱能，在這個步驟中，由于目的是回收高階的熱能，所以可依據(jù)實際情況選擇傳遞熱能的媒介，例如熱煤油或水，以吸收前述燃燒所產(chǎn)生的大量熱能，直到生成氣體的溫度降到260°C左右。再將所回收的高階熱能傳遞至一第一蒸餾塔與一第二蒸餾塔(步驟S108)，以供后續(xù)提高濃度或純度之用。
[0024]然后回收低階熱能(步驟S109)，利用一第二廢熱鍋爐繼續(xù)回收前述燃