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(lái)制造肥料、非堿性清潔劑、護(hù)膚品、油漆添加劑，還可以用來(lái)制作炸藥。硫酸是許多工業(yè)所仰賴(lài)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(gè)區(qū)域的業(yè)者投入。但是，各業(yè)者在順利量產(chǎn)的同時(shí)，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(jì)效益與企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]同時(shí)，隨著科技的進(jìn)步，不僅傳統(tǒng)工業(yè)持續(xù)發(fā)展，愈來(lái)愈多的創(chuàng)新工業(yè)也快速發(fā)展，產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，在制造的過(guò)程中，可能會(huì)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(guò)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(shí)，所產(chǎn)生硫酸廢液或是廢酸的數(shù)量勢(shì)必可觀(guān)，這些不僅占了成本的一部分，也必需由業(yè)者花費(fèi)心血做適當(dāng)?shù)幕厥仗幚恚苑戏ㄒ?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(mǎn)足產(chǎn)業(yè)上使用的需求，尤其適用于將從工廠(chǎng)回收的廢液、廢酸再生為具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的高濃度硫酸，同時(shí)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(yùn)用，以有效降低能耗解決能量浪費(fèi)的問(wèn)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(chǎng)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(guò)氧化氫或含過(guò)氧化氫的硫酸以生成該硫酸產(chǎn)品，對(duì)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(xiàn)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(xiàn)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(guò)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(duì)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(lái)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(guò)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(duì)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(lái)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(yùn)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(guò)氧化氫與二氧化硫產(chǎn)生硫酸。如此一來(lái)，不僅作為氧化劑的過(guò)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(shí)隨著反應(yīng)時(shí)間增加，反應(yīng)吸收塔內(nèi)的硫酸濃度只會(huì)愈來(lái)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(huì)像一般氧化還原反應(yīng)因?yàn)樯伤?，而將產(chǎn)品愈來(lái)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(shí)，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(gè)系統(tǒng)，并且在此系統(tǒng)中，熔硫液化槽與蒸餾塔運(yùn)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(chǎng)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(guò)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(fèi)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?yàn)檫\(yùn)輸時(shí)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(shì)。
[0013]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更能明顯易懂，下文將以實(shí)施例并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)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(shí)際比例進(jìn)行繪示。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)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(shí)施例的一制造硫酸的設(shè)備示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一制造硫酸的方法流程圖。如圖1所示，本實(shí)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(jī)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(guò)濾器將液態(tài)硫磺進(jìn)行粗濾，使?jié)崈舻囊后w通過(guò)，但是將固體雜質(zhì)阻擋在濾籃里。然后將經(jīng)過(guò)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(shí)更完全、更均勻。
[0019]再進(jìn)行燃燒(步驟S105)，將經(jīng)過(guò)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(duì)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(huì)反應(yīng)并生成二氧化硫(SO2)，以供后續(xù)步驟與過(guò)氧化氫(H2O2)反應(yīng)再制作成硫酸。此外，當(dāng)一個(gè)特定反應(yīng)的自由能變化小于零時(shí)(AG < O)，此反應(yīng)必定為自發(fā)反應(yīng)。而自由能變化的計(jì)算如下:
[0020]AG = Λ H-T Λ S
[0021]其中，Λ H為反應(yīng)熱，T為絕對(duì)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)。可以理解的，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(diǎn)火，幫助可燃物達(dá)到燃點(diǎn)之后就會(huì)自行燃燒，完全不需要供給額外的能源。并且在達(dá)到燃點(diǎn)之后，反應(yīng)還會(huì)釋放出大量的熱倉(cāng)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(guò)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(lái)回收部分前述燃燒所產(chǎn)生的熱能，在這個(gè)步驟中，由于目的是回收高階的熱能，所以可依據(jù)實(shí)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