Cobras 2009 – Florianópolis, BrazilTorben Christensen

WSA-DC – tecnologia Topsøe WSA de nova geração para gases com maior teor de SO2 e alta conversão

Marcos Topsøe paratecnologia H2SO4

Final dos anos 70Tecnologia WSA

desenvolvidae comercializada

1980Primeira planta

comercialWSA em operação

1991Primeira planta

SNOX em operação

Melhoria progressivae desenvolvimento de

catalisadores WSA e VK

2008Planta WSA

Nº 80

2008/9Introdução de

WSA-DC

Tecnologia WSA - “o conceito”Converte SO2 em gases residuais em ácido sulfúrico de especificação comercial

Trata gases residuais com umidade, não é necessária secagem de gases

Sem consumo de químicos ou aditivos

Sem geração de efluentes

Processo simples, eficiente, confiável e competitivo

Mais de 85 plantas contratadas

Hot combustion air

Acidcooling

Ácidoproduto

Água deresfriamento

Conversãode SO2

Resfria-mentode gás

Condensa-ção deácido

Gás c/ H2S /Enxofrefiltrado

Queima

H2SO4 (gas) = H2SO4 (liquid) + 90 kJ/mole

Vapor superaquecido APAr atmosférico Retorno de água

de resfriamento

Gás de processolimpo p/ chaminé

H2S + 1.5 O2 = H2O + SO2 + 518 kJ/moleCombustão

SO2 + ½O2 = SO3 + 99 kJ/moleOxidaçãoHidratação

SO3 + H2O = H2SO4 (gas) + 101 kJ/moleCondensaçãoAlta geração de vapor de alta pressão, 2-3 t/t ácido produzidoBaixo consumo de água de resfriamento, 8-9 m3/t ácido produzido

Princípios do processo WSA,H2S e enxofre

Tecnologia WSA

Incinerador Caldeira

Tambor devapor

Soprador dear combustão

Conversorde SO2

CondensadorWSA

Sopradorar resfriam.

Tanque deácido Bomba

ácidoResfriador

ácido

Resfriador degás de processo

1º e 2ºresfriado-res entre

leitos

BFW

Gás H2S

Gás parapartida

Vapor p/ exportação

Gás limpo

Ácidosulfúricoproduto

CW

Chaminé

Ar de combustão

Entrada de ar resfriamento

Saída de gás limpo

Saída de ar aquecido

Detalhes do condensador WSA

Ácido sulfúricoEntrada gás

ácido

Arranjo de planta WSA, gás H2Se enxofre

Gás H2S

Sistemavapor

Vaporsuperaquecido

Conversorde SO2

Bomba ácido

Resfr. ácido

Ácido produto

Ar de combustão SopradorGás da chaminé

Soprador

CondensadorWSA

Resfr.entreleitos

Resfr.gásproc.

IncineradorAr

Arranjo de planta WSA, gás H2Se enxofre

Plantas WSA – situação atualReferências:

85 referências de plantas em refino, metalúrgica, gaseificação, coking, geração elétrica, etc.

Correntes até 1.200.000 Nm3/hr e 1.140 MTPD H2SO4

Performance:

Concentração SO2 até 6.5%

Conversão catalítica 99.6%

Concentração H2SO4 limitada a 98%

Alta eficiência energética

Alta eficiênciaenergética

WSA vs. DCDA convencionalPlanta DCDA convencional

GAS SO2DA LAVAGEM

SECAGEM ABSORÇÃO ABSORÇÃO

H2SO4

CONVERSÃO

CALOREXPORTADO

PERDACALOR

CONVERSÃO

Alta conversãoMédia eficiência energética

PERDACALOR

CALOREXPORTADO

PERDACALOR

Planta WSA

H2SO4

GAS SO2DA LAVAGEM CONDENSAÇÃOCONVERSÃO

Média conversãoAlta eficiência energética

CALOREXPORTADO

CALOREXPORTADO

Como atingir alta conversãoe

alta eficiência energética?

Dupla conversão propicia alta eficiência de conversão

Condensação propicia alta eficiência energética

WSA-DC consegue tratar concentrações de SO2 até 13% v/v

Nova tecnologia Topsøe WSA-DC

GAS SO2

H2SO4

CONDENSAÇÃO CONDENSAÇÃOCONVERSÃOCONVERSÃO

CALOREXPORTADO

CALOREXPORTADO

CALOREXPORTADO

CALOREXPORTADO

Alta conversãoAlta eficiência energética

WSA-DC é um processo úmido para produção de ácido sulfúrico com dupla conversão e dupla condensação, combinando as qualidades atuais da tecnologia WSA com tecnologia de ácido sulfúrico convencional.

Diagrama de processo WSA-DC,alimentação enxofre/H2S

H2SO4

H2O

Enxofre

Forno deenxofre/H2S

ConversorSO2 (3+1 leitos)

1ºcondensador

2ºcondensador

Gas limpo

Caldeira

CW

Diagrama de processo WSA-DC –Gás SO2

H2SO4

H2O

Gás SO2

Conversor SO2(3+1 leitos)

1ºcondensador

2ºcondensador

Gas limpoPré-aquecedores

CW

Vantagens da tecnologia WSA-DCUma planta WSA com diferente configuração de processo, mas com mesmos comprovados componentes da planta

Alta eficiência energética devido à condensação

Alta eficiência de conversão devido à dupla conversão

Ácido concentrado

Trata gases até 13 % (vol) SO2 (gás úmido)

Comparando características

WSA DCDA WSA-DC

Conteúdo SO2, vol.-%

Conversão SO2, %

Emissão SO2, ppmv

Emissão SO3, ppmv

Concentração ácido, % p/p

Vapor exportado, t / t ácido*

*) Planta base enxofre, vapor saturado

6-7

99.6

250

10

98

1.9

13

99.95

50

5

99

2.1

13

99.92

50

5

99+

1.4

Comparação de custos operacionaisPlanta base enxofre540 MTPD

CustoUnitário

WSA-DC DCDA

Consumo &Produção

horária

Custosanuais

€

Consumo &Produção

horária

Custosanuais

€

Consumo de enxofre 40 €/t

Consumo energia elétrica 0.05 €/kWh

Produção vapor alta pressão 8 €/t

Consumo água resfriamento 0.03 €/m3

Consumo água de processo 0.50 €/m3

Custos anuais (8.000 h/ano)

Custos operacionais port de H2SO4, €

7.36 t

1,250 kWh

34 t

95 m3

4.1 m3

2,355,000

500,000

-2,176,000

22,800

16,400

718,200

7.36 t

1,400 kWh

25 t

930 m3

3.3 m3

2,355,000

560,000

-1,600,000

223,200

13,200

1,551,400

4.0 8.6

ConclusõesAs vantagens do processo WSA para gases residuais estão agora disponíveis para gases concentrados. Mesmos equipamentos comprovados, diferentes configuração de processo

WSA-DC é um complemento ao existente WSA para gases residuais

Processo WSA para gases residuais < 7% de SO2

WSA-DC para gases até 13% de SO2

WSA-DC aumenta a taxa de recuperação de calor

Taxa de recuperação de S no WSA-DC até 99.95%

WSA-DC produz ácido sulfúrico concentrado até 99 %

Obrigado por sua atenção!

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