Critères de sélection des pompes pour la production d'acide sulfurique

L'acide sulfurique est le produit chimique le plus utilisé dans le monde. Parfois appelé le « roi des produits chimiques », l’acide sulfurique est fabriqué dans le monde entier. La Chine est le plus gros consommateur (suivie par les États-Unis) et le Canada est le plus grand exportateur. Chaque année, environ 265 millions de tonnes métriques (MT) sont produites.

On estime que le marché de l'acide sulfurique dépassera 300 millions de tonnes au cours des prochaines années, ce qui représente un taux de croissance annuel composé (TCAC) d'environ 3 %.

Cette croissance est largement alimentée par la demande dans les secteurs de l’agriculture, de la fabrication de produits chimiques et automobiles, de la transformation des métaux et du raffinage du pétrole. L'acide sulfurique est largement utilisé dans la production d'engrais, de pesticides, de métaux, de détergents, d'essence, de peintures, de papier, de plastiques et de piles. L'acide sulfurique est produit à partir de soufre, selon un processus qui comporte cinq étapes, qui nécessitent un certain nombre d'applications.

Le soufre, obtenu à partir de gisements naturels ou par désulfuration du gaz naturel ou du pétrole brut, est chauffé et décomposé thermiquement dans un four. Au cours de ce processus de chauffage, le soufre (S) réagit avec l'oxygène (O2) de l'air pour former du dioxyde de soufre (SO2). Le soufre fondu est sous forme liquide et est pompé dans le four à l’aide d’une pompe de service chimique.

Le SO2 sortant du four doit être exempt d'impuretés (telles que des cendres ou d'autres solides). Une tour de trempe refroidit les gaz de combustion et un brouillard de pulvérisation acide élimine toutes les particules parasites. De là, un précipitateur électrostatique élimine toutes les particules de poussière non solubles restantes. Une fois les impuretés éliminées, le flux gazeux SO2 est séché dans une tour de séchage pour éliminer toute eau restante. Il existe plusieurs applications de pompage à ce stade, notamment une pompe de lavage de SO2, une pompe d'épuration de SO2 et une pompe de séchage de SO2 qui doivent être capables de résister à l'acide sulfurique concentré (98 %).

Le gaz SO2 est ensuite oxydé et converti en trioxyde de soufre (SO3) via un convertisseur catalytique à plusieurs étages doté d'échangeurs de chaleur. Lors de cette étape, le flux gazeux contenant du SO2 et du SO3 sort du convertisseur et est envoyé vers une tour d'absorption primaire où le SO3 est récupéré du flux gazeux. Des compresseurs sont utilisés pour déplacer les flux de gaz à ce stade.

Le SO3 est récupéré du convertisseur, où il est absorbé en acide sulfurique concentré. Cette réaction produit de l'oléum, également connu sous le nom d'acide sulfurique fumant (H2S2O7), qui est collecté dans un réservoir. Le SO3 restant a maintenant été absorbé et constitue un gaz propre qui peut être envoyé vers la cheminée pour être dispersé en toute sécurité dans l’atmosphère. Plusieurs pompes sont utilisées au cours de cette étape pour l’absorption primaire et pour l’absorption finale de l’acide sulfurique à 98 %.

Dans l'étape finale, l'oléum produit lors de l'étape d'absorption est pompé dans un réservoir où il est dilué avec de l'eau pour produire de l'acide sulfurique à des concentrations variables (généralement, les applications commerciales utilisent de l'acide sulfurique à des concentrations de 78 %, 93 % ou 98 %). ). Chaque concentration d'acide sulfurique est ensuite pompée vers des réservoirs de stockage.

L'acide sulfurique est un produit chimique dangereux et corrosif, classé cancérigène pour l'homme par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC). L'exposition par inhalation, ingestion ou contact cutané peut provoquer des lésions rénales et pulmonaires, et une exposition grave peut provoquer une pneumopathie chimique ou un œdème pulmonaire.

Ce qui rend l’acide sulfurique si dangereux, c’est sa réaction exothermique avec l’eau. Lorsqu'elle est introduite dans l'eau ou l'humidité, la solution réagit pour créer des ions hydronium. Cette réaction libère de grandes quantités de chaleur dans l’environnement, si forte que l’acide sulfurique concentré peut carboniser le papier par lui-même.

Les émissions externes constituent l’un des problèmes les plus importants liés aux équipements de pompage utilisés dans la production d’acide sulfurique. Plus de 85 % des pannes de pompes sont dues à une défaillance de la garniture mécanique ou à une fuite des joints statiques.

Lorsqu’il s’agit de pomper de l’acide sulfurique, les fuites doivent être évitées à tout prix. L’un des meilleurs moyens d’éviter les fuites est d’utiliser des pompes sans joint. Les pompes sans joint fonctionnent un peu comme les pompes centrifuges classiques, mais au lieu de presse-étoupes ou de joints, elles comportent une coque de confinement statique sans joint qui forme une tête doseuse ou une limite de pression complètement scellée.