Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
4) перегрупування електронів і утворення комплексу SO3 — каталізатор;
5) десорбція SO8 і дифузія його з пор контактної маси.
При використанні відносно великих гранул контактної маси швидкість процесу визначається швидкістю дифузії реагентів (1 і 5 стадії).
Рис. 132. Принципова схема виробництва H2SO4 контактним способом.
Кількість контактної маси визначають з рівняння
VK = m, (161)
де Vx -н- об'єм контактної маси, м3; и — швидкість газу, приведеного до нормальних умов, м3/с; т — час стикання, с.
Час контактування визначають залежно від складу газу, температурних умов та заданого ступеня перетворення. Для досягнення високого ступеня окислення і зменшення вмісту SO2 у вихлопних газах застосовують так зване подвійне контактування (або контактування з проміжною абсорбцією). Воно полягає в тому, що процес окислення SO2 до SO3 здійснюють у дві стадії. Спочатку ступінь перетворення становить близько 90%. Після відділення SO3 в проміжному абсорбері збільшується співвідношення O2 до SO2, що дає змогу досягти ступеня перетворення до 95—97%. Загальний ступінь перетворення досягає 99,5—99,7%, а вміст SO2 у вихлопному газі зменшується до 0,03%.
Виробництво HqSOj контактним методдм_ма?л;ри стадії:
її ^очищення газової j^iuH_mJjOMJmoK — отруткаталізатора;
2) окислення SO2 д^$Оз-нз-ттоверхні твердого каталізатора;
З)- поглинання^ SO3 концентрованою H2SO4.
На рис. 132 наведено ііринципову^хемуТу7ьтлг«тадій виробництва H2SOi контактним методом. Газова суміш з температурою 350—400° C через шедогарковий електрофільтр ) надходить у першу промивну башту 2, де охолоджується приблизно до 80° C зрошувальноюД1—70?4-ною H2SO4. Потім ця суміш надходить до другої промивної башти З, де зрошується 30%-ною H2SO4 і охолоджується приблизно до 30° C В цих промивних баїлтах газова суміш звільняється від залишків
пилу, частково від туману H2SO4 і As2O3, який при зниженні температури газу від 350 до 30° C переходить у твердий стдн. 1
Щоб повністю очистити газову суміш від TyMaHyH2SO4, As і Se, ЇЇ пропускають ще крізь мокрі електрофільтри 4 і 6. Перед електрофільтром 6 газ зволожується в башті 5, що зрошується 5%-ним розчином H2SO4 (циркулює через холодильник 8 і збірник 9), щоб дрібні часточки туману, які не затримались в електрофільтрі 4, зволожились і осіли в електрофільтрі 6.
Далі газ осушується в башті 7, яка зрошується концентрованою 93—95%-ною H2SO4, і містячи не більш як 0,15 г/м3 водяної пари, компресором 10 подається через фільтр 11 в теплообмінники 12 і 13, де перед надходженням у контактний апарат 14 підігрівається.
Гарячий газ після контактного апарата проходить через теплообмінник 13, віддає тепло свіжому газу і через трубчастий холодильник 15, де він охолоджується до 60° С, надходить на абсорбцію.
Абсорбція SO3 відбуваєтесь в^двох^баштах 16 і 17: перша (за ходом газу) башта 16 зрошується елс'умбм; який мібтнть 18,5—20% віленото SQj, друга башта 17 зрошується азеотропною сумішшю H2SO4 і води.
Сірчана кислота і олеум, використані в баштах 16 і 17, охолоджуються в водяних холодильниках 8 і знову подаються на зрошування.
Частина олеуму відводиться на склад. У баштах 16 і 17 вловлюється близько 99,9% SO3, решта — в санітарній башті 18.
Відпрацьовані гази з залишками SO2 і SO3 перед викиданням в атмосферу доцільно пропустити через спеціальну санітарну башту 18, яка зрошується аміачною водою, що запобігає забрудненню атмосфери.
У санітарній башті 18 утворюються солі амонію, які використовують для добування SO2 (відганяють з розчину водяною парою). Солі амонію після відповідної переробки можна використати як добриво.
Апаратура контактного методу. Для окислення SO2 до SO3 є два способи контактування: контактування в кілька стадій з охолодженням газової суміші після кожної стадії проміжним теплообміном і контактування при безперервному відведенні тепла через теплообмінні трубки, які вмонтовано в контактному просторі. При цьому тепло реакції використовується для підігрівання свіжого газу перед контактуванням.
При окисленні SO2 до SO3 в контактному апараті з п'ятьма шарами каталізатора ступінь перетворення досягає 98% і більше. На сучасних сірчанокислотних заводах діють контактні апарати продуктивністю 120, 180 і 360—400 т моногідрату на добу.
Поглинання SO3. Сірчаний ангідрид розчиняється в H2SO4, взаємодіючи з водою
QnSO3 + H2O = H8SO4+ (я- I)SO3 + Q.
Тиск пари ^f3 над 98,3%-ною кислотою практично дорівнює нулю, внаслідок чого вона поглинає SO3 краще, ніж більш концентрована кислота чи олеум. Кислотою з концентрацією нижче за 98,3% також недоцільно поглинати SO3, тому що над розбавленою H2SO4 тиск водяної пари великий. У газовій фазі пара з SO3 утворює туман H2SO4, який не конденсується, це призводить до втрат €3?.
Для створення оптимальних умов поглинання абсорбери треба зрошувати холодним олеумом або холодною 98,3%-ною H2SO4. Якщо температура газу, який виходить з моногідратного абсорбера, не перевищує 60° С, а газу, що виходить з олеумного абсорбера, не вища за 65—80° С, можна досягти найвищого ступеня поглинання SO3 — 99,99%. При такому ступені абсорбції кількість туману H2SO4 у відпрацьованих газах, які викидаються в атмосферу, не перевищує 0,02 г/м8.