Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
где F — поверхность пода печи, м2, G' — количество сухого колчедана (45% S), сжигаемого в печи, определяют по формуле
7 Cc
колч ь
45
18 768-41
45
-=17 100 кг/ч,
_. ЛГ4•24G' -. /"4 24-17 100 _ „ D=V ~~лї = У 3,14 • 10000 ' М'
Приход Расход
С сухим Воздухом 1,03%
С благой С сухим кал-0 благой воздуха 0,01Wo чеданом колчедана.
O1ISS0Zo 0,097%
Рис 4. Диаграмма теплового баланса печи КС-100
Количество тепла, используемого в котле-утилизаторе (если потери тепла в нем составляют 1%), определяют по уравнению
Qk = Vcr (tBX — /ВЬ1Х) 0,99 = 38 095- 1,43(850 - 450)0,99 = 21 500 000 кДж/ч.
Общее количество используемого тепла (в печи КС и в котле-утилизаторе) составляет [учитывая, что Qn = 46 437 000 кДж/ч (см тепловой баланс)]
Qo6m = Qn + QK = 46 437 000 + 21 500 000 = 67 937 000 кДж/ч.
Количество получаемого пара:
Q0614 67 93 7 000
п=— = -2790—=24 400 кг/4;
где q — энтальпия пара при 40 атм, q = 2790 кДж/кг.
Количество получаемого пара в пересчете на 1 т H2SO4
24 40(1
П = 20 83Т=И67 КГ/Т H2S°4'
или 1,17 т/т H8SO4.
Мощность устанавливаемых на заводах печей возрастает из года в год. Их производительность достигает уже 1000 т/сут. Методика приведенных расчетов применима независимо от мощности печи.
Сжигание серы происходит проще и легче, чем обжиг колчедана, по реакции
STB + O2 -> SO2+296 кДж
Фактически сера перед горением плавится (т. пл. ~ 1130C), испаряется (т. кип. ~ 444° С) и сгорает в газовой фазе. Таким образом, сам процесс горения гомогенный. Расчет состава газа по формуле (1.2) при сжигании серы упрощается, так как т = 1. При сжигании серы в воздухе (п = 21)
C02 = 21-CS02, (1.3)
т.е. теоретически можно получить газ, содержащий 21% SO2. Фактически дают избыток воздуха и получают в печах сернокислотного производства газ, содержащий около 12% SO2, а в целлюлозном производстве
2
Жидхйя сера. Сжатый Воздух
Воздух для горения серы
Рис. 5. Форсуночная печь для сжигания серы:
/ — стальной цилиндр с футеровкой; 2 — форсунка; 3 — камера дожигания паров серы
до 16% SO2. Для сжигания чистой серы применяют форсуночные (рис. 5) и циклонные печи. Перед подачей в печь серу плавят глухим паром в плавильном котле, отфильтровывают от примесей и распыляют сжатым воздухом через форсунку в печи; при этом сера испаряется и сгорает. В форсуночной печи перемешивание серы с воздухом недостаточное, процесс тормозится диффузией и происходит экстенсивно. В циклонной печи благодаря тангенциальному подводу воздуха происходит исключительно сильное перемешивание паров серы с воздухом и интенсивность сгорания увеличивается. Поэтому новые циклонные печи вытесняют форсуночные печи старого типа.
Очистка газов от пыли, уносимой потоком газа из печей, необходима для того, чтобы пыль не засоряла последующую аппаратуру и не загрязняла кислоту. В газах, выходящих из печей, содержится огарковой пыли от 10 до 300 г/м3. Грубая очистка газов производится в циклонах, или инерционных пылеуловителях, которые устанавливаются после печей КС и пылевидного обжига, дающих сильно запыленные газы. После грубой очистки газ проходит под трубами парового котла, производящего пар высоких параметров. Более полная очистка газа до содержания в нем пыли 0,1 г/м3 производится в электрофильтрах.
3. контактный способ производства серной кислоты
Контактным способом производится большое количество сортов серной кислоты, в том числе олеум, седержащий 20% свободной SO3, купоросное масло (92,5% H2SO4 и 7,5% H2O), аккумуляторная кислота, примерно такой же концентрации, как и купоросное масло, но более чистая. Контактный способ производства серной кислоты включает три стадии: 1) очистку газа от вредных
для катализатора примесей, 2) контактное окисление двуокиси серы в трехокись, 3) абсорбцию трехокиси серы серной кислотой. Главной стадией является контактное окисление SO2 в SO3; по названию этой операции именуется и весь способ.
Контактное окисление двуокиси серы является типичным примером гетерогенного окислительного экзотермического катализа. Это один из наиболее изученных каталитических синтезов. В СССР наиболее основательные работы по изучению окисления SO2 в SO3 и разработке катализаторов проведены Г. К. Бо-ресковым. Равновесие обратимой реакции
2SO..+ O2 ^2SO3+ 2-96,7 кДж (500 СС) (а)
в соответствии с принципом Ле-Шателье сдвигается в сторону образования SQ3 при понижении температуры и повышении давления; соответственно увеличивается равновесная степень превращения SO2 в SO3:
где G * — количество SO3, полученное в состоянии равновесия; Gmax — наибольшее количество SO3, которое могло бы получиться при полном превращении SO2 в SO3 по реакции (а); р*о2 и р*0з — равновесные парциальные давления SO2 и SO3 или равновесные объемные концентрации *.
Повышение давления увеличивает и скорость реакции (а). Количественно равновесие вычисляют по константе, которая определяется как корень квадратный из общепринятой константы равновесия [см. ч. I, уравнение (II.5)]:
