Стадии контактного способа производства серной кислоты

КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Контактным способом производится большое количество сортов серной кислоты, в том числе олеум, содержащий 20% свободной SO₃, купоросное масло (92,5% H₂SO₄ и 7,5% Н₂О), аккумулятор­ная кислота примерно такой же концентрации, как и купоросное масло, но более чистая. Контактный способ производства серной кислоты из сернистого газа включает три стадии: 1) очистку газа от вредных для катализатора примесей; 2) контактное окисление диоксида серы в триоксид; 3) абсорбцию триоксида серы серной кислотой. Главной стадией является контактное окисление SO₂в SO₃; по названию этой операции именуется и весь способ.

Контактное окисление диоксида серы является типич­ным примером гетерогенного окислительного экзотермического ка­тализа.

Равновесие обратимой реакции
2SO₂ + О₂ D 2SO₃, ΔН= –2×96, 7 кДж (500°С) (а)

в соответствии с принципом Ле Шателье сдвигается в сторону образования SO₃при понижении температуры и повышении дав­ления; соответственно увеличивается равновесная степень превра­щения SO₂ в SO₃. Повышение давления увеличивает и скорость реакции (а).

Открыты сотни веществ, ускоряющих реакцию окисления SO₂, но были приме­нены в производстве лишь три катали­затора: 1) металлическая платина; 2) ок­сид железа; 3) пентаоксид ванадия.

Однако платина вышла из употребления вследствие дороговиз­ны и легкой отравляемости примесями обжигового газа, особен­но мышьяком. Оксид железа дешевый, не отравляется мышьяком, но при обычном составе газа (7% SO₂ и 11% О₂) он проявляет каталитическую активность только выше 625 °С, и поэтому применялся лишь для начального окисления SO₂. Ванадиевый катализатор менее активен, чем платиновый, но дешевле и отравляется соединения­ми мышьяка в несколько тысяч раз меньше, чем платина; он ока­зался наиболее рациональным, и только он применяется в про­изводстве серной кислоты в РФ. Ванадиевая контактная мас­са содержит в среднем 7% V₂O₅; активаторами являются оксиды щелочных металлов, обычно применяют активатор К₂О; носите­лем служат пористые алюмосиликаты или диоксид кремния. Обыч­ные ванадиевые контактные массы представляют собой пористые гранулы, таблетки или кольца. При катализе оксид калия превра­щается в K₂S₂O₇, а контактная масса представляет со­бой пористый носитель, поверхность пор которого смочена плен­кой раствора пентаоксида ванадия в жидком пиросульфате калия.

Ванадиевая контактная масса эксплуатируется при 400—600°С. При увеличении температуры выше 600 °С начинается необрати­мое снижение активности катализатора вследствие изменения структуры зерна и состава активного компонента. При понижении температуры активность катализатора резко снижается вследствие превращения V +5 в V +4 с образованием малоактивного сульфа­та ванадила VOSO₄.

Процесс катализа слагается из диффузионных и кинетических стадий. В крупных гранулах контактной массы сум­марная скорость процесса определяется диффузией реагентов в порах. Обычно применяют гранулы около 5 мм в поперечнике, при этом на первых стадиях окисления лимитирует скорость диф­фузии в порах, а на последних скорость самого катализа, точнее активированной сорбции кислорода.

Максимальный выход SO₃ для данного времени контакта получается при определенной оптимальной температуре. Следовало бы начинать процесс при максимально возмож­ной температуре 600°С, а затем непрерывно отводить теплоту реакции, с тем чтобы закончить катализ при минимально возмож­ной температуре 400 °С.

В трубчатых аппаратах теплота отводится непрерывно, но та­кие аппараты при испытаниях оказались неудобными в эксплуа­тации. Применяют полочные аппараты со ступенчатым отводом теплоты между полками.

На ряде заводов эксплуатируются четырех- или пятиполочные контактные аппараты с теплообменниками между полками производительностью от 50 до 500 т/сут в пересчете на H₂SO₄. Цилиндрический корпус аппарата диаметром до 12 м и высотой до 30 м по габаритам и металлоемкости много меньше системы реак­торов. Одна­ко для современных мощных сернокислотных систем производи­тельностью 1000—1500 т/сут H₂SO₄ необходимо было бы устанав­ливать в теплообменниках несколько тысяч труб, что создало бы трудности для ремонта аппарата и понизило бы надежность рабо­ты всей химико-технологической системы. Поэтому в составе мощных сернокислотных систем устанавливают полочные аппара­ты без внутренних теплообменников. На рис. 4 представлена схема производства серной кислоты по способу двойного контактирования (ДК) из природной или газовой серы, не содержащей контактных ядов (соединений мышь­яка, селена и др.).

Расплавленная и отфильтрованная от минеральных примесей сера сжигается в потоке предварительно высушенного воздуха. Полученный сернистый газ с массовой долей около 10% SO₂ с температурой свыше 1000 °С охлаждается в паровом котле до 420 °С и поступает в пятислойный контактный аппарат. В трех верхних слоях катализатора происходит окисление диоксида серы примерно на 60% в каждом и адиабатическое повышение темпе­ратуры. Охлаждением газа в теплообменниках между полками достигается сту­пенчатое приближение к оптимальной кривой. На выходе из тре­тьего слоя достигается степень превращения SO₂ в SO₃ на 93— 95%, при этом адиабата приближается к равновесной кривой и скорость реакции сильно уменьшается. Поэтому в способе двойно­го контактирования (ДК) газ после третьего слоя поступает на абсорбцию, триоксид серы поглощается практически полностью; равновесие не лимитирует процесс; соотношение О₂: SO₂ дости­гает 10 : 1 и в четвертом слое содержащийся в газе диоксид серы (около 0,5%) окисляется на 90—95%.

По схеме, представленной на рис. 4, газ после четверто­го слоя охлаждается добавкой холодного воздуха, проходит еще пятый слой, после которого общая степень превращения составля­ет 99,5% или выше. Однако и такая степень превращения не пол­ностью удовлетворяет современным требованиям по охране приро­ды.

Абсорбция триоксида серы проводится в башнях с насадкой, орошаемых раствором кислоты, которая содержит 98,3—98,6% H₂SO₄. Такая кислота в технике называется моногидратом. Она, являясь азеотропной смесью, обладает наи­лучшей поглотительной способностью. Степень абсорбции свыше 99%. При небольшом разбавлении кислоты над нею появляются водяные пары, образующие с SO₃ мельчайшие капельки сернокис­лотного тумана, которые плохо улавливаются в башнях с насадкой. Степень абсорбции резко снижается. Для улучшения абсорб­ции кислоту, поступающую в абсорберы, охлаждают в трубчатых холодильниках воздухом или водой до 60—70°С. В абсорберах и сушильной башне количество циркулирующей орошающей кисло­ты во много раз больше, чем необходимо для поглощения SO₃, и определяется тепловым балансом. Схема циркуляции кислоты показана на рис. 5.

Небольшая доля кислоты передается на сушильную башню и с нее отбирается готовая продукция — купо­росное масло.

Теплота реакции используется для подогрева воздуха, поступа­ющего в печь сжигания серы, и для нагревания газа, направляе­мого в аппарат после первой стадии абсорбции.

Расходные коэффициенты на 1 т моногидрата H₂SO₄ составля­ют примерно: серы — 0,34 т, электроэнергии — 85 кВт×ч, воды — 70 м 3 . Коэффициент использования серы — 0,95.

Технологическая система производства сильно усложняется при переработке газа от обжига колчедана, сульфидов цветных металлов и газовой серы, полученной из колчедана. Эти газы со­держат остатки пыли после сухой очистки в печном отделении, контактные яды в виде оксидов мышьяка, селена, аэрозолей цветных металлов, а также водяные пары.

В схему производства входит промывное определение, включающее башни с насадкой и мокрые электро­фильтры.

При охлаждении газа имеющийся в нем триоксид серы и пары воды конден­сируются в виде мельчайших капелек. В этих капельках растворяется оксид мышьяка. Образуется мышьяковокислотный туман, который частично улавлива­ется в промывных башнях. Одновременно улавливаются остатки пыли (первая башня), селен и другие примеси. Образуется гряз­ная серная кислота (до 5% от общей выработки), которую вы­дают как нестандартную продукцию. Окончательная очистка газа от трудноуловимого мышьяковокислотного тумана производится в двух последовательно установленных мокрых электрофильтрах. Капельки тумана заряжаются отрицательно и осаждаются на трубчатых осадительных электродах, изготовленных из свинца или углеродсодержащей пластмассы. Очистка газа завершается осушкой его от паров воды концентрированной серной кислотой в башне с насадкой.

Сухой чистый газ после сушильной башни транспортируется через всю аппаратуру турбокомпрессором.

Дата добавления: 2016-01-20 ; просмотров: 1617 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Контактный способ — производство — серная кислота

Контактный способ производства серной кислоты Сырье: содержащие диоксид серы газы, воздух. [1]

Контактный способ производства серной кислоты включает три стадии: 1) очистку газа от вредных для катализатора примесей, 2) контактное окисление сернистого ангидрида в серный, 3) абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. [2]

Контактный способ производства серной кислоты — основной в сернокислотной промышленности. В 1965 г. больше половины всей серной кислоты в нашей стране произведено этим способом. Контактный способ производства серной кислоты включает следующие основные процессы: очистку газов от вредных для катализатора примесей; контактное окисление сернистого ангидрида в серный ( SO2 в SOs); абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. [3]

Контактный способ производства серной кислоты — основной в сернокислотной промышленности. В 1966 г. больше половины всей серной кислоты в нашей стране произведено этим способом. Контактный способ производства серной кислоты включает следующие основные процессы: очистку сернистого газа от вредных для катализатора примесей; контактное окисление сернистого ангидрида в серный ( SO2 в SO3); абсорбцию серного ангидрида серной кислотой. [4]

Контактный способ производства серной кислоты включает после обжига серосодержащего сырья еще три стадии: 1) очистку газа от вредных для катализатора примесей; 2) контактное окисление SO2 в SO3; 3) абсорбцию SOg серной кислотой. [5]

Преимущество контактного способа производства серной кислоты перед нитрозным заключалось в том, что контактный способ позволял получать серную кислоту любой крепости, в то время как серная кислота, получаемая нитрозным способом, была недостаточно крепка по содержанию. [6]

Принцип контактного способа производства серной кислоты состоит JB пропускании обжигового сернистого газа в смеси с воздухом через катализатор. В результате окисления сернистого газа образуется серный ангидрид, который затем поглощается водой, содержащейся в разбавленной серной кислоте. [7]

Недостатком контактного способа производства серной кислоты является высокий расход серного колчедана на тонну моногидрата, а также большая по сравнению с башенным методом затрата средств на строительство контактного цеха. [8]

Преимуществом контактного способа производства серной кислоты в сравнении с нитрозным является возможность получения крепкой серной кислоты и олеума. [9]

При контактном способе производства серной кислоты специальная очистка газа проводится в промывных башнях и мокрых электрофильтрах. Для полноты очистки перед вторым по ходу газа электрофильтром устанавливают увлажнительную башню. [10]

При контактном способе производства серной кислоты специальная очистка газа проводится в промывных башнях и мокрых электрофильтрах. Для полноты очистки перед вторым по ходу газа электрофильтром устанавливают увлажнительную башню. [12]

С начала разработки контактного способа производства серной кислоты сконструировано большое число разнообразных контактных аппаратов. [14]

Замечателен быстрый рост контактного способа производства серной кислоты . Первая промышленная установка Тентелевского завода была пущена в 1903 г., а в 1917 г. во всем мире эксплуатировались уже 64 тентелевские системы общей производительностью свыше 250 000 т серной кислоты в год. [15]

Источник

Контактный способ получения серной кислоты

Технология производства серной кислоты

На сегодняшний день серную кислоту получают двумя основными способами: контактным и нитрозным. На данный момент производство по контактному способу постепенно вытесняет производство нитрозным способом, который также называется башенным способом.

Получение кислоты в сернокислотном производстве является определенным комплексом различных химических процессов, суть которых состоит в изменении степени окисления исходного серосодержащего сырья и промежуточных продуктов производства серной кислоты.

Сернокислотное производство по любой схеме можно представить в виде определенных этапов. Начальным этапом производства будет процесс получения печного газа с оксидом серы (IV). Затем осуществляется каталитическое окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI) и его переработка в серную кислоту (абсорбцию) [1].

В условиях реального сернокислотного производства на практике к вышеперечисленным химическим процессам и реакциям добавляются стадии сырьевой подготовки, очистки печного газа и др. процессы. Общая схема сернокислотного производства включает в себя основные стадии производства:

Серосодержащее сырье — стадия подготовки сырья — сжигание или обжиг сырья — процесс очистки печного газа — стадия контактирования — этап абсорбции контактированного газа — выработка серной кислоты

Исходя из вида серосодержащего сырья используется конкретная технологическая схема сернокислотного производства. Также на выбор технологической схемы производства влияют особенности каталитического окисления оксида серы (IV), наличие или отсутствие этапа абсорбции оксида серы (VI) [2].

Вне зависимости от той или иной схемы и способа производства, начальным этапом будет получение сернистого газа при сжигании серосодержащего сырья. Затем осуществляют очистку печного газа, особенно при использовании контактного способа получения. Вслед за очисткой газа происходит его окисление до серного ангидрида. Серный ангидрид с водой образует серную кислоту. Так как окисление SО₂ в SО₃ происходит очень медленно, для интенсификации этой реакции используют катализаторы.

В контактном способе процесс окисления SО₂ в SО₃ происходит на поверхности зерен твердого катализатора. Процесс окисления простой, обратный, гетерогенно-каталитический, экзотермический, протекает с уменьшением объема. На данный момент около 80 % всей серной кислоты производится именно контактным способом [3].

В нитрозном способе производства серной кислоты в качестве катализатора используют оксиды азота. Окисление сернистого ангидрида протекает преимущественно в жидкой фазе и происходит в башнях с насадкой. По этой причине нитрозный способ по аппаратурному признаку также называют башенным. Производство серной кислоты башенным способом заключается в том, что произведенный при сжигании серосодержащего сырья сернистый газ, который содержит в среднем 9 % SО₂ и 9-10 % О₂, проходит очистку от пыли и подается в систему башен с насадками. В этой системе башен протекают различные абсорбционные и десорбционные химические процессы, и превращения. Данным нитрозным или башенным способом производят серную кислоту, которая загрязнена примесями и разбавлена 70–75 %. Произведенная кислота в большинстве случаев идет на создание минеральных удобрений [2].

В производстве серной кислоты начальным сырьем может быть элементарная природная сера, а также разнообразные серосодержащее сырье, из которых впоследствии может быть получена сера или собственно сам оксид серы для дальнейшей технологической переработки [3].

В производстве по любой схеме и способу, самыми важными стадиям будут первые две, то есть подготовка исходного сырья и его сжигание или же обжиг с целью производства технологического газа с оксидом серы. Реализация первых двух главных стадий и степень их сложности зависит от исходного сырья

Далее приведен пример сернокислотного производства из элементарной серы по короткой схеме.

Рис. 1 – Производство серной кислоты из элементарной серы по короткой схеме:

1 – плавильная камера для серы; 2 – фильтр жидкой серы; 3 – печь для сжигания серы; 4 – котел-утилизатор; 5 – контактный аппарат; 6 – система абсорбции оксида-серы (VI); 7 – холодильники серной кислоты.

Первой стадией будет подготовка сырья, то есть расплавка серы. Плавка исходной природной серы происходит с помощью водяного пара, который вырабатывается во время протекания основной реакции сжигания серы и воздуха. Температура плавления серы относительна низка и по этой причине ее без труда можно очистить от твердых частиц и механических примесей. В итоге получается жидкая элементарная сера с приемлемой степенью чистоты [4].

Процесс сжигания элементарной серы представляет собой гомогенную экзотермическую реакцию и осуществляется в газовой фазе в потоке воздух, который был предварительно высушен.

Для проведения процесса горения жидкой элементарной серы эксплуатируют форсуночные и циклонные печи. В форсуночных печных агрегатах расплавленная элементарная сера распыляется в камере топки сжатым воздухом при помощи форсунок. Однако использование форсунок зачастую не гарантирует достаточного смешивания серы с воздухом и нужной для технологического процесса интенсивности горения. Печные агрегаты циклонного типа функционируют по принципу центробежных пылеуловителей или циклонов. В печах этого типа происходит в значительной степени лучшее смешивание компонентов и повышается скорость горения серы, нежели в печных агрегатах форсуночного типа [4].

Рис. 2 – Технологическая схема печного отделения сернокислотного производства, работающего по «короткой» схеме на сере:

1, 2 – сборники жидкой серы; 3 – калориферы; 4 – циклонная печь; 5 – энерготехнологический котел РКС; 6, 7 – горелки; 8 – барабан котла; 9 – коллектор насыщенного пара; 10, 11 – погружные насосы; 12 – нагнетатель.

Обжиговый технологический газ, который получается при сжигании жидкой элементарной серы, достаточно чист и не содержит каталитических ядов, поэтому отпадает потребность в стадии очистки. Также газ обладает гораздо более высокой концентрацией оксида серы (IV) [5].

Третьей стадией производства является обратимый экзотермический химический процесс контактного окисления диоксида серы. Последним этапом производства серной кислоты является абсорбция триоксида серы концентрированной серной кислотой или абсорбция олеумом.

Контактный способ получения серной кислоты

В производстве серной кислоты контактным методом можновыделить три стадии [7]:

1) стадия получения и очистки диоксида серы (сернистого газа);

2) стадия окисления двуокиси серы до триокиси серы (серного ангидрида) в присутствии катализатора;

3) стадия хемосорбции триокиси серы с образованием серной кислоты.

Ниже рассмотрим контактный способ получения серной кислоты из серного колчедана, главным компонентом которого является пирит (FeS₂), который содержит 53,3 % серы и 46,7 % железа.

Кроме FeS₂ в природный колчедан входит ряд примесей (сульфиды других металлов, в том числе мышьяка и селена, а также другие минералы). В связи с этим содержание серы в колчедане может колебаться от 30 до 52 %. Обжиг серного колчедана описывается суммарной реакцией:

В результате обжига колчедана образуется обжиговый (печной) технологический газ (в него переходит 98…99,5 % всей серы), содержащий SO₂, O₂, N₂ и небольшое количество SO₃.

Во время обжига колчедана одновременно с окислением пирита происходит также окисление сульфидов других металлов, содержащихся в нем: мышьяк и селен образуют газообразные оксиды (As₂O₃ и SeO₂), попадающие в состав газа; в состав этого газа также входит и влага колчедана [7].

Процесс обжига является сложным, необратимым, некаталитическим, экзотермическим, гетерогенным, скорость которого отображается уравнением: r = KFΔC. Из анализа уравнения вытекают пути интенсификации процесса обжига. Для увеличения движущей силы процесса (ΔC) применяется избыток воздуха (1,2…1,8 от теоретической потребности) и обогащение колчедана методом флотации. Применение для обжига обогащенного кислородом воздуха не нашло практического использования, поскольку требует больших затрат. Для увеличения поверхности контакта (F) сульфида железа с кислородом воздуха и облегчения диффузии важнейшее значение имеет измельчение колчедана. Увеличение скорости процесса за счет роста наблюдаемой константы скорости (K) достигается повышением температуры. Оптимальное значение температуры и около 800 °С, дальнейшее ее повышение ограничивается спеканием частиц колчедана, что приводит к уменьшению поверхности контакта. При высокой температуре процесс обжига протекает в диффузионной области и для его интенсификации необходимо перемешивание, характер которого определяется типом печи, которая применяется в производстве [7].

Окисления двуокиси серы до серного ангидрида протекает на поверхности зерен катализатора по реакции:

Процесс окисления – простой, обратный, гетерогенно- каталитический, экзотермический, протекает с уменьшением объема. Наибольший выход серного ангидрида наблюдается из газовой смеси примерно следующего оптимального состава: 7 % SO₂, 11 % O₂, 82 % N₂.

Так как реакция окисления двуокиси серы обратная и образование SO₃ сопровождается выделением теплоты, выход серного ангидрида (или степень превращения двуокиси серы) с повышением температуры уменьшается. Практически при 400 °С и ниже реакция окисления SO₂ в SO₃ необратима; при 1000 °С серный ангидрид почти полностью диссоциируется на двуокись серы и кислород. Итак, с точки зрения полноты превращения SO₂ в SO₃, необходимо работать при возможно более низкой температуре. Однако температурный режим контактного окисления SO₂ в SO₃ определяется свойствами катализатора, используемого в промышленности.

Поглощение (абсорбция) SO₃ раствором серной кислоты является последней стадией производства серной кислоты. В процессе абсорбции SO₃ раствором серной кислоты протекает экзотермическая химическая реакция:

Наибольшую абсорбционную способность по отношению к SO₃ имеет 98,3 % кислота.

С целью получения сернистого газа используют печи трех типов:

1) механических полочных, в которых колчедан перемешивается в слое;

2) пылевидного обжига с распылением колчедана в потоке воздуха;

3) с кипящим слоем колчедана.

На рисунке 5 представлена технологическая схема производства серной кислоты из колчедана контактным методом с использованием процесса двойного контактирования – двойной абсорбции (ДКДА) [8].

Рис.5 – Технологическая схема производства серной кислоты из колчедана контактным методом с использованием процесса ДКДА:

I – получение и очистка сернистого газа; II – окисление сернистого газа до серного ангидрида в присутствии катализатора; III – абсорбция серного ангидрида с образованием серной кислоты;

1,10 – нагнетатели; 2 – печь кипящего слоя; 3 – котел-утилизатор; 4 – циклон; 5 – сухой электрофильтр; 6, 7 – первая и вторая промывные башни; 8 – мокрый электрофильтр; 9 – сушильная башня; 11– контактный аппарат; 12, 13 – моногидратные абсорберы; 14 – сборники кислоты; 15 – насосы; 16 – холодильники кислоты

Наиболее совершенными реакторами для обжига колчедана являются печи кипящего слоя (КС). Интенсивность их работы примерно вдвое выше по сравнению с печами пылевидного обжига и в 10 раз выше, чем при использовании механических полочных печей.

“Кипящий” (или взвешенный, псевдоожиженный) слой образуется при пропускании воздуха снизу вверх через слой измельченного серного колчедана с такой скоростью, при которой частицы колчедана перемещаются (решаются) в потоке воздуха, но не покидают пределов кипящего слоя (не выдуваются потоком газа и не проваливаются сквозь решетку, на которую загружают колчедан). Такое состояние реагирующей системы обеспечивает интенсивное взаимодействие веществ, участвующих в реакции. При этом температура по всему объему кипящего слоя быстро выравнивается [8].

Печь кипящего слоя 2 представляет собой вертикальную полую камеру цилиндрической формы из листовой стали, футерованную изнутри огнеупорной кирпичом.

Внизу камеры размещена решетка, на которую шнековым питателем подается колчедан. Снизу через решетку и слой колчедана нагнетателем 1 подается воздух.

Обжиговый газ выходит из верхней части печи. Печь кипящего слоя по гидродинамическому режиму движения газовой фазы близка к режиму вытеснения, по твердой фазе – к режиму смешивания. По тепловому режиму печь кипящего слоя представляет собой изотермический реактор с отводом избыточной теплоты за счет введения в печь секции котла-утилизатора (на схеме он показан отдельно) [9].

В связи с большой интенсивностью работы печи кипящего слоя наблюдается значительный вынос пыли с газами (до 300 г/м 3 ), что ухудшает технико-экономические показатели процесса за счет загрязнения аппаратуры и катализатора. Газы очищают от пыли механическим и электрическим способами (грубая очистка в котле-утилизаторе 3, циклоне 4 и электрофильтре 5). Для окончательной очистки газов от пыли и вредных примесей (соединений мышьяка, селена и паров воды) применяют мокрую очистку (промывку растворами серной кислоты в промывных башнях 6 и 7) и “мокрую” електроочистку в электрофильтре 8. Очищенный и высушенный с помощью концентрированной серной кислоты в сушильной башне 9 обжиговый технологический газ через нагнетатель 10 поступает в контактный аппарат 11.

Для обеспечения оптимального температурного режима окисления SO₂ до SO₃ наиболее часто используются полочные контактные аппараты с внутренним теплообменом. По гидродинамическому режиму они представляют собой каскад реакторов вытеснения с промежуточным охлаждением, по тепловому – каскад адиабатических реакторов.

Поскольку действующие контактные сернокислотные установки имеют большую единичную мощность, количество SO₂, что выбрасывается с выхлопными газами, очень велика даже при использовании пятислойного контактного аппарата, где достигается степень превращения SO₂ 98 %. Поэтому для снижения концентрации SO₂ в выхлопных газах используют процесс двойного контактирования – двойной абсорбции (ДКДА) [8].

Уменьшение концентрации SO₂ при использовании процесса ДКДА достигается за счет вывода продукта реакции (SO₃) из зоны реакции. Таким образом, двойное контактирование состоит из двух этапов окисления SO₂ на катализаторе. На первом этапе процесса степень превращения составляет около 90 %. Перед вторым этапом контактирования из газовой смеси выделяют серный ангидрид, в результате чего равновесие реакции смещается в сторону образования SO₃, то есть повышается равновесная степень превращения, что соответственно приводит к увеличению фактической степени превращения. При использовании процесса ДКДА фактическая степень преобразования составляет 99,5/99,7 % [8].

Внутри контактного аппарата находятся четыре решетки со слоем контактной массы на каждой. Под решетками установлены трубчатые теплообменники с горизонтальными направляющими перегородками.

Газы, которые поступают в контактный аппарат, последовательно проходят межтрубное пространство теплообменников, расположенных под третьим и первым слоем контактной массы, где нагреваются до 450 °С за счет теплоты газов, прошедших через контактную массу. С этой температурой газы поступают в первый, затем во второй и третий слои контактной массы. Здесь происходит экзотермическая реакция окисления SO₂ до SO₃, температура газов повышается, но, пройдя очередной слой катализатора, газы входят в трубное пространство соответствующего теплообменника, где отдают часть теплоты газам, поступающим на контактирование. Таким образом, с помощью теплообменников между слоями контактной массы можно достичь максимального приближения к оптимальному температурному режиму, регулируя температуру по высоте контактного аппарата [9].

После прохождения газом третьего слоя контактной массы его подают в промежуточный моногидратный абсорбер 12, где циркулирующей через сборник 14, насос 15 и холодильник 16 серной кислотой поглощается часть SO₃, а затем, через теплообменники, расположенные под четвертым и вторым слоями контактной массы, в четвертый слой контактной массы. Пройдя четвертый слой контактной

массы и остыв в межтрубном пространстве расположенного под ним теплообменника до температуры 40…50 °С, газ подается в моногидратный абсорбер 13 и далее, после очистки от остатка SO₂ и SO₃, через выхлопную трубу выбрасывается в атмосферу.

Контактный метод имеет свои преимущества [8]:

— выработка продукта в виде чистой концентрированной серной кислоты, оптимальной и подходящей для всех потребителей;

— снижение выбросов вредных веществ производства в атмосферу с отходящими газами.

Дата добавления: 2020-12-22 ; просмотров: 135 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник