ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Усовершенствование производства серной кислоты контактным методом из "Технология серной кислоты Издание 2" Важным фактором, обеспечиваюш,им повышение эффективности любого производства, является увеличение единичной мощности установок (стр. 324). Однако экономические расчеты и мировой опыт сернокислотной промышленности показывают, что дальнейшее увеличение мощности установок на основе существующего способа производства серной кислоты (см. рис. 8-2) является мало эффективным. Именно этим объясняется тот факт, что несмотря на увеличение производства серной кислоты в промышленноразвитых странах единичная мощность установок сохраняется на уровне 1500—2000 т/сут. Из этого может следовать вывод, что настала острая необходимость в разработке принципиально новых способов получения серной кислоты. [c.237] В настоящее время наметились два направления возможного развития этого производства. Первое из них состоит в том, что при сохранении сущности современного способа процесс осуществляют под давлением. Второе направление предусматривает замену воздуха кислородом и осуществление процесса по циклической схеме при атмосферном или повышенном давлении. Какое из этих направлений является наиболее рациональным, можно установить только на основе опыта работы промышленных установок, однако ориентировочное представление дает сопоставление основных показателей, характеризующих каждое из указанных направлений. [c.237] Опубликованы сведения о работе только одной промышленной установки, работающей под давлением 0,5 МПа (стр. 219). Схема работы этой установки основана на существующем способе с введением отдельных усовершенствований непринципиального характера. Других данных о работе аналогичных промышленных установок, работающих под давлением, нет. Имеются сведения лишь о проведении опытных работ в этом направлении, опубликовано несколько патентов. Таким образом, несмотря на то, что первая установка уже работает более 10 лет (с 1972 г.), этот опыт не получил широкого распространения, по-видимому, по экономическим соображениям. [c.237] Низкая степень использования тепла в существующем способе объясняется следующим. Тепло образования паров серной кислоты и их конденсация выделяется в результате протекания последовательных экзотермических реакций [см. уравнение (8-1)] в интервале 200—400°С. Для использования этого тепла в сухую газовую смесь (которая образуется в существующем способе) необходимо ввести пары воды, а затем, охлаждая газовую смесь, выделить серную кислоту конденсацией. Однако обеспечение достаточно высокой степени конденсации, при которой отходящие газы можно было бы вывести в атмосферу без специальной очистки, связано с большими материальными затратами и не может быть рекомендовано для практического осуществления. Поэтому использовать конденсацию и таким образом повысить степень использования тепла в существующем способе с получением энергетического пара не представляется возможным. [c.238] При работе под давлением объем отходящих газов такой же, как и в существующей схеме (около 2000 м /т), следовательно, выброс вредных примесей в атмосферу достаточно велик. Кроме того, аппаратура, работающая под давлением, должна соответствовать высоким требованиям в отношении герметичности и защиты от коррозии (особенно большие трудности следует ожидать при эксплуатации насосов, холодильников кислоты и др.). Недостаток существующего способа (как при атмосферном, так и при повышенном давлении) состоит также в том, что сложность технологической схемы исключает возможность автоматизации процесса вследствие связанных с этим больших затрат. [c.238] Применение кислорода в производстве серной кислоты может быть осуществлено по различным схемам (рис. 8-16). [c.238] По варианту I серосодержащее сырье обжигают в воздухе. К полученному концентрированному газу (14% 50г) в контактном отделении вместо воздуха добавляют технологический кислород (95% Ог). Это наименее эффективный, но наиболее простой вариант, для его внедрения не требуются специальные исследования, необходимы лишь источник кислорода и некоторое дополнительное оборудование в контактном отделении. По варианту I обеспечивается повышение концентрации ЗОг в газе в сушильном, контактном и абсорбционном отделениях с 9% (содержание в смеси применяемой в настоящее время) до 13%, т. е. на 45%. Примерно так же увеличивается производительность основного оборудования перечисленных отделений сернокислотной системы. [c.238] В варианте II воздух полностью заменен кислородом как при обжиге сырья, так и в процессе окисления 50г на катализаторе. Этот вариант перспективен, поскольку он обеспечивает высокую интенсивность производства серной кислоты. [c.238] Наибольшая эффективность от применения кислорода достигается при работе на сере. Здесь представляет интерес вариант IV — циклический процесс, при котором возможно практически полное использование тепла химических реакций и создание высокоэффективного энерготехнологического процесса. [c.239] При осуществлении циклической схемы и при малом числе аппаратов существенно облегчается проведение процесса под давлением, так как повышается интенсивность аппаратуры, представляется возможность создания автоматизированного производства, где контроль и регулирование процесса можно вести без непосредственного участия обслуживающего персонала (цех-автомат). Достоинством производства серной кислоты на кислороде является также сокращение объема отходящих газов в 40—50 раз и уменьшение выброса вредных примесей в атмосферу. [c.239] На получение кислорода из воздуха затрачивается дополнительная энергия. Однако при этом можно получить дополнительное количество энергетического пара. При осуществлении подобной схемы снижается расход энергии на получение охлаждающей воды, что компенсирует расход энергии на получение кислорода. Кроме того, в настоящее время при получении кислорода из воздуха все материальные и энергетические затраты относятся лишь на кислород между тем одновременно с кислородом получают 99%-ный азот (объем которого в четыре раза больше объема кислорода), аргон, криптон, ксенон и другие примеси, содержащиеся в воздухе. Несомненно, в дальнейшем эти продукты найдут практическое применение, что позволит снизить стоимость кислорода и расход энергии на его получение. (Велика потребность в азоте в сельском хозяйстве, так как в атмосфере азота овощи и фрукты сохраняют свою свежесть в течение длительного времени). [c.240] Есть основания ожидать, что в ближайшие годы кислород будет получен в качестве побочного продукта в водородной энергетике. Учитывая большую потребность в водороде, можно предположить, что стоимость такого кислорода будет ниже стоимости его при получении из воздуха. [c.240] Приведенная схема может быть осуществлена как при атмосферном, так и при повышенном давлении. [c.241] В отдельных случаях практический интерес может представлять интенсификация действующих сернокислотных установок путем повышения концентрации газа в результате частичной замены воздуха кислородом по схеме III (рис. 8-16), где кислород расходуется только на окисление ЗОг до ЗОз. В этом случае расход электроэнергии на получение кислорода в три раза ниже, чем при полной замене воздуха кислородом. В таких условиях теоретически возможная концентрация ЗОг в газе может составлять 21%, но она ограничивается температурой газа после печи. Если принять, что допустимая температура в циклонной печи 1400 °С, то ей соответствует концентрация ЗОг в газе 16%. Таким образом, частичной заменой воздуха кислородом можно увеличить производительность действующих установок при сохранении такого же объема газа, который соответствует концентрации 10% ЗОг. При возврате части газа после котла-утилизатора в печь (рис. 8-17) концентрация ЗОг в газе может быть выше 16%. Но в этом случае необходимо дооборудование контактного отделения. [c.241] При частичной замене воздуха кислородом стоимость переработки сырья значительно снизится, а расход электроэнергии останется примерно тем же, так как расход электроэнергии на получение кислорода, отнесенный на дополнительное количество полученной кислоты, составит около 60 кВт/т. [c.241] Существуют также бактерии, способствующие восстановлению сероводорода, ЗОг, сульфитов и других серосодержащих продуктов до элементной серы. Особый практический интерес представляют результаты промышленных опытов по бактериологическому превращению в элементную серу серосодержащих примесей производственных сточных вод. В этом случае одновременно с выделением серы достигается очистка сточных вод. [c.242] Результаты научных исследованиий дают основание надеяться, что в недалеком будущем бактериологические методы получения серы, ЗОг и Н2504 найдут широкое применение, так как эти методы очень просты и недороги при создании благоприятных условий бактерии длительное время могут сохранять жизнедеятельность. В качестве примера можно привести следующий бактериологический метод очистки топочных и других отходящих газов от ЗОг. [c.242] Топочные газы ТЭЦ или другие отходящие газы поступают в градирню — полую или с насадкой башню, орошаемую водой, которую по выходе из башни собирают в большом открытом водоеме. Находящиеся в водоеме бактерии перерабатывают растворенный ЗОг в серу, которая либо осаждается на дно, либо всплывает на поверхность воды и периодически удаляется. Вода, свободная от ЗОг, с противоположной стороны водоема насосом вновь подается на башню. [c.242] Питательной средой для бактерий могут служить органические вещества, содержащиеся в топочных газах или специально вводимые в сточные воды. [c.242] При изучении перспектив развития производства серной кислоты важно решить вопрос о рациональном использовании сероводорода, выделяемого при переработке нефти и очистке природного газа, так как в ближайшие годы в нашей стране предусматривается ввод в эксплуатацию месторождений нефти и природного газа с большим содержанием серы. [c.242] Вернуться к основной статье