ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение серной кислоты из сероводорода методом мокрого катализа Получение серной кислоты из гипса и фосфогипса из "Технология серной кислоты" Метод мокрого катализа состоит в том, что ЗОг, полученный от сжигания сероводорода по реакции (3-9), вместе с значительным количеством паров воды, окисляется на ванадиевом катализаторе в серный ангидрид. Далее газовая смесь охлаждается в конденсаторе, где конденсируются образующиеся пары серной кислоты. Поскольку окисление ЗОг этим методом происходит в присутствии паров воды, он получил название метод мокрого катализа. [c.221] Возможность получения серной кислоты методом мокрого-катализа впервые установили в СССР в 1931 г. И. А. Ададуров и Д. Гернет. В дальнейшем этот процесс был подробно изучен и в настоящее время щироко применяется в СССР и во многих странах мира. Особенно удобен этот метод для получения серной кислоты из сероводорода, являющегося отходом некоторых производств. Выделяющийся сероводород тщательно промывают, поэтому он не нуждается в дополнительной очистке, что-упрощает процесс производства серной кислоты. [c.221] Таким образом, процесс мокрого катализа состоит всего из трех этапов сжигания сероводорода, окисления образующегося диоксида серы на катализаторе и выделения серной кислоты. [c.221] При очистке горючих газов обычно получают концентрированный сероводородный газ (до 90% НгЗ), поэтому в печах,, где 0 сжигается, выделяется большое количество тепла. В связи с этим при сжигании НгЗ в печь вводят большой избыток воздуха или располагают в ней змеевики котла-утилизатора. Стадия окисления ЗОг на катализаторе в процессе мокрого катализа оформлена примерно так же, как в схемах с использованием колчедана. Для снижения температуры в газовую смесь, на выходе из слоев контактной массы обычно добавляют атмосферный неосушенный воздух. Так как в газе уже присутствуют пары воды, они не влияют на процесс катализа. [c.221] Сероводород поступает в печь 3 для сжигания в смеси с воздухом, подаваемым вентилятором 2. Из печи газ при температуре около 1000 °С поступает в котел-утилизатор 4, где тепло газа используется для получения пара. Охлажденный газ при 400—420 °С поступает в контактный аппарат 5. При выходе из слоев контактной массы в газ вводят атмосферный воздух. [c.222] Из контактного аппарата газ, содержащий 50з и пары воды, поступает в башню-конденсатор 7, заполненную кольцевой насадкой и орошаемую серной кислотой. Температура орошающей кислоты на входе в башню 50—60 °С, на выходе из нее 80—90 °С. При охлаждении газа ЗОз и пары воды образуют пары серной кислоты, которые затем конденсируются. В башне 7 происходит быстрое охлаждение газа, поэтому возникает высокое пересыщение паров серной кислоты. Часть паров (около 35%) конденсируется в объеме с образованием тумана, который выделяется далее в электрофильтре 8. Башня-конденсатор устроена так же, как и сушильная башня (см. рис. 5-18). [c.222] На рис. 8-7 показано соотношение между компонентами газовой смеси, содержащей 6,29% ЗОз и 10,09% НгО, при различной температуре в соответствии с реакцией (8-1). Из этого рисунка видно, что конденсация паров серной кислоты начинается при 273 °С (точка росы) и практически заканчивается при 150 °С. К началу конденсации около 30% паров Н2304 диссоциировано (см. кривую для ЗОз) при 240 °С степень диссоциации снижается до 5% . Концентрация конденсирующейся кислоты уменьшается от 97,5% в точке росы до 92% при 150°С. [c.222] Конденсацию паров серной кислоты ведут в орошаемых башнях с насадкой (скрубберы), трубчатых конденсаторах, аппаратах распылительного типа (например, в трубе Вентури) или в барботажных аппаратах (например, в башне с провальными тарелками) и др. Механизм процесса во всех церечисленных аппаратах одинаков и состоит в том, что парогазовая смесь охлаждается в результате соприкосновения с более холодной поверхностью жидкости или пленки конденсата. Схема процесса, при котором возникающее пересыщение превышает критическое значение (5 5кр) и происходит образование тумана, показана на рис. 8-8. [c.223] Башня с насадкой, применяемая для конденсации серной кислоты, устроена так же, как и сушильная башня (см. рис. 5-18). В нижней ее части лары серной кислоты конденсируются только на поверхности насадки, так как вследствие высокой температуры газа возникающее здесь пересыщение пара 42504 не превышает критической величины и туман не образуется. Расчет процесса конденсации в этой части башни ведут по обычным формулам тепло- и массоотдачи. При дальнейшем охлаждении газа, когда пересыщение достигает критического -Значения, этот расчет существенно усложняется. [c.224] При дальнейшем продвижении газа вверх по насадке башни и охлаждении одновременно с конденсацией паров Н2504 на поверхности насадки происходит конденсация их на поверхности уже образовавшихся капель. Несмотря на постепенное увеличение общей скорости процесса конденсации в результате совместного протекания этих трех процессов, пересыщение пара не снижается, а некоторое время возрастает и затем резко падает. Давление паров серной кислоты р вследствие конденсации их на поверхности насадки вначале плавно снижается (кривая 2). В момент образования тумана происходит скачкообразное уменьшение величины р, а после того, как образование капель прекращается, давление плавно снижается к концу процесса. [c.225] Средний радиус капель Гср постепенно увеличивается (кривая 4) за счет конденсации паров а их поверхности и коагуляции. На выходе из башни Гср = 3,2 10- см. [c.225] Для повышения степени очистки газа от тумана в фильтрах желательно, чтобы капли тумана были возможно более крупными. Это достигается повышением температуры поверхности конденсации (и уменьшением возникающего пересыщения пара, стр. 91) либо уменьшением количества кислоты, подаваемой на орошение башни, либо повышением температуры орошающей кислоты. В первом случае температура поверхности конденсации возрастает в результате разогрева кислоты в нижней части башни, т. е. в начальной стадии процесса, когда одновременно с конденсацией серной кислоты на поверхности происходит койденсация ее в объеме. [c.226] На рис. 8-10 изображена схема конденсации паров серной кислоты в башне, на орошение которой направляется только часть кислоты, подаваемой насосом остальное количество смешивается с кислотой, вытекающей из конденсатора 1 (байпас). В этом случае температура кислоты, вытекающей из башни, повышается. Однако в холодильник 2 кислота поступает при той же температуре, что и при обычной схеме работы башни. Количество кислоты, вытекающей из башни (а следовательно, и ее температуру), регулируют с помощью вентиля 5 чем больше он открыт, тем меньше кислоты подается на орошение и тем выше температура кислоты на выходе из башни в результате уменьшения среднелогарифмической разности температуры. [c.226] В табл. 8-1 приведены результаты расчета процесса конденсации паров Н2504 в башие, орошаемой различным количеством серной кислоты при различной ее температуре на входе в башню. [c.226] Отсюда можно сделать следуюш,нй вывод путем уменьшения количества кислоты, орошающей башню-конденсатор, или повышения температуры кислоты на входе в башню можно уменьшить количество образующегося тумана или полностью устранить туманообразование. В зависимости от содержания паров серной кислоты в поступающем газе такие условия могут быть созданы в одной или в нескольких последовательно соединенных башнях. [c.227] Практический интерес представляет такой режим, при котором газ направляется в верхнюю часть башни-конденсатора и создается параллельный ход газа и кислоты. В этом случае представляется возможным поддерживать невысокую температуру кислоты на входе в башню и повышенную температуру газа на выходе из башни, исключающую образование тумана. [c.227] В трубчатых конденсаторах триоксид серы и пары воды поступают в охлаждаемые трубы (или в межтрубное пространство), на внутренней поверхности которых конденсируется серная кислота. Условия теплообмена в конденсаторе могут быть таковы, что пары будут конденсироваться на поверхности без образования тумана. Однако несмотря на простоту устройства, малое гидравлическое сопротивление, возможность использования тенла конденсации для получения пара и выделения серной кислоты без образования тумана трубчатые конденсаторы пока не получили широкого промышленного применения. Это объясняется тем, что процесс конденсации ведут в трубчатых конденсаторах при сравнительно высокой температуре в условиях повышенной коррозионной активности серной кислоты. Достаточно устойчивые в этих условиях материалы очень дороги или малопригодны для интенсивных процессов теплопередачи. [c.227] В бащне с провальными тарелками (рис. 8-11) газ проходит последовательно снизу вверх через отверстия нескольких решеток (тарелок) 2, на поверхности которых находится слой серной кислоты. Скорость газа в отверстиях решеток устанавливается такая, чтобы на решетках поддерживался определенный (заранее рассчитанный) слой жидкости. Избыток жидкости, накаиливающейся на решетках, вытекает или проваливается (от этого слова башня получила свое название) через отверстия на нижние решетки. [c.227] Вернуться к основной статье