Производство серной кислоты контактным способом
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
ить почти 100%-ное извлечение SO3 из газовой фазы. Для полного извлечения SO3 необходимо, чтобы равновесное парциальное давление SO2 над растворителем было ничтожно малым, так как при этом будет велика движущая сила процесса абсорбции. Однако, в качестве абсорбента нельзя использовать и такие растворы, над поверхностью которых велико равновесное парциальное давление паров воды. В этом случае еще не растворенные молекулы SO3 будут реагировать с молекулами воды в газовой фазе с образованием паров серной кислоты и быстро конденсироваться в объеме с образованием мельчайших капель серной кислоты, диспергированных в инертной газовой среде азоте, т.е. с образованием сернокислотного тумана:
(г) + H2O(г) = H2SO4(г) + H2SO4(туман) ; Q>0.
Туман плохо улавливается в обычной абсорбционной аппаратуре и в основном уносится с отходящими газами в атмосферу, при этом загрязняется окружающая среда и возрастают потери серной кислоты. Высказанные соображения позволяют решить вопрос о выборе абсорбента.
Важнейшей задачей в производстве серной кислоты является повышение степени превращения SO2 в SO3. Помимо увеличения производительности по серной кислоте выполнение этой задачи позволяет решить и экологические проблемы - снизить выбросы в окружающую среду вредного компонента SO2.
Повышение степени превращения SO2 может быть достигнуто разными путями. Наиболее распространенный из них - создание схем двойного контактирования и двойной абсорбции.
1.3.2 Функциональная система
Функциональная система - это совокупность последовательных технологических операций по превращению сырья - колчедана в продукт - контактную серную кислоту, представленная в виде схемы.
Контактный способ производства серной кислоты - многостадийный процесс. В данной работе сырьем для производства серной кислоты контактным методом является серный колчедан (FeS2).
.4 Описание технологической схемы
Схема получения серной кислоты контактным способом из колчедана состоит из 4-х основных стадий:
. получение сернистого ангидрида,
. очистка газа, содержащего сернистый ангидрид, от примесей,
. окисление (на катализаторе) сернистого ангидрида до серного,
. абсорбция серного ангидрида.
К аппаратам первой стадии процесса относится обжиговая печь (2), в которой получают сернистый газ, и сухой электрофильтр (5), в котором обжиговый газ очищается от пыли.
На вторую стадию процесса - очистку обжигового газа от примесей, ядовитых по отношению к катализатору, газ поступает при 300-4000С. Газ очищают, промывая его более холодной, чем сам газ, серной кислотой. Для этого последовательно газ пропускают через такие аппараты: промывные башни (6) и (7), первый мокрый электрофильтр (8), увлажнительную башню (9) и второй мокрый электрофильтр (8). В этих аппаратах газ очищается от мышьяковистого, серного и селенистого ангидридов, а также от остатков пыли. Далее газ освобождается от влаги в сушильной башне (10) и брызг серной кислоты в брызгоуловителе (11). Обе промывные башни (6) и (7), увлажнительная башня (9) и сушильная башня (10) орошаются циркулирующей серной кислотой. В цикле орошения есть сборники (20), из которых серная кислота насосами подается на орошение башен. При этом кислота предварительно охлаждается в холодильниках (18), где из промывных башен отводится в основном физическое тепло обжигового газа, а из сушильной - тепло разбавления сушильной серной кислоты водой.
Нагнетатель (12) в этой схеме помещен примерно в середине системы, все аппараты, расположенные перед ним, находятся под разрежением, после него - под давлением.
Таким образом, под давлением работают все аппараты, обеспечивающие окисление сернистого ангидрида до серного и абсорбцию серного ангидрида.
При окислении сернистого ангидрида до серного выделяется большое количество тепла, которое используют для нагревания очищенного обжигового газа, поступающего в контактный аппарат (14). Горячий серный ангидрид через стенки труб, по которым он проходит в теплообменнике (13), передает тепло более холодному сернистому ангидриду, проходящему в межтрубном пространстве теплообменника (13) и поступающему в контактный аппарат (14). Дальнейшее охлаждение серного ангидрида перед абсорбцией в олеумном (16) и монигидратной (17) абсорберах происходит в ангидридном холодильнике (экономазере) (15).
При поглощении серного ангидрида в абсорбционном отделении выделяется большое количество тепла, которое передается циркулирующей кислоте, орошающей олеумный (16) и моногидратный (17) абсорберы, и отводится в холодильниках (19) и (18).
Концентрация олеума и моногидрата повышается вследствие поглощения все новых и новых порций серного ангидрида. Сушильная же кислота все время разбавляется из-за поглощения паров воды из обжигового газа. Поэтому для поддержания стабильных концентраций этих кислот существуют циклы разбавления олеума моногидратом, моногидрата - сушильной кислотой и цикл повышения концентрации сушильной кислотой моногидратом. Так как воды, поступающей в моногидратный абсорбер с сушильной кислотой, практически всегда недостаточно, чтобы получить нужную концентрацию кислоты, в сборник моногидратного абсорбера добавляют воду.
В первой промывной башне (6) концентрация кислоты возрастает вследствие поглощения из газа небольшого количества серного ангидрида, образующегося при обжиге колчедана в печах. Для поддержки стабильной концентрации промывной кислоты в первой промывной башне в ее сборник передается кисл