Курсовой проект производство серной кислоты вариант 2 Студент Горбунова Анна Группа мт43 Преподаватель Чабан Н. Г

• Название: Курсовой проект производство серной кислоты вариант 2 Студент Горбунова Анна Группа мт43 Преподаватель Чабан Н. Г
• Дата: 28.09.2021
• Размер: 227.91 Kb.
• Имя файла: 203615-57178.docx
• Тип: Курсовой проект; #238165
• страница: 4 из 5

Абсорбция триоксида серы.

Последней стадией процесса про­изводства серной кислоты контактным способом является абсорб­ция триоксида серы из газовой смеси и превращение его в серную кислоту. При выборе абсорбента и условий проведения стадии абсорбции необходимо обеспечить почти 100%-ное извлечение SО₃ из газовой фазы.

Для полного извлечения SО₃ необходимо, чтобы его равновес­ное парциальное давление 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 SО₃ 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.

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. Оптимальным абсорбентом является 98,3%-ная серная кис­лота (техническое название — моногидрат), соответствующая азеотропному составу. Действительно, над этой кислотой нет ни паров воды, ни паров SО₃.

Использование в качестве поглотителя менее концентрирован­ной серной кислоты может привести к образованию сернокислот­ного тумана, а над 100%-ной серной кислотой или олеумом в па­ровой фазе довольно велико равновесное парциальное давление SО₃, поэтому он будет абсорбироваться не полностью. Однако, если в качестве одного из продуктов процесса необходимо полу­чить олеум, можно совместить абсорбцию олеумом (1-й абсорбер) и абсорбцию 98,3%-ной кислотой (2-й абсорбер).

В принципе, при высоких температурах над 98,3%-ной кисло­той может быть значительным парциальное давление паров самой кислоты, что также будет снижать степень абсорбции SО₃. Ниже 100°С равновесное давление паров H₂SО₄ очень мало и поэтому может быть достигнута почти 100%-ная степень абсорбции.


Рис. 6. Зависимость степени абсорбции SO₃ в моногидратном абсорбере от концентрации H₂SO₄ при температурах: 1 – 60 ^оС; 2 – 80 ^оС; 3 – 100 ^оС; 4- 120 ^оС.

Таким образом, для обеспечения высокой степени поглощения следует поддерживать в абсорбере концентрацию серной кислоты, близкую к 98,3%, а температуру ниже 100 °С. Однако в процессе абсорбции SO₃, происходит закрепление кислоты (повышение ее концентрации) и из-за экзотермичности реакции увеличивается температура. Для уменьшения тормозящего влияния этих явлений абсорбцию ведут так, чтобы концентрация H₂SО₄ при однократ­ном прохождении абсорбера повышалась лишь на 1—1,5%. Закре­пившуюся серную кислоту разбавляют в сборнике до концент­рации 98,3%, охлаждают в наружном холодильнике и вновь подают на абсорбцию, обеспечивая высокую кратность циркуляции.

Описание технологической схемы процесса

Рассмотрим схему получения серной кислоты из серы методом двойного контактирования и двойной абсорбции.

Расплавленную серу пропускают через сетчатые фильтры для очистки от возможных механических примесей (сера плавится при температуре, немногим выше 100°С, поэтому такой способ ее очист­ки наиболее простой) и направляют в печь 1, в которую в качестве окислителя подают воздух, предварительно осушенный продукци­онной серной кислотой в сушильной башне 9. Выходящий из печи обжиговый газ охлаждают в котле-утилизаторе 2 с 1100—1200°С до 440—450°С и направляют с этой температурой, равной тем­пературе зажигания промышленных катализаторов на основе пентоксида ванадия, на первый слой полочного контактного ап­парата 7.

Температурный режим, необходимый для приближения рабо­чей линии процесса к линии оптимальных температур, регулиру­ется пропусканием потоков частично вступившего в реакцию обжигового газа через теплообменники 8, где происходит его ох­лаждение нагреваемыми потоками газа после абсорбции (или осу­шенного воздуха). После третьей ступени контактирования об­жиговый газ охлаждают в теплообменниках 8 и направляют в промежуточный моногидратный абсорбер 10, орошаемый цирку­лирующей через сборник кислоты 12 серной кислотой с концент­рацией, близкой к 98,3%. После извлечения в абсорбере 10 триоксида серы и достигнутого вследствие этого отклонения от почти достигнутого равновесия газ вновь нагревают до температуры за­жигания в теплообменниках 8 и направляют на четвертую ступень контактирования.

В данной схеме для охлаждения газа после четвертой ступени и дополнительного смещения равновесия к нему добавляют часть осушенного воздуха. Прореагировавшие в контактном аппарате газы пропускают для охлаждения через экономайзер 3 и направ­ляют в заключительный моногидратный абсорбер 11, из которого не содержащие оксидов серы газы выбрасывают через выхлопную трубу 13 в атмосферу.

Для пуска установки (вывода ее на заданный технологический, в частности температурный, режим) предусмотрены пусковая топ­ка 4 и теплообменники пусковой топки 5 и 6. Эти аппараты от­ключаются после вывода установки в рабочий режим.



Рис. 7. Схема производства серной кислоты из серы методом двойного контактирования и двойной абсорбции:

1 – печь для сжигания серы; 2 – котел-утилизатор; 3 – экономайзер; 4 – пусковая топка; 5,6 – теплообменники пусковой топки; 7 – контактный аппарат; 8 – теплообменники; 9 – сушильная башня; 10, 11 – первый и второй моногидратные абсорберы; 12 – сборники кислоты; 13 – выхлопная труба.

Рис. 8. Операторная схема процесса производства серной кислоты:

1 – серная печь; 2 – котел-утилизатор; 3 – контактный аппарат;4 – абсорбер.