3.6. Схема производства серной кислоты из серы.

Рис. 21. Схема производства серной кислоты из серы.

1 – сборник; 2 – погружной насос; 3 – форсуночная печь; 4 – котёл-утилизатор; 5 – контактный аппарат (I – V – слои контактной массы); 6 – пароподогреватель; 7 – теплообменник; 8 – ангидридные холодильники; 9 – воздуходувка.

На Рис.21 представлена принципиальная технологическая схема получения серной кислоты из серы.

Описание схемы.

Чистая расплавленная сера самотеком поступает в обогреваемый паром сборник 1, оттуда погружным центробежным насосом 2 подаётся в форсуночную печь 3 для сжигания. Образующиеся в печи газы (11 – 12% SO₂ и около 11% O₂ ) при температуре 1000 – 1100ºС поступают в котёл-утилизатор 4, установленный непосредственно за печью.

Отсюда газ, разбавленный осушенным воздухом до 7,5% SO₂, при температуре 440ºC входит в первый слой пятислойного контактного аппарата 5.

Далее газ при температуре 600 ºС поступает в пароперегреватель 6, охлаждается до 500 ºС, входит в выносной воздушный теплообменник и при температуре 450 ºС направляется во второй слой контактной массы, где нагревается до 520 ºС. Затем в наружном теплообменнике 7 газ охлаждается до 440 ºС воздухом, проходящим в межтрубное пространство теплообменника. Дальнейшее охлаждение газа

Дальнейшее охлаждение газа до 430 ºС после третьего и четвертого слоёв контактной массы происходит при добавлении холодного осушенного воздуха.

Степень окисления SО₂ вSО₂ в контактном аппарате достигает 97,5 -98,5 %.

Из контактного аппарата газ поступает в ангидридные холодильники 8 и далее в сушильно-абсорбционное отделение, где по обычной технологической схеме перерабатывается в серную кислоту или олеум.

Для первоначального пуска системы установка имеет пусковой подогреватель с топкой и дымососом. Воздух подаётся в систему воздуходувкой 9.

Схема проста и компактна с высоким коэффициентом использования серы и высокой степенью использования тепла. Тепло сжигания серы и окисления SО₂ вSО₂.используется для получения перегретого пара высокого давления.

Лекция № 9 физико-химические основы Контактного окисления диоксида серы

Вопросы

1. Анализ химического уравнения.

2. Константа равновесия.

3. Кинетическое уравнение.

4. Выбор оптимальных условий ведения процесса.

4.1. Влияние состава газа на степень превращения.

4.2. Влияние температуры.

4.3. Влияние давления.

4.4. Катализаторы.

1. Анализ химического уравнения.

2SО₂(г.) + О₂(г.) ↔ 2SО₃(г.); ∆Н<0

Процесс обратимый, то есть равновесный.

Прямая реакция идёт:

– с выделением тепла;

– с уменьшением объёма газообразных веществ, то есть с уменьшением давления в системе.

Равновесный выход SО₃ зависит от следующих условий:

– состава исходной газовой смеси;

– температуры;

– давления.

Необходимо обсудить, какие факторы способствуют протеканию прямой реакции. Иначе, смещению химического равновесия вправо способствуют следующие условия:

– увеличение концентрации исходных веществ;

– понижение температуры;

– повышение давления.

Отметим, что понижение температуры снижает скорость химической реакции. Следовательно, необходим отвод теплоты и применение катализатора.