ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Абсорбция серного ангидрида

Физико-химические основы процесса. Абсорбция сер­ного ангидрида из газовой смеси — последняя стадия процесса получения контактной серной кислоты.

Механизм извлечения серного ангидрида различен в зависимости от того, осушивается ли газ перед контакт­ным аппаратом или нет. Если осушка проводится, SO3 абсорбируется серной кислотой, если в контактный ап­парат (а следовательно, и на абсорбцию) поступает влажный газ, происходит конденсация серной кислоты.

При абсорбции SO3 растворяется в серной кислоте, а затем соединяется с водой, которая в ней содержится:

MS03+Н20=H2S04+(т - 1) S03 (50)

При т> 1 образуется олеум H2S04-nS03 (где п=т—1), при т= 1 —- моногидрат (100%-ная серная кислота), при m< 1—разбавленная серная кислота (водный раствор серной кислоты).

После абсорбции S03 газовая смесь вместе с непогло­щенным серным ангидридом удаляется в атмосферу.. Естественно, что для уменьшения потерь S03 с отходя­щими газами и для защиты атмосферы степень поглоще­ния серного ангидрида в абсорбционном отделении долж­на быть возможно большая. Полнота абсорбции зависит также от концентрации применяемой для абсорбции кислоты. Над серной кислотой концентрацией ниже 98,3% H2S04 равновесное давление S03 ничтожное (p*so3~0), а равновесное давление паров воды значи­тельное (р*н2о>0), поэтому с поверхности серной кисло­ты происходит испарение (десорбция) молекул воды (рис. 63).

Основное количество молекул S03, движущихся (диф­фундирующих) к поверхности серной кислоты, абсор­бируется ею, но часть молекул встречается с молекула­ми воды, испаряющимися с поверхности серной кислоты
н диффундирующими в основной поток газа (см. рис. 63). Сталкиваясь, эти молекулы соединяются с образованием паров серной кислоты, которые затем конденсируются в объеме с образованием мельчайших капель (тумана) серной кислоты:

SO3 (газ) - f Н20 (газ)=H2S04 (пар) = H2S04 (ту ман).

Туман плохо улавливается в обычной абсорбционной аппаратуре и при отсутствии специальных улавливаю­щих устройств уносится с отходящими газами в атмо­сферу.

Чем ниже концентрация серной кислоты и выше ее температура, тем больше выделяется из нее паров воды, больше образуется тумана и больше теряется S03.

Над кислотой концентрацией выше 98,3% II2S04 рав­новесное давление SO3 p*so3>0, поэтому S03 абсорбиру­ется серной кислотой не полностью (см. рис. 63). В этом случае отходящие газы также уносят в атмосферу часть серного ангидрида. Таким образом, при концентрации орошающей кислоты менее и более 98,3% абсорбция серного ангидрида снижается; она тем ниже, чем выше температура, поскольку равновесные давления паров Н20 и SO3 над кислотой возрастают с повышением тем­пературы (рис. 64).

При концентрации кислоты 98,3% H2S04 равновесные давления паров воды и SO3 малы (р*so,«О, р*н2о~0), но равновесное давление паров самой серной кислоты значительное (p*H2so,>0), поэтому происходит испарение
(десорбция) паров серной кислоты с ее поверхности. Од­нако при температуре ниже 100° С, при которой на прак­тике ведут процесс абсорбции S03, равновесное давление паров серной кислоты очень мало (/?*h2so4~0), поэтому в производственных условиях 98,3%-ная серная кислота обладает наиболее высокой абсорбционной способностью по отношению к S03 (рис. 64).

Абсорбция S03 серной кислотой. Из приведенных дан­ных следует, что серный ангидрид полнее всего погло­щается 98,3%-ной серной кислотой. Если серная кислота более разбавлена, то над ней в газовой фазе есть пары воды. Часть серного ангидрида соединяется с этими па­рами, образуя пары серной кислоты, которые при охлаж­дении конденсируются в объеме с образованием тумана. При этом абсорбер «газит». Если концентрация кислоты, орошающей абсорбер, выше 98,3%, то над этой кислотой есть S03, т. е. степень поглощения SO3 снижается (прак­тически из такой кислоты S03 выделяется в газовую фазу). В обоих случаях после абсорбера образуется ту­ман. Только в первом случае он образуется в самом аб­сорбере, а во втором по выходе газа в атмосферу и при соединении S03, содержащегося в газе, с парами воды окружающего воздуха. Степень абсорбции серного ангид­рида в обоих случаях снижается.

Повышение температуры также понижает степень аб­сорбции в олеумном и моногидратном абсорберах. Это объясняется тем, что с повышением температуры повы­шается давление паров воды над разбавленной кислотой и давлением серного ангидрида над концентрированной кислотой, что, в свою очередь, приводит к образованию тумана (как уже объяснялось выше), и абсорбер начи­нает «газить». Таким образом, возникают потери серной кислоты при абсорбции, т. е. снижается степень абсорб­ции.

Из графика зависимости степени абсорбции серного ангидрида в моногидратном абсорбере от концентрации и температуры орошающей кислоты (см. рис. 64) видно, что наилучшей абсорбционной способностью обладает 98,3%-ная серная кислота. При 60° С степень абсорбции серного ангидрида такой кислотой близка к 100%.

Содержание свободного S03 в олеуме определяется тем количеством S03, которое олеум может поглотить. Это, в свою очередь, зависит от условий абсорбции: со­держания S03 в газовой смеси и температуры абсорб­
ции. Каждой температуре соответствует максимальная степень абсорбции, которая определяется равновесным давлением S03 над олеумом.

Ниже приведены данные о максимальной концентра­ции олеума, достигаемой при различной температуре аб­сорбции (содержание в газе SO3 равно 7%):

Температура, °С.............. 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Концентрация олеума,

% SO (своб.)................. 50 45 42 38 33 27 21 14 7

При 60° С можно полу­чить - олеум, содержащий 33% S03 (своб.), а при 90° С максимальное содер­жание SO3 (своб.) в олеуме составляет только 14%, что соответствует понижению концентрации олеума почти в 2,4 раза.

При необходимости по­лучить олеум с содержанием 60—65% S03 (своб.) жид­кий серный ангидрид рас­творяют в техническом оле­уме.

Баланс воды в контакт­ной системе и получение

Олеума. Обычно контактные заводы выдают всю продукцию в виде олеума (не счи­тая промывной кислоты), так как он является самым ценным сортом кислоты. Если потребности в олеуме нет, его разбавляют водой и выдают продукцию в виде 93— 94%-ной серной кислоты.

Абсорбция серного ангидрида

__ 96 37. „ .. Концентрация H2S04,%

Риє. 64. Степень абсорбции серного ангндрнда в моногид­ратном абсорбере при различ­ной температуре: / — 60° С, 2 —ЖС, 3 — 100° с, 4 — 120° с

Олеум получают, пропуская газ сначала через олеум - ный, а затем через моногидратный абсорбер. В олеумном абсорбере поглощается часть S03, а окончательное его поглощение происходит в моногидратном абсорбере. По мере повышения концентрации олеума (за счет поглоще­ния S03) его разбавляют моногидратом, а избыток пере­дают на склад. Концентрация товарного олеума 19—24% S03 (своб.). Таким олеумом орошают олеумный абсор­бер. Моногидратный абсорбер обычно орошают 98,3— 98,7%-ной серной кислотой.

Количество выпускаемого олеума зависит от того, какая часть серного ангидрида поглощается в олеумном абсорбере, и от количества воды, поступающей с су­шильной кислотой из очистного отделения в абсорбци­онное.

В процессе получения серной кислоты по методу мок­рого катализа (см. с. 150) в газе, поступающем в кон­тактный аппарат и выходящем из него, содержится воды больше, чем необходимо для образования 100%-ной сер­ной кислоты. При охлаждении газа в абсорбере весь серный ангидрид соединяется с парами воды, образуя пары серной кислоты. Затем эти пары конденсируются на поверхности смоченной насадки. Одновременно про­исходит конденсация в объеме (образование тумана). Поэтому в системах мокрого катализа после абсорберов устанавливают электрофильтр для улавливания тумана серной кислоты.

Вода, поглощаемая из газа в сушильной башне, пе­редается с сушильной кислотой в абсорбционное отделе­ние. Вода, содержащаяся в сушильной кислоте, взаимо­действует с серным ангидридом, образуя серную кислоту. Чем меньше воды поступает в абсорбционное отделение с сушильной кислотой, тем большую часть продукции можно выпустить в виде олеума. В сушильной же кисло­те воды содержится тем меньше, чем меньше поступает ее в сушильные башни с газом из мокрых электрофильт­ров. Содержание воды в газе, выходящем из мокрых электрофильтров, зависит от температуры газа после увлажнительной башни, тар как в ней газ практически насыщается парами воды. При этом с повышением тем­пературы газа количество воды в газе резко возрастает.

Кроме того, количество выпускаемого олеума зави­сит от содержания S02 в газе и тем больше, чем выше концентрация S02. Это объясняется тем, что с повыше­нием концентрации S02 уменьшается общий объем газа, а следовательно, уменьшается и количество влаги, по­ступающей с газом в сушильную башню

При постоянной концентрации S02 в газе количество выпускаемого олеума определяется температурой газа перед сушильной башней. При повышении этой темпера­туры от 32 до 35° С (при концентрации газа 7 % S02) выход олеума понижается со 100 до 80%. Выход продук­ции в виде олеума свыше 100% достигается путем ввода в абсорбционное отделение вместо воды концентрирован­ной (92,5% H2SO4) кислоты, получаемой на другой кон­тактной системе.

На рис. 65 приведена схема кислотообмена между сушильной башней и моногидратным абсорбером, а так­же между олеумным и моногидратным абсорберами. В схеме принимается выпуск продукции в виде двух кис­лот: олеума н сушильной кислоты.

Выходящий из олеумного абсорбера олеум частью выводят из цикла орошения как готовый продукт, частью

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 65. Схема кислотообмена между сушильным

И абсорбционным отделениями: / — сушильная башня, 2— холодильники, 3 — моногид­ратный абсорбер, 4 — олеумный абсорбер, 5-7 — сбор­ники кислоты

Возвращают обратно на орошение олеумного абсорбера, причем для разбавления к нему добавляют кислоту из цикла орошения моногидратного абсорбера. Для раз­бавления этой кислоты к ней добавляют кислоту из цик­ла орошения сушильной башни, в которой кислота раз­бавляется, поглощая пары воды. В свою очередь, кон­центрацию кислоты в цикле сушильной башни повышают путем добавления к ней кислоты из цикла моногидрат­ного абсорбера. Таким образом, циклы орошения олеум­ного и моногидратного абсорберов и сушильной башни связаны между собой перетоками кислот для поддержа­ния концентраций кислот в циклах орошения этих башен на нужном уровне.

Абсорбция S03 кислотой (как и абсорбция воды) — процесс экзотермический. Поэтому как на моногидрат­ном абсорбере 3, так и на олеумном 4 и на сушильной башне / устанавливают холодильники 2 для отвода вы­деляющегося тепла реакции.

Конденсация паров серной кислоты. В некоторых слу­чаях, газ, используемый для получения серной кислоты, не содержит вредных примесей (мышьяка, фтора). Тог­да экономически целесообразно не подвергать такой газ промывке в специальной аппаратуре, а передавать сразу на контактирование. Обычно его не подвергают также осушке, поэтому такой процесс называют мокрым ката­лизом (например, получение серной кислоты из серово­дорода). Газ, поступающий на стадию получения серной кислоты, содержит SO3 и Н20, и образование серной кис­лоты происходит не в результате абсорбции серного ан­гидрида растворами кислоты, а вследствие образования паров H2SO4 и конденсации их в башне с насадкой или другой аппаратуре, предназначенной для этого про­цесса.

Процесс конденсации более интенсивен (идет с боль­шой скоростью), чем процесс абсорбции. Кроме того, конденсация протекает при высокой температуре, что облегчает отвод и использование тепла.

При медленном охлаждении газа, содержащего S03 и Н20, можно провести процесс конденсации паров сер­ной кислоты без образования тумана. Однако скорость процесса при этом мала и часто экономически выгоднее вести охлаждение с большей скоростью, допуская образо­вание некоторого количества тумана, а затем выделить этот туман из газовой смеси. Чтобы туман легче осаж­дался в фильтрах, процесс ведут при таких условиях, в которых образуются крупные капли. Этому соответству­ет невысокое значение возникающего пересыщения и бо­лее высокая температура орошающей кислоты, чем при обычном процессе абсорбции («горячая» абсорбция).

Абсорбционное отделение современного контактного завода. Осушенный газ, содержащий S03, проходит по­следовательно олеумный 2 (рис. 66) и моногидратный 3 абсорберы, орошаемые кислотой. Серный ангидрид поглощается из газа этой кислотой, а остальная часть газа выбрасывается в атмосферу. Иногда этот газ посту­пает на дополнительную очистку от S02. Тепло реакции, выделяющееся при абсорбции и поглощаемое орошаемой кислотой, отводится в холодильниках 1 и 4.

Для поддержания заданной концентрации олеума в его сборник передают моногидрат. Концентрацию моно­
гидрата поддерживают путем подачи в сборник моногид - ратного абсорбера сушильной кислоты и воды.

Вывод продукционной серной кислоты в контактной системе производят, как уже говорилось, в виде олеума из олеумного абсорбера и в виде контактной кислоты. Для этого в одной из сушильных башен поддерживают концентрацию кислоты, соответствующую стандартным требованиям на контактную техническую серную кислоту,

Абсорбция серного ангидрида

Олеум на склад

В бисулыритные башни

Рис. 66. Схема абсорбционного отделения: 1 — олеумный холодильник, 2 — олсумный абсор­бер, 3 — моногидратный абсорбер, 4 — моногид­ратный холодильник, 5 — погружные насосы, 6 — сборник моногидрата. 7— сборник олеума

Моногидрат ^ сушильную

It

'Кислота ■5 I из сушипь - ной башни

И по мере накопления передают кислоту из сборника на склад. Однако при такой схеме в абсорбционном отделе­нии выделяется значительно больше тепла, чем при вы­пуске олеума, поскольку моногидрат приходится разбав­лять водой. Поэтому отвод технической контактной кис­лоты из сушильной башни целесообразен лишь при уста­новке достаточно мощных холодильников кислоты при моногидратном абсорбере.

Если требуется выдавать кислоту с концентрацией менее 98,3% H2SO4, то отпадает необходимость в исполь­зовании олеумного абсорбера и всей вспомогательной ап­паратуры к нему (сборника кислоты, оросительного хо­лодильника, насоса и пр.). Однако для отвода большого количества тепла следует увеличить поверхность холо­дильников при моногидратном абсорбере. Схема абсорб­ционного отделения при этом значительно упрощается, понижается гидравлическое сопротивление системы.

Уменьшается расход электроэнергии, снижаются затраты на ремонт оборудования и т. д. Следовательно, снижа­ется себестоимость полученной таким путем контактной серной кислоты по сравнению с себестоимостью кислоты, полученной разбавлением олеума при работе контактно­го завода по обычной схеме. При наличии в цехе не­скольких контактных производств половина из них име­ет только моногидратные абсорберы, а образующаяся в них кислота вводится в олеумный абсорбер соседней установки. По такой схеме вся продукция выпускается в виде олеума и лишь 2—5% —в виде загрязненной про­мывной кислоты.

В сернокислотной промышленности принято называть кислоту, орошающую абсорбционную башню, моногид­ратом, несмотря на то что содержание H2S04 в ней менее 100%, а башню — моногидратным абсорбером.

Аппаратура абсорбционного отделения. Олеумный аб­сорбер устанавливают первым по ходу газа. Он пред­ставляет собой скруббер с насадкой, выполненный в виде стального вертикального цилиндра 1 (рис. 67). В нижней части есть колосниковая решетка 2 из стальных балок, на которой уложена насадка 3. Обычно стенки олеумно­го абсорбера изготовляют из стали и не футеруют.

Поскольку даже для выпуска всей продукции в виде олеума только '/з серного ангидрида должна поглощать­ся в олеумном абсорбере, поверхность соприкосновения в нем газа с орошающим олеумом может быть неболь­шой, вследствие чего на некоторых заводах устанавли­вают олеумные абсорберы без насадки. Необходимая поверхность соприкосновения газа с жидкостью созда­ется разбрызгиванием олеума или увеличением пути газа за счет установки поперечных перегородок внутри абсор­бера.

Размеры олеумного абсорбера и количество олеума^ подаваемого на орошение, зависят от производительности сернокислотной системы. Обычно на 1 т/ч продукции требуется поверхность насадки в абсорбере от 600 до 1000 м2 при скорости газа в насадке до 1 м/с и плотно­сти орошения около 20 м3/ч на 1 м2 сечения олеумного абсорбера. Размеры олеумного абсорбера обычно мень­ше, чем моногидратного.

Моногидратный абсорбер устанавливают вторым по ходу газа. Он устроен так же, как сушильная башня (см. рис. 44), и орошается 98,3%-ной кислотой.

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 67. Олеумный абсорбер: 1 — стальной цилиндр, 2 — колосниковая решетка, 3 — насадка, 4— люк для загрузки и выгрузки иасадки, 5 —смотровое стекло, 6 — распылители олеума

Поверхность насадки в моногидратном абсорбере на 20% превышает поверхность насадки в олеумном абсор­бере, а плотность орошения в нем больше примерно в 1,7—2 раза, чем в олеумном. В качестве насадки обычно применяют керамические кольца (кольца Рашига) нава­лом или в укладку.

Для получения большей поверхности насадки при меньшем сопротивлении и лучшей смачиваемости изго­товляют насадочные тела различной формы (рис. 68).

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 68. Насадочные тела:

А — кольца Рашига, б — кольца с одной перегородкой, в — кольца с крестообразной перегородкой, г — кольца Палля, д — седла Берля, е — седла «Инталокс»

Кольца Палля, седла Берля и «Инталокс» применяют обычно для загрузки навалом. Насадку изготовляют из керамики, фарфора, стали и пластмасс. Для распределе­ния кислоты по насадке абсорберов применяют различ­ные оросительные устройства, а также распределитель­ные желоба, распылители и др. (см. с. 113—114).

Сборниками кислоты служат вертикальные или гори­зонтальные цилиндрические сосуды, расположенные ни­же уровня абсорбера, что обеспечивает при необходимо­сти свободный слив кислоты в сборник.

Олеумный и моногидратный сборники делают из ста­ли и футеруют кислотоупорными плитками. В сборниках олеум разбавляется моногидратом, а моногидрат — су­шильной кислотой или водой, поэтому кислоты, подавае­мые в сборники, должны достаточно хорошо перемеши­ваться перед поступлением в насос. Обычно перемешива­ние проводится в тройнике кислотной линии перед входом в сборник.

Для охлаждения кислоты применяют оросительные, кожухотрубные, спиральные, воздушные и пластинчатые холодильники.

Оросительные холодильники олеумного и моногидрат­ного абсорберов, а также сушильных и промывных башен по устройству одинаковы. Однако охлаждаемые в них кислоты значительно различаются коррозионной актив­ностью, поэтому холодильники выполняют из различных материалов. Так, холодильники для промывных башен изготовляют из антегмита или свинца, холодильники для охлаждения олеума — из углеродистой стали, холо­дильники сушильных кислот « моногидрата — из серого чугуна или кислотостойких сталей Х18Н10Т и Х17Н13М2Т. Холодильники из кислотостойких сталей целесообразно применять в производствах, вырабатыва­ющих чистые сорта серной кислоты.

В оросительном холодильнике (рис. 69) горячая кис­лота поступает в нижний коллектор, распределяется по трубам и собирается затем в верхнем коллекторе, из которого поступает в орошающий цикл. Над каждым ря­дом труб расположен распределитель воды, из которого охлаждающая вода льется на трубы, а с них стекает в поддон холодильника. Если кислота подается в холо­дильник насосом, он находится «под давлением», если холодильник установлен перед сборником, он находится «под заливом». Коэффициент теплопередачи в холодиль­никах «под давлением» больше, чем «под заливом», так как скорость движения кислоты в таких холодильниках больше.

Недостатки оросительных холодильников — вызывае­мое йми сильное испарение воды в окружающую среду и сравнительно невысокая интенсивность (коэффициент теплопередачи 175—230 Вт/(м2-°С).

В настоящее время на мощных системах оро­сительные холодильники не устанавливаются, а за­меняются более эффективными холодильниками дру­гих типов.

Для олеума применяют кожухотрубные холодильники с анодной защитой, в которых скорости жидкости могут быть выше, чем в обычных кожухотрубных холодильни­ках, поэтому они более интенсивны.

Для кислот сушильно-абсорбционного отделения те­перь часто используют пластинчатые, воздушные, спи­ральные холодильники.

Достоинство пластинчатых холодильников в их ком­пактности и высоком коэффициенте теплопередачи (око­ло 1163 Вт/(м2-°С).

В воздушных холодильниках не требуется охлажда­ющей воды, отсутствуют кислые стоки. Обычно приме-

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 09. Общий вид оросительного холодиль­ника

Пять их целесообразно в северных районах, где достаточ­но низка среднегодовая температура воздуха. Коэффи­циент теплопередачи этих холодильников примерно такой же, как оросительных.

Спиральные холодильники компактны, коэффициент теплопередачи у них в 1,5—2 раза больше, чем у ороси­тельных холодильников.

На рис. 70 изображен пластинчатый холодильник. По­верхностью теплообмена в нем служат гофрированные пластины, гофры на которых могут быть в «елку» или горизонтальные. Две плиты 1 \i 2 сжимают пластины в секции. На плитах размещены штуцера 4 для подсоеди­нения технологических трубопроводов,

Между пластинами по контуру 1 (рис. 71) есть про­кладки. При сжатии пластин образуются щелевые ка­налы, через которые проходят охлаждаемая и нагревае­мая среды. Каждая пластина омывается с одной сторо­ны охлаждающей, с другой — охлаждаемой жидкостя­ми. По углам пластины есть четыре отверстия 3 для про­хождения рабочих сред.

На рис. 72 изображен воздушный холодильник с сек­циями труб, расположенными зигзагообразно. Секции монтируются на опорной раме, которая закрепляется на бетонной опорной конструкции. Воздух в холодильник засасывается вентилятором и нагнетается в межтрубное пространство секций для охлаждения кислоты, которая движется по трубам. Число труб в секции четыре, шесть, восемь. Трубы имеют поперечное ребрение, обеспечива­ющее увеличение поверхности охлаждения. Расположе­ние секций может быть горизонтальным.

Конденсацию паров серной кислоты проводят в оро­шаемых башнях с насадкой, трубчатых конденсаторах, барботажных аппаратах. В аппаратах любого типа па­рогазовая смесь охлаждается, соприкасаясь с более хо­лодной поверхностью кислоты (или пленки ее на стенках труб конденсатора); пары диффундируют к этой поверх­ности и конденсируются на ней.

Технологический режим абсорбции. Для выпуска всей продукции в виде олеума требуется около 31% всего объема S03, поступающего на абсорбцию. Обычно в оле­умном абсорбере поглощается больше серного ангидри­да (до 70%), и моногидрата для разбавления олеума до заданной концентрации не хватает. Поэтому часть олеу­ма направляют в сборник моногидратного абсорбера, в котором его разбавляют (водой или сушильной кислотой) до моногидрата.

Нормы технологического режима абсорбционных от­делений отдельных контактных заводов близки и соот­ветствуют нормам, приведенным ниже:

Температура газа, °С, не выше:

На выходе нз олеумного абсорбера....................

На выходе из моногидратного абсорбера. . .

Концентрация орошающей кислоты:

В олеумном абсорбере, % S03 (своб.) . . в моногидратном абсорбере, % II2SO4 .... Степень абсорбции, %

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 71. Пластина с гофрами в «елку»:

1 — контур пластины, 2 — гофры, 3 — отвер­стия для прохождения сред

Абсорбция серного ангидрида

Очистка газа от брызг и тумана и обезвреживание отходящих газов. При недостаточно высокой степени контактирования 97% и полноте абсорбции 99,9% в от­ходящих газах сернокислотных систем содержится около 0,2% S02 (5 г/м3) и около 0,007% S03 (0,3 г/м3), а так­же некоторое количество брызг, увлекаемых из абсорбе­ров. Если высота выхлопной трубы не обеспечивает рас­сеивания S02 в приземном слое до санитарной нормы, устанавливают аппараты для специальной очистки вы­хлопных газов.

Для очистки таких газов применяют установку на конце системы, в которой газ орошается раствором суль­фит-бисульфита аммония. Серный ангидрид образует туман, плохо улавливаемый в бисульфлтных баш­нях, поэтому в конце установки есть мокрый электро­фильтр.

Интересным в такой установке является применение очень интенсивного аппарата распыляющего типа (APT) (рис. 73). В нем жидкость распыляется потоком очищае­мого газа, выходящего из конусов со скоростью 20— 25 м/с.

Иногда для улавливания S02 из отходящих газов применяют раствор соды.

Существует также кислотно-каталитический метод очистки отходящих газов. В этом методе абсорбентом является 20—30%-ная серная кислота, содержащая око­ло 0,3%-ной окиси марганца. Сернистый ангидрид окис­ляется кислородом, поглощаемым из газов раствором серной кислоты. Находящиеся в растворе ионы марган­ца выполняют функцию катализатора и способствуют окислению S02.

В настоящее время осваивается озоно-каталитиче - ский метод очистки. Особенность, его состоит в том, что S02 окисляется не только кислородом, поглощаемым из газа, но и озоном, который вводится в состав газа и так­же поглощается серной кислотой. Количество добавляе­мого озона составляет 0,002—0,005 доли объема газа, вы­раженные в %.

Введение озона в газовую фазу значительно интен­сифицирует реакцию окисления S02, поэтому необходи­мые скорость процесса и степень поглощения S02 дости­гаются при более низкой концентрации ионов марганца в растворе (до 0,1%>) и использовании меньшей поверх­ности абсорбции. Концентрация получаемой кислоты по

Отношению к кислотно-каталитическому методу может быть повышена до 40—50%.

При получении серной кислоты методом мокрого ка­тализа осушку газа не производят, поэтому в абсорбци­онном отделении образуется туман серной кислоты (до 30% тумана всей выпускаемой продукции). Этот туман

Газ \

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 73. Аппарат распыляющего типа (ЛРТ):

/ — распределительная коробка, 2 — отбойный цилиндр, 3 — распыляющие конусы, 4 — аб­сорбционная камера. 5—сепарационное уст­ройство, 6 — отверстия в отбойном цилиндре

Должен быть уловлен и возвращен в виде продукционной кислоты. С этой целью в конце системы устанавливают мокрые электрофильтры.

Для уменьшения выбросов в атмосферу в настоящее время применяют двойное контактирование (или контак­тирование с промежуточной абсорбцией) (см. е. 131). При этом в выхлопных газах примерно на порядок сни­жается содержание SOz. Однако содержание серной кис­
лоты (в виде паров, тумана и брызг) с ростом мощности систем в абсолютных количествах возрастает. Поэтому даже на системах с двойным контактированием на вы­ходе газа в атмосферу надо устанавливать специальные фильтры.

В современных условиях повышаются требования к общей культуре производства, качеству выпускаемой продукции, увеличению срока службы аппаратов, оздо­ровлению окружающей среды. В связи с этим большое внимание уделяется не только очистке отходящих газов, но и газов, поступающих из одной стадии производства в другую. Например, при производстве серной кислоты из серы по короткой схеме с одинарным контактировани­ем (см. с. 169) после абсорбера устанавливаются специ­альные фильтры только для отходящих газов. При двой­ном контактировании появляется необходимость очистки газов не только после конечного абсорбера, но и после промежуточной абсорбции. В противном случае вследст­вие коррозии выходят из строя теплообменники контакт­ного узла. Если в сушильной башне образуются брызги, а брызгоуловитель после нее отсутствует, то также из - за коррозии может выйти из строя газодувка.

Мощность современных систем значительно возрос­ла, увеличились диаметры аппаратов и скорость газов. В этих условиях особенно необходимо обеспечить хоро­ший контакт между газовой и жидкой фазами (равно­мерное распределение кислоты по диаметру башни, до­статочную плотность орошения). В совокупности с опти­мальным режимом процесса абсорбции (осушки) это по­зволит обеспечить минимальное содержание крупного тумана, эффективно осаждающегося в волокнистых фильтрах.

При этом необходимо, чтобы устройство, орошающее башню, исключало соприкосновение газа с падающей противотоком струей кислоты, что снизит возможность образования брызг в башне над насадкой. С этой целью в нашей промышленности применяют специальные пли­ты с раздельным ходом газа и жидкости (см. рис. 46).

При производстве серной кислоты контактным мето­дом по схеме с двойным контактированием аппараты для сепарации брызг и туманов устанавливаются после сушильной башни, после первой стадии абсорбции и вто­рой стадии абсорбции (на выходе газа в атмосферу). В системах с одинарным контактированием фильтры уста­
новлены после сушнльной башни и абсорбера, из кото­рого газ поступает в атмосферу (если на такой системе отсутствует установка по очистке отходящих газов).

Брызги, как правило, бывают механического проис­хождения, диаметр отдельных капель брызг составляет более 3 мкм. Содержание тумана зависит от содержания влаги в газе, поступающем на абсорбцию, и технологи­ческого режима аб­сорбции (см. с. 96, 146) Диаметр отдельных ча­стиц тумана составляет менее 3 мкм, а в иных случаях десятые доли микрометра (напри­мер, когда в схеме есть олеумный абсорбер).

Для улавливания брызг обычно исполь­зуют инерционные б рызгоуловители с до­вольно высокими ско­ростями газа в них (1,5—3,5 м/с) и толщи­ной волокна в фильт­рующем слое 30— 80 мкм. Иногда для этой цели применяют вязаные сетки объем­ного плетения, изготов­ленные в виде горизонтальных слоев толщиной около 150 мм. Диаметр нитей для плетения сеток 270—500 мкм. Нити делают из фторопластовых материалов. Сопротив­ление брызгоуловителей невысокое: 196—980 Па (20— 100 мм вод. ст.).

Выход газа

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 74. Фильтр с вертикальным по­лигонным слоем: 1 — корпус фильтра, 2 — фильтрующий слой, 3 — гндрозатвор, 4 — элемент фильт­рующего слоя, 5 — прокладка между сет­ками, Є — волокно, 7 — сетка

Чем мельче аэрозоль, тем для эффективного улавли­вания его требуется более тонкое волокно в слое, мень­шие скорости газа в фильтрах, больший перепад давле­ния в фильтрующем слое. Поэтому для улавливания вы­сокодисперсного тумана устанавливают диффузионные фильтры с низкими скоростями газа (0,1—0,3 м/с) и тол­щиной волокна щ фильтрующем слое 8—20 мкм. Сопро­тивление таких фильтров 1960 3920 Па. Эти фильтры стоят дороже, но эффективность их очень высока. Сте­пень улавливания в них брызг 100%, а тумана 99,9%.

Для изготовления фильтрующих материалов приме­няют стекловолокно специальных марок, фторопласт (фторин), фторопластовую стружку, полипропилен (пос­ле сушильных башен).

Иногда для улавливания брызг и тумана применяют инерционные фильтры. Они не достигают высокой степе­ни улавливания тумана, но стоят много дешевле, чем

Абсорбция серного ангидрида

Рис. 75. Очистка газа в патронном фильтре с вер­тикальным слоем: а — элемент патронного фильтра (патрон), б — волокни­стый фильтрующий слой; /—волокно, 2 — сетка, 3 — гидрозатвор

Диффузионные фильтры, и бывают достаточно эффек­тивными для улавливания брызг. При этом фильтрую­щие слои в таких фильтрах иногда устанавливают в две последовательные ступени, сопротивление их несколько повышается (980—2450 ГІа).

Отечественные инерционные фильтры, в которых в качестве материала для фильтрующего слоя применяют­ся фторопластовая стружка, при сопротивлении 784— 1470 Па дают довольно высокую степень очистки газа от брызг (до 90%) и от тумана (до 50%). Скорость газа в таких фильтрах около 1,3 м/с.

Комбинированный двухступенчатый фильтр с филь­трующим материалом фторином значительно повышает эффективность. Степень очистки от брызг и тумана в нем соответственно составляет 95 и 85%. Первая ступень — инерционная, вторая — диффузионная, скорости газа соответственно 3,5 и 1,5 м/с. Сопротивление фильтра около 2450 Па.

Конструкция волокнистых фильтров предусматрива­ет высокоразвитую поверхность фильтрующего слоя. Это достигается расположением фильтрующих элементов в вертикальном фильтрующем слое по цилиндрической по­верхности полигонного слоя (рис. 74) или в виде патро­нов (рис. 75, а), количество которых устанавливается в зависимости от размеров фильтрующей поверхности. Фильтрующий слой укладывается между сетками из ме­таллической проволоки (рис. 75, б). Фильтры такого ти­па называются самоочищающимися. Они могут уста­навливаться внутри башни, в специальной надстройке над башней или быть выносными в зависимости от ус­ловий проектирования.

ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Свойства серной кислоты и олеума

Общие сведения. Химический состав серной кислоты выражается формулой H2SO4. Валентно-структурная Н - О О \ / Формула ее S Относительная молскуляр- / X Н-О О Пая масса серной кислоты 98,08. …

Получение высококачественной серной кислоты

В соответствии со стандартом (см. табл. 2) в СССР выпускают несколько сортов серной кислоты. Основное количество ее (до 80%)) выпускают в виде технической контактной кислоты. Однако относительная доля выра­ботки контактной …

Сушка флотационного колчедана

Флотационный колчедан получают на обогатитель­ных фабриках в виде пульпы с содержанием воды до 70%. Пульпу для снижения ее влажности до 12—14% подают в отстойники-сгустители. Однако перевозка кол­чедана - с такой …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.