ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конденсация в орошаемых башнях из "Производство серной кислоты из сероводорода по методу мокрого катализа" Применяемые в разнообразных процессах насадочные башни являются сравнительно недорогими аппаратами, хорошо разработаны конструктивно, обладают малым гидравлическим сопротивлением и очень просты в обслуживании. Вследствие этого на установках мокрого катализа они находят наиболее широкое применение. [c.109] Недостаток башен с насадкой как конденсационных аппаратов заключается в том, что все тепло, выделяющееся в процессе охлаждения газа и конденсации серной кислоты, передается орошающей кислоте, а от нее охлаждающей воде в кислотных холодильниках. Таким образом, тепло не используется (как в трубчатом конденсаторе), и для его отвода расходуется большое количество воды. Кроме того, при конденсации в башнях для перекачивания серной кислоты требуется значительное количество электроэнергии. [c.109] Механизм процесса конденсации паров серной кислоты в трубчатых конденсаторах, барботажных аппаратах и в башнях с насадкой не имеет принципиальных различий. Во всех случаях процесс конденсации происходит в результате охлаждения газа, соприкасающегося с поверхностью более холодной серной кислоты. В трубчатом аппарате поверхностью конденсации является пленка серной кислоты, образующаяся на стенке трубы и стекающая по ней сверху вниз в барботажном аппарате поверхностью конденсации служит внутренняя поверхность пузырьков газа, поднимающегося через слой кислоты, а в башне с насадкой— поверхность кислоты, смачивающей насадку. Поэтому для расчета описанных конденсаторов серной кислоты применимы одинаковые методы. Однако при этом следует учитывать некоторые особенности каждого типа конденсационных аппаратов. [c.109] В нижней части башни пары серной кислоты конденсируются только на поверхности насадки, так как вследствие высокой температуры газа возникающее пересыщение пара серной кислоты не превышает критической величины и поэтому тумана не образуется. Расчет процесса конденсации в этой части башни ведут по обычным формулам тепло- и массопередачи для газа, движущегося вдоль более холодной поверхности. [c.110] При достижении критического пересыщения с конденсацией паров в объеме расчет существенно усложняется и должен быть проведен по методу, описанному в главе П1, с учетом образования капель, их коагуляции и т. д. [c.110] Поскольку показатели процесса конденсации значительно изменяются по высоте башни, расчет производится по описанному ранее послойному методу всю высоту башни разделяют на несколько произвольно выбранных слоев (участков), по высоте которых показатели, входящие в расчетные уравнения, принимаются постоянными. [c.110] На рис. 26 видно, что пересыщение паров серной кислоты в начале процесса меньше единицы, затем оно быстро возрастает и достигает критической величины примерно на высоте насадки башни 2 м. На этом участке башни начинается конденсация паров в объеме с образованием тумана. При дальнейшем продвижении газа вверх по насадке башни и его охлаждении одновременно с конденсацией паров H2SO4 на поверхности насадки происходит конденсация их на поверхности уже образовавшихся капель, а также спонтанная конденсация паров с образованием новых капель. Несмотря на постепенное увеличение общей скорости процесса конденсации в результате влияния трех. указанных факторов, пересыщение пара S не снижается, а некоторое время еще возрастает. Максимальное пересыщение возникает на высоте насадки 2,1 м (при температуре газа 185°), затем пересыщение резко уменьшается. [c.110] Давление паров серной кислоты вследствие конденсации их на поверхности насадки вначале плавно снижается. В момент образования тумана происходит скачкообразное уменьшение давления паров, а после того как образование новых капель прекращается, наблюдается плавное снижение давления паров серной кислоты до конца процесса. [c.111] Температура газа в начале процесса плавно уменьшается, некоторое изменение характера кривой наблюдается при температуре около 350° вследствие того, что выделяется большое количество тепла образования паров серной кислоты из SOg и паров воды. После образования тумана на небольшом участке башни по высоте насадки (от 2,12 до 2,18 м) температура газа несколько повышается в результате интенсивной конденсации паров серной кислоты на каплях тумана и выделения большого количества тепла конденсации, передаваемого газу от капель, температура которых при этом становится выше температуры газа. [c.111] При проектировании установок мокрого катализа с использованием сероводородного газа высокой концентрации размеры конденсационной башни рассчитывают по данным процесса теплопередачи (без учета конденсации паров серной кислоты в объеме и образования тумана). Ниже приведена примерная схема такого расчета. [c.112] Состав и количество газа на входе в башню приведены в табл. 29. [c.112] Если учесть повышение температуры газа за счет тепла образования паров серной кислоты [уравнение (IV, 18) , поверхность насадки будет несколько меньше. [c.113] В проектах промышленных установок количество образующегося тумана не рассчитывается. Обычно после башни предусматривается установка достаточно мощных фильтров, в которых должна достигаться практически полная очистка газа от тумана. [c.113] Приведенные данные позволяют определить возможность образования тумана в конденсационной башне, а также рассчитать его количество. Для этого вначале следует определить по уравнению (III, 41) температуру Т, при которой достигается максимальное пересыщение пара, затем, подставив полученное значение Т в уравнение (III, 40), установить величину максимального пересыщения пара. Если 5 5кр-, образование тумана неизбежно. [c.113] Проверим, какое пересыщение пара серной кислоты создается при охлаждении газа до 220° при этой температуре о=0,85. [c.114] Так как в процессе охлаждения газа выделяется тепло образования паров серной кислоты, температура газа повышается. [c.114] Чтобы определить по уравнению (III, 32) возникающее пересыщение пара серной кислоты, необходимо знать давление насыщенного пара р . Для этого следует предварительно определить концентрацию кислоты в образующихся каплях тумана. Поскольку ведется приближенный расчет, принимаем такое же соотношение между 50з и НаО в газе при 220°, как и в начале процесса (концентрация кислоты в газовой фазе Сг=93%). В действительности это соотношение несколько изменяется по мере движения газа по насадке башни и конденсации серной кислоты. [c.114] Критическое пересыщение паров серной кислоты при 220° составляет 1,8 (см. рис. 11 стр. 64). Так как 5 5 р., то тумана не образуется, поэтому повторяем расчет. [c.115] При указанном режиме процесса полнота конденсации в башнях на промышленных установках составляет 65—70%. [c.115] Вернуться к основной статье