ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Контактирование в три и более стадий из "Катализ в производстве серной кислоты" Контактные аппараты с промежуточным теплообменом и контактированием в две стадии не удовлетворяют, как показано выше, основному требованию,—не обеспечивают соблюдение оптимального температурного режима. [c.282] Этот недостаток может быть, однако, устранен путем увеличе ния числа стадий контактирования. Из рис. 63 видно, что с увеличением числа стадий контактирования удается все теснее при- 5лизить режим процесса к оптимальному температурному режиму. [c.282] Увеличение числа стадий имеет, однако, и отрицательные стороны. Оно приводит к увеличению числа аппаратов, усложняет коммуникации и удорожает контактный узел. Одновременно усложняется и регулировка, так как число регулирующих задвижек должно быть равно числу стадий контактирования. [c.283] На рис. 64 представлена общая схема многоступенчатого контактного узла с промежуточным теплообменом. Поступающий на контактирование газ последовательно проходит межтрубные пространства теплообменников от последнего (8) к первому (5), где подогревается до температуры, достаточной для начала реакции на ванадиевом катализаторе (435—445°). Подогретый газ проходит через катализатор в первом аппарате 1, частично охлаждается в трубках первого теплообменника 5, вновь контактируете я во втором аппарате 2 и охлаждается во втором теплообменнике 5 и т. д. вплоть до последнего контактного аппарата 4 и последнего теплообменника 8. [c.283] Регулировка температуры газа, входящего в первый контактный аппарат, производится с помощью первой задвижки 9, направляющей часть газа мимо первого промежуточного теплообменника непосредственно в контактный аппарат. Температура газа, входящего во второй контактный аппарат, регулируется с помощью второй задвижки 76 , направляющей часть газа мимо второго промежуточного теплообменника, ит. д. Температура газа в последнем контактном аппарате при постоянной концентрации зависит только от температуры газа, входящего в контактный узел (точка А), и регулируется с помощью последней задвижки 12, направляющей часть холодного газа мимо последнего теплообменника. [c.284] Для упрощения коммуникаций и экономии места часто отдельные слои катализатора и промежуточные теплообменники располагают непосредственно друг над другом. Так, например, Д.Ф. Те-рентьевым была предложена конструкция, объединяющая в одном аппарате пять слоев катализатора и четыре промежуточных теплообменника с горизонтальными трубками (рис. 65). Сходная конструкция с семью ступенями контактирования была предложена Фаузером . Оригинальные схемы охлаждения в аппаратах с промежуточным теплообменом предложил П. А. Афанасьев . [c.284] В последние годы в США стали применять четырехступенчатые контактные аппараты с промежуточным теплообменом. Газ, полученный сжиганием чистой серы, отдает часть своего тепла в паровом котле и с температурой 405—415° поступает в первый слой катализатора. Катализатор располагается на чугунных решетках. Пройдя первый слой катализатора, газ с температурой 595—605° поступает в паровой котел, в котором охлаждается до 425—435°. Далее газ проходит последовательно три слоя катализатора. Теплообменники между вторым и третьим слоем и между третьим и четвертым используются как перегреватели пара. Степень превращения после первого слоя составляет 70%, а после четвертого достигает 97,5—98%. [c.284] Своеобразно протекает теплообмен в контактном аппарате, изображенном на рис. 66. Основное охлаждение газа после частичного конта тирования в верхней части аппарата осуществляется в выносном теплообменнике. Дополнительно тепло отводится между отдельными слоями катализатора обеих половин аппарата путем теплообмена с холодным газом, омывающим стенки аппарата. [c.284] Холодная газовая смесь, содержащая 7—8% двуокиси серы, направляётся частью в теплообменник 1, частью на охлаждение стенок аппарата. После теплообмена оба потока соединяются. [c.284] Кожух контактного аппарата сварной, из 15-миллиметровой стали. Чугунные направляющие пластины опираются на центральную чугунную колонну. Внутри охладительных рубашек к стенкам кожуха аппарата приварены ребра для улучшения теплоотвода. [c.286] При конструировании аппаратов с промежуточным теплообменом прежде всего должно быть выбрано число стадий контактирования. Как уже указывалось выше, с ростом числа стадий возрастает степень использования катализатора. Если ограничиться конечной степенью превращения порядка 96%, то уже при трех стадиях контактирования достигается приемлемая степень использования катализатора (около 0,7) и в дальнейшем увеличении числа стадий нет необходимости. Для достижения более высокой конечной степени превращения число стадий должно быть увеличено. Это связано с тем, что при высоких степенях превращения равновесные температуры приближаются к температурам зажигания, зависящим от равновесия реакции образования сульфата ванадила, и суживаются интервалы возможных изменений температуры и степеней превращения при адиабатическом течении процесса в отдельных слоях (рис. 67). [c.286] На основании последнего уравнения и построена кривая 2. [c.287] Адиабаты 3 (рис. 67) показывают, что с ростом конечной степени превращения быстро уменьшается максимально возможное изменение степени превращения в одном слое. Так, при конечной степени превращения 0,96 это изменение достигает 12% (от 0,84 до 0,96), при 0,97 уменьшается до 8% (от 0,89 до 0,97), при 0,98 до 3% (от 0,95 до 0,98) и при 0,985 до 1,5% (от 0,97 до 0,985). Оэответственно этому, если при трех стадиях контактирования достигается степень превращения 0,96—0,97, то для повышения конечной степени превращения до 0,98—0,985 необходимо четыре стадии. [c.287] Вернуться к основной статье