ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические схемы производств в СССР и за рубежом из "Технология серной кислоты" Колчедан поступает в обжиговую печь, куда подают воздух. Образовавшийся ЗОг-содержащий (сернистый) газ охлаждают в котле-утилизаторе, очищают от пыли в циклоне и сухом электрофильтре и направляют в промывное отделение. Мокрую очистку газа от остатков пыли и вредных для ванадиевых катализаторов примесей ведут в промывных башнях первой ступени мокрых электрофильтров, увлажнительной башне и второй ступени электрофильтров (8). Показанная на схеме увлажнительная башня имеется на ряде действующих заводов, для вновь проектируемых установок ее не предусматривают за исключением тех случаев, когда в газах присутствует фтор или применяемая вода имеет температуру выше 30 °С, что связано с тем, что в настоящее время в СССР и за рубежом работу промывных отделений перевели на испарительный режим [87]. [c.128] Затем газ освобождают от влаги в сушильной башне, а от брызг и тумана серной кислоты — в брызгоуловителе. Башни орошают серной кислотой по циклу сборник — насос — холодильник—башня — сборник (при работе холодильника под давлением). Очищенный и осушенный сернистый газ нагнетателем подают в контактное отделение. Все оборудование до нагнетателя работает под разрежением, после нагнетателя — под давлением. [c.128] В процессе работы концентрации и температуры кислот в промывном отделении повышаются за счет улавливания небольшого количества 50з и охлаждения газа. Для поддержания стабильного режима организован переток кислоты из увлажнительной башни в сборник 2-й промывной башни, из последней — в сборник 1-й промывной башни, а в сборник увлажнительной башни непрерывно добавляется вода. Циркулирующие кислоты пропускают через холодильники. При поглощении кислотой влаги из газа в сушильной башне концентрация кислоты снижается, а в процессе абсорбции ЗОз концентрация олеума и моногидрата в башнях повышается. Для поддержания стабильного режима применяют кислотооборот между сушильной и абсорбционной башнями и в систему добавляют воду. [c.129] При использовании данной схемы получают следующую продукцию олеум, серную кислоту концентрацией 92—94% Н2 04 и разбавленную промывную кислоту, которую на некоторых заводах осветляют и закрепляют продукционной кислотой до 75 или 93% Н2504. [c.129] По аналогичной полной схеме получают серную кислоту из серы в тех случаях, когда сера содержит вредные для катализатора примеси, например мышьяк. Если сера чистая, то для получения серной кислоты применяют короткую схему. Ниже приведено краткое описание варианта с одинарным контактированием. [c.129] Если сера содержит органические вещества (остатки флотореагентов) то при их сгорании образуются пары воды и затем сернокислотный туман, затрудняющий абсорбцию триоксида серы. Для уменьшения количества тумана абсорбцию иногда ведут в горячем режиме — при повышенной температуре кислоты в башне от 70—80 до ПО—140 °С. Для поддержания такого режима необходимо усиление футеровки аппаратуры и применение специальной схемы с ретуром [78]. [c.130] В связи с необходимостью снижения выбросов в атмосферу соединений серы и повышения степени извлечения целевого продукта, в последнее десятилетие в нашей стране и за рубежом получила распространение технологическая схема с двойным контактированием (ДК). Вариант короткой схемы установки ДК, работающей на сере, приведен на рис. 44, а полной схемы на колчедане — на рис. 45 [78—87]. Метод ДК позволяет достичь того же минимального содержания SO2 в выхлопных газах сернокислотного производства, что и после химической очистки. [c.130] Метод основан на известном принципе Ле-Шателье, согласно которому удаление одного из компонентов реакционной смеси сдвигает равновесие реакции в сторону образования этого компонента. Сущность метода заключается в проведении процесса окисления диоксида серы с выделением триоксида серы в дополнительном абсорбере. На первой стадии проводят частичное окисление SO2 и после охлаждения газа абсорбируют образовавшийся SO3, а выходящую из промежуточного абсорбера газовую смесь нагревают и направляв на вторую стадию окисления, затем газ вновь охлаждают и абсорбируют SO3. [c.130] Первая промышленная установка ДК была пущена в эксплуатацию в начале этого столетня Союзом Мангеймских химических фабрик [1] с целью только экономии дорогостоящего платинового катализатора. Но, поскольку дополнительные затраты не окупались, метод не получил распространения и вскоре был забыт. В начале 70-х годов метод был вновь возрожден в связи с усилением требований по охране окружающей среды тенденциями значительного увеличения единичных мощностей и концентрации производств по выпуску кислоты на больших комбинатах. [c.131] Метод ДК наряду со снижением содержания ЗОг в выхлопных газах позволяет перерабатывать более концентрированные газы, что дает значительный экономический эффект. Например, если вместо газа, содержащего 7,5% ЗОг, перерабатывать 9 — 9,5%-ный газ, производительность системы возрастает на 20—25%. При этом по сравнению с использованием химических методов очистки производительность труда возрастает на 30— 40%, снижаются удельные капитальные затраты — на 13—15% и себестоимость продукции — на 13—16%. [c.131] Для газа, полученного от обжига колчедана в воздухе, область оптимальных концентраций находится в интервале 9,0— 9,5% ЗОг, а для газа от сжигания серы—10—11% ЗОг. [c.131] Метод ДК в современном аппаратурном оформлении позволяет получить степень конверсии, равную 0,995—0,999. Остаточное содержание ЗОг при этом составляет 0,02—0,05%. Химические способы очистки позволяют снизить содержание ЗОг в отходящих газах в соответствии с парциальным давлением ЗО над поглотительными растворами до 0,02%. [c.132] По методу ДК на первой ступени процесса на двух-трех слоях катализатора степень конверсии составляет 0,9—0,95. Содержание ЗОз в газе после промежуточного абсорбера — около 1%. Большой избыток кислорода позволяет на второй стадии процесса получить степень конверсии на одном слое катализатора до 0,95 и более, на двух слоях — до 0,98. [c.132] Концентрацию этих компонентов в выхлопных газах определяют из аналогичных уравнений, только вместо Х1 используют значение Хобщ. [c.132] Получение серной кислоты по методу ДК несколько сложнее, чем при одинарном контактировании из-за большей теплообменной поверхности, что вызвано необходимостью двукратного нагревания газа до температур реакции, а также наличия дополнительного абсорбера. Кроме того, при ДК предъявляются высокие требования к очистке газа, выходящего из промежуточного абсорбера, от брызг и тумана серной кислоты и осушке исходного газа. Необходимая теплообменная поверхность в установках ДК зависит от концентрации ЗОг в исходном газе и от технологической схемы контактного узла. Изменение температурного режима в слое катализатора существенного влияния на эту величину не оказывает. [c.132] Установки ДК различаются общим количеством слоев катализатора, распределением их по ступеням и схемами теплообмена между газовыми потоками. Число слоев катализатора в контактных аппаратах систем ДК принимается равным 4—5, распределение слоев по стадиям может быть, например, 2-1-2, или 3+1 и т.д. Расчеты показывают, что схема 2 + 2 требует наибольшего расхода катализатора и теплообменной поверхности. Для схем 3+1 и 3 + 2 суммарная поверхность теплообменников примерно одинакова, но в схеме 3 + 2 масса загружаемого катализатора примерно на 15% меньше. Кроме того, два слоя катализатора на второй ступени обеспечивают меньшую чувствительность процесса к изменению условий эксплуатации. [c.132] Поэтому в СССР была принята схема 3 + 2. Для упрощения этой схемы перед V слоем охлаждение можно проводить не в теплообменнике, а путем поддува части холодного газа, поступающего из промежуточного теплообменника, что незначительно изменяет содержание SO2 в выхлопных газах. Температуры газовых потоков, поступающих на промежуточную и конечную абсорбцию, ниже, чем при одинарном контактировании. [c.133] Высокие технологические показатели и отсутствие необходимости в очистке выхлопных газов являются основой широкого применения схем ДК- В связи с повсеместным возрастанием интереса к методу ДК разработаны разнообразные варианты технологических схем, принципиальные отличия которых проявляются прежде всего в компоновке контактного и абсорбционного отделений [78—80]. Условно все схемы можно разделить на схемы, работающие на холодном сернистом газе (после промывки и осушки), и схемы, работающие на горячем газе. Для удобства рассмотрения схем внешние теплообменники, состоящие из двух последовательно включенных аппаратов, на рисунках изображены в виде одного аппарата. [c.133] Схемы на холодном газе. Технологическая схема узла ДК, построенного фирмой Лурги по разработкам фирмы Байер , представлена на рис. 46. [c.133] Вернуться к основной статье