ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы процесса окисления сернистого ангидрида на катализаторах из "Производство серной кислоты" Окисление сернистого ангидрида кислородом в присутствии твердого катализатора называют контактированием, так как этот процесс протекает при соприкосновении (контактировании) газовой смеси с катализатором. На заводах катализатор называют контактной массой. В промышленных условиях сернистый ангидрид окисляется кислородом воздуха в присутствии катализатора при температуре от 250 до 700° С. Полнота превращения сернистого ангидрида в серный определяется отношением количества окислившегося сернистого ангидрида к первоначальному его количеству в газе, поступающем на контактирование. Это отношение называется степенью контактирования, которая показывает, какая доля сернистого ангидрида превратилась в серный. Степень контактирования, выраженная в процентах, называется процентом контактирования. [c.119] На современных контактных заводах степень контактирования достигает 97—98%, т. е. из каждых 100 сернистого ангидрида образуется 97—98 серного. Остальные 2—3 сернистого ангидрида выбрасываются в атмосферу с выхлопными газами или частично извлекаются из выхлопных газов и перерабатываются в сульфитные соли. [c.119] Катализаторами, ускоряющими окисление сернистого ангидрида, являются металлическая платина, окислы ванадия, хрома, олова, железа, меди и др. Каждое из перечисленных веществ дает определенный, характерный для него процент контактирования. [c.119] Каждый катализатор имеет свою температуру, при которой начинается контактирование. Для каждой температуры и данного состава газа имеется свой предельный процент контактирования, называемый теоретическим. Теоретический процент контактирования не зависит от количества контактной массы. [c.120] Изменение теоретического процента контактирования с изменением температуры для газа, содержащего 7% сернистого ангидрида и 11% кислорода, показано в табл. 11. [c.120] Производительность контактного аппарата будет тем больше, чем выше скорость окисления сернистого ангидрида. [c.121] Скорость окисления измеряется количеством сернистого ангидрида, которое превращается в серный за единицу времени одной весовой единицей катализатора, следовательно, чем больше скорость окисления, тем меньше расход катализатора и размеры контактного аппарата. [c.121] Из табл. 13 видно, что с повышением температуры скорость окисления увеличивается. [c.121] При повышении температуры от 480 до 500°С скорость окисления сернистого ангидрида возрастает больше, чем в два раза, а теоретический процент контактирования при этом снижается до 88. [c.121] Следовательно, при высокой температуре можно переработать большое количество сернистого ангидрида, 1I0 с низким процентом контактирования. [c.121] Влияние температуры на скорость окисления сернистого ангидрида при различном проценте контактирования показано на рис. 47. [c.122] Из рис. 47 видно, что для каждого процента контактирования имеется своя температура, при которой окисление сернистого ангидрида протекает с наибольшей скоростью. Такая температура называется оптимальной. Она наиболее выгодна для ведения процесса. [c.122] Окисление сернистого ангидрида сопровождается выделением тепла, которое расходуется на повышение температуры газа и частично теряется в окружающую среду. [c.122] При окислении сернистого газа, содержащего 7% сернистого ангидрида, на каждый процент контактирования температура газовой смеси изменяется приблизительно на два градуса. [c.122] На ванадиевых катализаторах контактирование начинают после предварительного подогревания газа до 380—440° С. При 70% контактирования температура газа повышается до 580° С, а скорость реакции при этом увеличивается во много раз. [c.122] Газ охлаждается в теплообменниках. Кроме того, добавление холодного воздуха или свежего неконтактиро-ванного газа также снижает температуру газовой смеси. В промышленности окисление сернистого ангидрида на 95—98% достигается поочередным контактированием и охлаждением или одновременным проведением контактирования и охлаждения газовой смеси. [c.123] Для контактирования и охлаждения контактная масса в аппарате располагается несколькими слоями, между которыми помешаются теплообменники для охлаждения контактированного и нагревания свежего газов. При переработке газа с высоким содержанием сернистого ангидрида, который обычно получается при сжигании серы, после контактирования к газовой смеси добавляют холодный воздух. В некоторых аппаратах для понижения температуры газовой смеси добавляют неконтактирован-ный газ. [c.123] Катализаторы для окисления сернистого ангидрида. [c.123] Отечественные ванадиевые катализаторы достаточно активные и дают высокий процент контактирования. В зависимости от условий приготовления и специальных добавок эти катализаторы имеют различную температуру начала контактирования. На контактных установках нашей страны уже более 25 лет применяют бариево-алю-мо-ванадиевые (БАВ) контактные массы. В состав их входят окислы ванадия (УгОз), алюминия (АЬОз), бария (ВаО), калия (КгО), а также кремнезем (8162) и некоторые другие добавки, повышающие активность катализатора. Выпускается контактная масса в виде таблеток, гранул, гладких и ребристых колец. При степени контактирования ниже 90% диаметр таблеток катализатора должен быть 7 мм. Для слоев, в которых процент контактирования выше 90, требуются зерна или таблетки диаметром 9 мм. Кольцеобразный катализатор имеет меньшее гидравлическое сопротивление, чем гранулированный, поэтому его загружают в последние слои контактного аппарата, в которых объем катализатора больше, чем в первых. [c.123] Недостатками катализаторов типа БАВ являются недостаточная механическая прочность и термостойкость высокая температура начала контактирования. Кроме того, активность этих катализаторов проявляется в довольно узком температурном интервале. Температура начала контактирования, т. е. температура зажигания катализатора БАВ, равна 430—440° С. Уменьшение пористости и активности этих катализаторов наступает уже при температуре 600 620° С. При перегреве катализатора возможно его спекание и снижение процента контактирования. [c.124] Вернуться к основной статье