ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Концентрирование серной кислоты Физико-химические основы процесса концентрирования из "Технология серной кислоты" Важнейшими показателями, хорЕктеризуюш . Ми работу башенной системы, являются съем, расход азотной кислоты и расход колчедана на единицу продукции. Наши заводы добились выдающихся результатов в деле интенсификации башенных систем на лучших системах съем продукции в 10 раз превышает первоначальный и составляет 200—250 кг Н 504 с 1 башен в сутки. Задача остальных заводов—подтянуться до этого уровня. [c.142] При исчислении съема учитываются лишь орошаемые башни (по их наружным размерам) неорошаемый окислительный объем в кубатуру башенной системы не включается. [c.142] Степень использования серы в башенных системах может достигать 94—95%, что соответствует расходу 760—770 кг 45%-иого колчедана на 1 т Нл504. Потерн серы с огарком (1,5% в огарке) составляют при этом около 3%. В остальные 2—3 о входят все прочие потери серы, в том числе потери в виде кислотного тумана на выхлопе, достигающие 2—3 г Н,504 на 1 нм газов. Поскольку объем выхлопйых газов на 1 т НгЗО обычно равен - 2,5 тыс. лг , эти потери составляют 0,5—0,75% всей продукции башенной системы. Потери серы с выхлопными газами в виде 50 совсем незначительны. Для башенного процесса характерна очень высокая, близкая к 100%, степень переработки сернистого газа поэтому выхлопные газы содержат лишь сотые доли процента ЗОо. [c.142] Между съемом и расходом НКОз нет прямой зависимости. Хотя при более напрялченном технологическом режиме, конечно, труднее управлять работой системы, но на некоторых заводах при более высоком съеме потери окислов азота на выхлопе пнже,, чем на других заводах при менее напряженной работе системы. Этим показателем характеризуется уровень технической культуры производства. [c.143] В работе каждой башенной системы бывают периоды, когда потери окислов азота малы. Это означает, что при любом съеме можно терять на выхлопе не 0,3% окислов азота, а вдвое меньше. Для этого нужно лишь точно соблюдать тот режим, при котором теряется мало окислов азота. Точное соблюдение режима, в свою очередь, связано с более тщательным контролем процесса и с применением автоматического управления технологическим режимом. Большие потери НХОу чаще всего обусловлены неправильным соотношением между N0 и N0 в абсорбционной зоне в результате неудовлетворительной подготовки окислов азота к поглощению. От ручного управления необходимо повсеместно перейти к автоматическому регулированию башенного процесса. [c.143] Расход электроэнергии в башенных системах составляет 50 — 60 квт-ч иа 1 /п Н250 . В том числе в печных отделениях расходуется 8—10 квт-ч/ т и в огарковых электрофильтрах 4—5квт-ч т. Остальная часть электроэнергии расходуется примерно на на перекачку орошающих кислот и на 4—на протягивание газа через систему. [c.143] На охлаждение орошающих кислот, в зависимости от времени года (т. е. в зависимости от температуры воды), расходуется 25— 50 воды на 1 гп продукции системы. Расход охлаждающей воды зависит такл е от величины поверхности холодильников, приходящейся на 1 т НаЗО , и от коэффициента теплопередачи. [c.144] Для заводов, расположенных на значительном расстоянии от источника сырья, стоимость колчедана составляет более половины всей себестоимости кислоты. Башенный процесс не требует большого количества производственной рабочей силы, поэтому доля зарплаты в себестоимости продукции сравнительно невелика. Однако вопрос повышения производительности труда весьма актуален и для сернокислотной промышленности. Пути снижения себестоимости продукции—полная механизация всех трудоемких операций, автоматизация технологического процесса, дальнейшее совершенствование технологии и аппаратуры. [c.144] Недостатком современного башенного процесса является то, что с выхлопными газами башенные системы выбрасывают в атмосферу много окислов азота и сернокислотного тумана. Эти вредные выбросы могут и должны быть ликвидированы . [c.144] Для извлечения кислотного тумана из выхлопных газов их. достаточно пропустить через мокрый электрофильтр. Замечено, что если продукция башенной системы выпускается в виде купоросного масла, содержание тумана в выхлопных газах резко уменьшается. [c.144] Потери окислов азота на выхлопе могут быть уменьшены с 0,3 до 0,15% путем более строгого соблюдения норм технологического режима, тщательного регулирования процесса, широкого, применения автоматики. Однако задача обезвреживания выхлопных газов этим не исчерпывается. Нашим башенным цехам предстоит в будущем осуществлять более глубокую санитарную очи- стку выхлопных газов от окислов азота (примерно до 0,1—Ъ,05%). Для этого в первую очередь может быть использован способ поглощения окислов азота более крепкой серной кислотой (с содержанием Н2304 85—93%), обладающей значительно меньшей упругостью окислов азота, чем обычная башенная кислота. Работы в этом направлении ведутся . Крепкую серную кислоту для этой цели башенные системы могут получать извне (например,. из расположенной рядом контактной системы) или готовить ее путем упарки кислоты в первой башне за счет выделяющегося здесь тепла. Для улавливания окислов азота более крепкой серной кислотой в хвосте системы потребуется специальный санитарный абсорбер, приспособленный для обработки больших объемов аза малым количеством кислоты. [c.144] Крепкая серная кислота широко применяется в качестве водоотнимающего средства. Так, например, при проведении различных процессов нитрования (в производстве взрывчатых веществ, некоторых пластических масс, во многих процессах органического синтеза), а также при концентрирсвании азотной кислоты (от 50—60% до 100% НЫОз) для связывания воды применяют крепкую серную кислоту. [c.145] Во всех этих процессах получаются большие количества разбавленной отработанной серной кислоты, содержащей С8—70% Нг504. Хранить и перевозить такую кислоту в стальной таре нельзя. Поэтому ее концентрируют посредством упаривания горячими газами, получая купоросное масло (92—95% Н.504). На современных предприятиях упарка кислоты производится в специальных аппаратах (концентраторах) большой мощности. [c.145] Концентрирование серной кислоты путем ее упарки возможно потому, что при нагревании водных растворов кислоты, содержащих до 85% Н 504, выделяются лишь пары воды, а при дальнейшем повышении концентрации кислоты пары, выделяемые кипящей кислотой, содержат значительно меньше Н2804, чем упариваемая кислота. Как следует из рис. 3 ( 5), содержание Н ЗО в парах резко возрастает при повышении концентрации кислоты сверх 90%. При содержании в кислоте 98,3% Н ЗО обе кривые, выражающие состав жидкой и парогазовой фазы, сливаются— образуется азеотропная двойная смесь. Таким образом, теоретически концентрация серной кислоты может быть повышена путем упарки при атмосферном давлении не более чем до 98,3% Н 504. [c.145] При передаче тепла через стенку процесс упарки возможен лишь при условии, что упругость пара над кислотой достаточна для преодоления давления окружающего воздуха, т. е. упарка здесь может протекать лишь при температуре кипения. Температура кипения серной кислоты зависит от ее концентрации и от окружающего давления 5). Например, 92%-ное купоросное масло при нормальном давлении кипит при 282°. Применением вакуума эта температура может быть понижена. [c.146] На современных заводах серную кислоту чаще всего упаривают в аппаратах второго типа, действующих по принципу непосредственного соприкосновения горячих газов с упариваемой кислотой. При таком режиме не только облегчается передача тепла кислоте, но это тепло лучше используется. Не менее важно, что в этих условиях нет надобности доводить жидкость до кипения. Более того, при контакте с проточным газом даже невозможно заставить кислоту кипеть, так как пары воды, непрерывно выделяемые горячей кислотой, непрерывно удаляются с поверхности жидкости потоком газа. Концентрирование здесь идет путем испарения воды, а не кипения кислоты. Поэтому для концентрирования кислоты совсем не нужна высокая упругость пара, равная окружающему давлению. Упругость пара над кислотой должна лишь превышать парциальное давление паров воды в газе, с которым кислота соприкасается. Благодаря этому резко снижается температура упарки. Например, 92%-ное купоросное масло получается на практике при температуре 230— 240° и даже при 200°, т. е. на 40—50 и даже на 80° ниже, чем при режиме кипения. Упарка серной кислоты при этом резко облегчается, и показатели ее улучшаются. [c.146] Упарка серной кислоты путем непосредственного контакта с горячими газами—процесс гетерогенный. Чем более развита поверхность контакта газа и жидкости, тем интенсивнее идут процессы тепло- и массопередачи. Движущая сила процесса упарки в каждый данный момент равна разности между равновесной упругостью паров воды над кислотой и парциальным давлением паров воды, в газе. [c.146] В процессе упарки серной кислоты тепло расходуется 1) на нагрев жидкости, 2) на дегидратацию кислоты, т. е. на отщепление Н О от НаЗО в жидкой фазе, и 3) на испарение этой воды. [c.146] Рассчитав сначала материальный баланс процесса (на 1 т П-гЗОд или на часовую производительность), составляют тепловой баланс аппарата, используя имеющиеся в справочниках данные о теплоемкостях и теплосодержаниях газов в интервале от 0° до t°. Зная состав и температуру газовой и жидкой фаз на входе в аппарат, подсчитывают тепло, содержащееся во входящем газе в интервале от 0° до t°. Это тепло входит в приходную часть баланса, как и тепло, вносимое с кислотой (тоже считая отО°). В расходную часть баланса входит тепло, уносимое с уходящими влажными газами и с выходящей кислотой (считая от 0° до той температуры, с которой уходит газ или жидкость после упарки). При такой методике подсчета принимается, что система переходит из начального состояния в конечное при 0°. Значит, и тепловые эффекты превращений (дегидратации кислоты, испарения воды) должны быть взяты в этом тепловом расчете для 0°. Данные о теплотах разбавления H2SO4 водой, приведенные на рис. 5 (см. стр. 20), относятся именно к этой температуре. [c.147] Вернуться к основной статье