ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы контактного сернокислотного процесса из "Технология серной кислоты" Башенные системы обычно выпускают продукцию в виде 75—76%-ной кислоты. В предвоенные годы в Советском Союзе разработан и реализован на практике новый режим работы, позволяющий продукцию башенной системы получать в виде 90— 93%-ного купоросного масла. [c.150] При работе по схеме, приведенной на рис. 51 (стр. 128), в первой башне денитрируется примерно четырехкратное количество кислоты по отношению к продукции системы. При этом часть поступающего в башню и выделяющегося в ней тепла идет на нагрев орошающей кислоты до 125—130°, а избыток тепла расходуется на испарение воды, добавляемой к орошающей нитрозе. Тепловой баланс показывает, что если орошение первой башни ограничить требуемым только для выпуска продукции, т. е. уменьшить подачу нитрозы примерно в 4 раза и не разбавлять ее водой, тепла хватит для того, чтобы выпускать продукцию в виде купоросного масла. [c.150] После опытной проверки этого метода наши башенные сернокислотные заводы, заинтересованные в получении более крепкой кислоты, стали повседневно вырабатывать таким путем купоросное масло. Это дало большой экономический эффект отпала надобность в эксплуатации специальных установок для упарки серной кислоты, требовавших значительного расхода топлива, рабочей силы и средств. [c.150] При переводе башенной системы на выпуск купоросного масла в функции первой башни уже не входит выдача денитрированной кислоты для орошения абсорбционной зоны. Эти функции должна выполнять следующая, вторая башня. Поэтому, если башенная система состоит лишь из четырех орошаемых башен, для выпуска купоросного масла в голову системы должна быть добавлена еще одна башня—концентратор. Если же в системе имеется 5—6 орошаемых башен, переход на выпуск купоросного масла сводится лишь к перераспределению функций между башнями и к изменению схемы орошения. [c.150] При уменьшении (в 4 раза) орошения первой башни нужно особенно тщательно следить, чтобы орошающая жидкость равномерно распределялась по сечению башни необходимо проверить работу турбинки, подобрать для нее подходящее число оборотов. Если часть насадки остается неорошаемой, она сильно нагревается газом, а при попадании кислоты резко охлаждается, в результате чего керамиковые кольца разрушаются. Чтобы избежать этого, нижнюю часть башни заполняют более термостойкой насадкой—фарфоровыми кольцами, кислотоупорным кирпичом, кусковым кварцем. [c.150] Денитрация более концентрированной серной кислоты протекает труднее, чем разбавленной (см. стр. 119), и при выпуске купоросного мас,яа в первой башне это ведет к некоторым затруднениям. Однако положение облегчается благодаря тому, что в той же башне денитрируется в 4 раза меньше нитрозы, чем при обычной работе. Поэтому процесс денитрации успевает закончиться в верхней части башни до того, как кислота, стекая по насадке вниз, попадет в зону упарки и начнет концентрироваться. Процесс упарки наиболее интенсивно идет в самой нижней части башни, где кислота воспринимает от газа наибольшее количество тепла и над жидкостью создается высокая упругость паров воды. Газовый поток, поднимаясь вверх, охлаждается, встречая все менее и менее горячую кислоту. Поэтому движущая сила массопередачи по ходу газа убывает, на некотором уровне башни становится равной нулю, а затем направление процесса меняется. По этой причине в верхней части башни происходит частичный возврат влаги из газа обратно в жидкую фазу, чем облегчается денитрация кислоты. [c.151] Следует иметь в виду, что в башне равновесие между уходящим влажным газом и орошающей нитрозой не успевает установиться, и с газом из нее выходит значительно больше паров воды, чем должно содержаться по условиям равновесия. Поэтому содержание паров воды в газе, выходящем из концентратора, не следует рассчитывать по равновесным данным. [c.151] Ар— движущая сила массопередачи, равная в каждой точке процесса разности между равновесной и фактической влажностью газа к—коэффициент скорости массопередачи (в данном случае коэффициент десорбции воды). [c.151] Скорость гетерогенного процесса упарки серной кислоты в основном определяется слагаемым Значит, при увеличении нагрузки на башню в п раз коэффициент к в уравнении производительности возрастает в раз,т. е. производительность башни может в широких пределах увеличиваться за счет повышения скорости газа в этой башне. Практически это означает, что на единицу получаемой продукции нужна тем меньшая поверхность насадки в башне, чем выше в ней скорость газового потока. Поэтому узкая башня-концентратор должна работать гораздо эффективнее, чем широкая башня с тем же объемом насадки. [c.152] Для упарки серной кислоты путем непосредственного контакта с горячими топочными газами раньше применялись аппараты Кесслера, выложенные из андезитовых камней. В отдельной топке сжиганием жидкого или твердого топлива получались горячие газы, которые поступали в аппарат противотоком к упариваемой кислоте. Аппарат состоял из двух частей сатуратора—горизонтального канала, по дну которого навстречу газу текла кислота (поступавшая далее в холодильник), и рекуператора, в котором кислота подогревалась за счет тепла газов до 120—130°. Рекуператор представлял собой четырехугольную колонну из андезита, заполненную насадкой из кускового кварца. [c.152] В этих аппаратах можно было перерабатывать только чистую кислоту при переработке загрязненных кислот происходило от-ложение шлама и аппарат приходилось часто останавливать на чистку. Производительность этих аппаратов была очень ограниченной—не более 30 т кислоты в сутки. Поэтому при создании в нашей стране новых мощных химических предприятий такие установки были заменены более совершенными. [c.152] Кемико, были рассчитаны на выработку 60 т купоросного масла-в сутки. На наших заводах благодаря проведенной рационализации эти проектные нормы значительно перекрыты такие аппараты дают до 150—180 т купоросного масла в сутки. [c.153] Барабанный концентратор (рис. 64) состоит из топки 1 и горизонтального барабана—стального котла, выложенного изнутри асбестом и футерованного андезитом. Вертикальной перегородкой-из андезита барабан разделен на две камеры, одна из которых 4 (на рисунке правая) служит для подогрева и предварительного упаривания поступающей кислоты, а другая 2 (левая)—для получения купоросного масла. [c.153] По мере поступления в барабан свежей кислоты происходит переток жидкости из камеры в камеру по каналу, устроенному для этого в перегородке. Если, например, на упарку поступает отработанная 68%-ная кислота, она предварительно упаривается в. [c.153] Горячие газы из топки поступают в камеру крепкой кислоты по двум трубам из кислотоупорного кремнистого чугуна. Нижние концы этих труб опущены в кислоту, а потому их называют барботажными. Выходя из труб с большой скоростью, эти два газовых потока приводят жидкость в интенсивное движение и перемешивают ее. В зоне барботажа жидкость вспенивается, образуется много капель, и создается весьма развитая поверхность контакта между газом и жидкостью. Благодаря этому гетерогенные процессы тепло- и массопередачи протекают чрезвычайно интенсивно. Здесь практически достигается уравнивание температур газа и жидкости—на выходе из камеры температура их одинаковая. [c.154] Из камеры окончательной упарки газы по двум барботажным трубам (коленам, вделанным в перегородку) переходят в камеру предварительной упарки, где, как и в первой камере, жидкость распыляется потоками газа. Газ при этом охлаждается до 125— 140°, а жидкость подогревается примерно до той же температуры и частично упаривается. [c.154] Чем выше температура поступающей на упарку отработанной. кислоты, тем успешнее идет процесс. Поэтому аппараты располагают так, чтобы горячая кислота самотеком поступала в концентратор и меньше охлаждалась по пути. [c.154] При наличии в упариваемой кислоте FeSOj и органических примесей (например, остатков нитруемого вещества) в процессе упарки может происходить необратимое восстановление H2SO4 до SO2, что ведет к потерям кислоты . [c.154] В аппаратах этого типа создается очень хороший контакт между газом и жидкостью. Поэтому их производительность зависит только от подачи тепла, т. е. от количества и температуры поступающих в аппарат топочных газов. Вначале в каждой камере барабанного концентратора имелось по одной барботажной трубе увеличив число этих труб, удалось значительно повысить выработку купоросного масла. Если концентратор работает на пределе тяги, количество тепла, подаваемого в аппарат, определяется температурой газов на входе в аппарат в этом случае для достижения более высокой производительности приходится работать при предельно высокой температуре—порядка 1000°. Созданию еще более высокой температуры препятствует быстрый износ оборудования. Если же тяга позволяет, та же выработка достижима и при более низкой температуре топочных газов в аппарат при этом подают соответственно больше газа. Оба эти режима имеют свои преимущества и недостатки поэтому на практике применяют и тот и другой. [c.155] Осаждение кислотного тумана. Процесс упарки серной кислоты всегда осложнен тем, что горячая крепкая кислота, соприкасаясь с еще более горячими газами, выделяет не только воду, но и H2SO4 в газовой фазе пары H2SO4 диссоциируют jia SO3 и Н2О (в тем большей степени, чем выше температура). [c.155] Вернуться к основной статье