Производство серной кислоты

серной кислоты, диспергированных в инертной газовой среде – азоте, т. е. с

образованием серно  кислотного тумана:

SO3(Г) + H2O(Г) à H2SO4(Г) à H2SO4(ТУМАН); ∆Η < 0

Туман плохо улавливается в обычной абсорбционной аппаратуре м в основном

уносится с отходящими газами в атмосферу, при этом загрязняется окружающая

среда и возрастают потери серной кислоты.

Высказанные соображения  позволяют решить вопрос о выборе абсорбента.

Диаграмма фазового равновесия пар – жидкость для  системы H2O – H2SO4 – SO3

(см. рис. 1) показывает, что оптимальным абсорбентом является 98,3%-ная

серная кислота (техническое  название – моногидрат), соответствующая

азеотропному составу. Действительно, над этой кислотой практически  нет ни

паров воды, ни паров SO3. Протекающий при этом процесс  можно условно описать

уравнением реакции:

SO3 + n H2SO4 + H2O à (n +1)H2SO4

Использование в  качестве поглотителя менее концентрированной  серной кислоты

может привести к  образованию сернокислотного тумана, а над 100%-ной серной

кислотой или олеумом  в паровой фазе довольно велико равновесное парциальное

давление SO3, поэтому  он будет абсорбироваться не полностью. Однако если в

ачестве одного из продуктов процесса необходимо получить олеум, можно

совместить абсорбцию  олеумом (1-й абсорбер) и абсорбцию 98,3%-ной кислотой

(2-й абсорбер).

В принципе при высоких  температурах над 98,3%-ной кислотой может быть

значительным парциальное  давление паров самой кислоты, что  также будет

снижать степень  абсорбции SO3. Ниже 100˚C равновесное  давление паров

H2SO4 очень мало  и поэтому может быть достигнута  практически 100%-ная степень

абсорбции (рис.3).

Рис.3  Степень  абсорбции

SO3 в моногидратном абсорбере при различных температурах: 1 – при 60˚С; 2

– при 80˚С; 3 – при 100˚С; 4 – при 120˚С.

100

1

99       2                                  4

Степень                98            3

абсорбции SO3,%

97

96

95        96         97         98        99       100

Концентрация H2SO4,%

Таким образом, для  обеспечения высокой степени  поглощения следует

поддерживать в  абсорбере концентрацию серной кислоты, близкую к 98,3%, а

температуру ниже 100˚C. Однако в процессе абсорбции SO3 происходит

закрепление кислоты (повышение ее концентрации) и в  силу экзотермичности

реакции увеличивается  температура. Для уменьшения тормозящего  влияния этих

явлений абсорбцию  ведут так, чтобы концентрация H2SO4 при однократном

прохождении абсорбера  повышалась только на 1 – 1,5%, закрепившуюся серную

кислоту разбавляют в сборнике до концентрации 98,3%, охлаждают  в наружном

холодильнике и вновь подают на абсорбцию, обеспечивая высокую кратность

циркуляции. 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА  ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ 

КИСЛОТЫ ИЗ СЕРЫ МЕТОДОМ  ДВОЙНОГО

КОНТАКТИРОВАНИЯ.

1 – серная печь; 2 – котел – утилизатор; 3 –  экономайзер;

4 – пусковая топка ; 5,6 – теплообменники пусковой топки;

7 – контактный  аппарат; 8 – теплообменники; 9 –  сушильная башня; 10,11 –

первый и второй моногидратные абсорберы; 12 – сборники кислоты; 13 –

выхлопная труба.

Исходная сера поступает  в плавитель, где плавясь нагревается до температуры

120°C и уже в  виде жидкости поступает в  печь циклонного типа 1 и нагревается

до t=1300°C затем в  котел – утилизатор 2 поступает  сверху в контактный

аппарат 7 с температурой 440°C и концентрацией SO2 10%.

Воздух осушается  в сушильной башне 9 орошаемый 98% - ной кислотой. После

подогрева в теплообменниках 8б и 8в в межтрубном пространстве направляется в

печь 1.

Газ после первого  слоя теплообменника 8а по трубам снова  возвращается в

контактный аппарат 7. После 2 – го слоя газ поступает  в теплообменник 8г по

трубам и снова  возвращается в контактный аппарат 7.

направляется во второй моногидратный абсорбер 11, где происходит

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В производстве H2SO4 соблюдены  основные направления развития химической

промышленности:

1.     Технология  малоотходная – переход сырья  в целевой продукт достигает

99,9 %.

2.     Энергосберегающее,  так как процесс обеспечивает  сам свое

энергосбережение.

Эта химическая технология обладает рядом функций:

1.     Рациональное  использование сырья и энергии.

2.     Масштабность  и дешевизна.

Поскольку процесс  непрерывен, он обладает рядом достоинств:

1.     Большое  количество продукта с 1 объема  аппарата – высокая

интенсивность процесса.

2.     Исключение  потерь тепла из – за термодинамичности – нагрев – охлаждение.

3.     Легкость  автоматизации.

Также процесс учитывает  основные принципы химической

технологии:

1.     Наибольшая  интенсивность процесса;

2.     Наилучшее  использование сырья;

3.     Наибольшее  использование энергии.

ВЫВОД: процесс экономичен, многотоннажен, прост, эффективен,

Хорошо отработан в производстве.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ.

1.     «Общая  химическая технология»

А.М. Кутепов, Бондарева, Беренгартен

«Высшая школа» 1990 г

2.     «Общая  химическая технология»

Д.П. Кузнецов и др. под ред. И.П. Мухпенова

«Высшая школа» 1984 г