Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лекции / все лекции по охт

.pdf
Скачиваний:
73
Добавлен:
05.01.2023
Размер:
14.48 Mб
Скачать

Функциональная производства серной кислоты

 

Воздух

 

 

 

Н2О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н2SO4

FeS2

1

 

 

2

 

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe2O3 (огарок)

 

 

 

 

 

1 –отделение (подсистема обжига колчедана), 2- отделение очистки обжигового газа, 3- подсистема окисления диоксида серы, 4- отделение абсорбции SO3.

Обжиг серосодержащего сырья. Обжиг колчедана (пирита)

является гетерогенным химическим процессом, который описывается моделью «сжимающееся ядро».

В промышленности обжиг ведут при 850-900 0C. Лимитирующая стадия процесса - внутренняя диффузия кислорода к поверхности свежего пирита и продуктов окисления в газовую фазу. При этих же температурах твердый компонент размягчается, что способствует слипанию его частиц. Эти факторы определили способ проведения процесса и тип реактора.

Организация процесса и реактор

Основной прием интенсификации гетерогенного процесса,

определяемый стадией внутренней диффузиейдробление

частиц. Мелкие частицы можно перерабатывать в кипящем (псевдоожиженном) слое, что реализовано в печах КС - кипящего слоя (рис.). Пылевидный колчедан подается через питатель в реактор. Воздух поступает через распределительную решетку со скоростью, достаточной для взвешивания твердых частиц. Их витание в слое предотвращает слипание и способствует хорошему контакту их с газом, выравнивается температурное поле по всему слою, обеспечивается подвижность твердого материала и его переток в выходной патрубок для вывода продукта из реактора. В слое подвижных частиц можно расположить теплообменные элементы, причем коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя сравним с теплоотдачей от кипящей жидкости. Тем самым обеспечено эффективные теплоотвод из зоны реакции, управление его

температурным режимом и использование тепла реакции.

Реактор «КС»

Основной недостаток печей КС - повышенная запыленность обжигового газа из-за механической эрозии подвижных твердых частиц. Это потребует более тщательной очистки газа от пыли - в циклоне и электрофильтре.

Окисление диоксида серы

. Физико-химические свойства процесса. Реакция

• SO2 + 1/2O2 SO3 + Qр

является каталитической, обратимой, экзотермической, протекает на катализаторе с уменьшением объема. Константа равновесия Кр пределяется из уравнения:

 

 

P

, p

 

K

 

 

SO

,

p

3

 

 

 

 

 

 

P

 

P

 

 

 

, p

, p

 

 

SO

O

 

 

2

 

2

 

Равновесную степень превращения диоксида серы xр получим из стехиометрического уравнения и условия

равновесия :

 

 

 

Kp

 

xp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kp

1

0,5axp

 

 

 

 

 

P b 0,5axp

 

 

 

 

Зависимости Кр, xp от температуры, состава реакционной смеси и давления, состава газа показаны на рис. (см. лекцию

«термодинамические закономерности»)

Кинетика реакции

Скорость реакции r описывается уравнением:

 

 

 

P

 

 

P

 

 

r kP

 

 

SO 2

 

1

SO 3

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

2

P

A' P

 

KpP

P

 

 

SO 2

SO 3

 

 

SO 2

O2

 

или более простой и удобный вид уравнения для анализа r = (k1 + k 1) с0 (xp x)

Зависимость скорости реакции (а) и степени превращения (б) от температуры, x1 x2 x3 x4

для обратимой экзотермической реакции

Схема реакционного узла

В промышленности приближение к теоретической температуре Топт (ЛОТ) осуществляют в многослойном реакторе с адиабатическими слоями катализатора и промежуточным отводом тепла. Охлаждение между слоями проводят в теплообменниках или поддувом воздуха или холодного газа (обычно только после первого слоя).

схемы реакторов

Изменение температуры и степени превращения по высоте реактора (а)

Соседние файлы в папке лекции