Лекция №10 абсорбция. Очистка отходящих газов. Производство серной кислоты из сероводорода

ВОПРОСЫ

1. Абсорбция триоксида серы.

2. Очистка отходящих газов.

3. Производство серной кислоты из сероводорода.

4. Основные направления совершенствования сернокислотного производства.

1. Абсорбция триоксида серы.

Третья стадия получения серной кислоты – это взаимодействие SО₃ с водой:

SО₃ + Н₂О = Н₂SО_4; ∆H<0.

Анализ этого уравнения. Реакция взаимодействия триоксида серы с водой – это реакция:

– практически необратимая,

– быстрая,

– экзотермическая,

– протекающая одновременно в жидкой и паровой фазах.

Особенность этой реакции заключается в том, что реакция протекает одновременно в жидкой и в газовой фазе. Поэтому в газовой фазе образуется устойчивый туман

SО₃(г.) + Н₂О(пар) = Н₂SО₄(туман),

который плохо поддаётся улавливанию.

Следовательно, вода не может быть использована в качестве поглотителя.

Более подходящим поглотителем является 98,3%-я серная кислота, так как данной концентрации отвечает самое низкое давление паров воды над раствором. Поэтому степень поглощения триоксида серы в жидкой фазе при этой концентрации будет максимальной. Конечный продукт образуется не в виде тумана, а в виде моногидрата.

В промышленности моногидратом называют серную кислоту с концентрацией несколько меньшей 100% (98 %).

Дальнейшим насыщением получают олеум:

nSО₃ + Н₂SО₄ = Н₂SО₄∙nSО₃

Образующийся олеум – один из товарных продуктов производства серной кислоты. Разбавлением олеума получают серную кислоту необходимой концентрации.

Главное требование к процессу абсорбции – обеспечить возможно более полное поглощение триоксида серы, что должно снизить потери сырья и обеспечить снижение затрат на очистку отходящих газов.

Итак, оптимальная концентрация абсорбента – 98,3%-я серная кислота.

На полноту и скорость процесса абсорбции влияют и другие факторы.

Влияние температуры. Абсорбция сопровождается выделением тепла, а повышение температуры может существенно снизить эффективность абсорбции. Поэтому выделяющееся тепло необходимо отводить. Для этого абсорбционные башни снабжены охлаждающими элементами. Кроме того, для охлаждения орошение берут в избытке.

Скорость абсорбции увеличивается с увеличением давления и увеличением площади соприкосновения. Поэтому процесс ведут при повышенных давлениях в башнях с насадкой.

Очевидно, что после контактирования перед абсорбцией газ должен охлаждаться. В промышленных условиях газ охлаждают до температуры 65 – 80ºС, используя избыток орошения. Кроме того, для охлаждения, как уже было сказано, применяют охлаждающие элементы.

На рисунке (Рис.24) представлена упрощенная схема абсорбции триоксида серы и получения серной кислоты.

Рис. 24. Схема процесса абсорбции в производстве серной кислоты.

1 – абсорбер; 2 – сборник; 3 – холодильник; 4 – насос.

В абсорбционном отделении поглощение газа проходит в двух последовательно соединённых башнях:

– первая орошается 20%–м олеумом (олеумный абсорбер)

– вторая орошается 98,3%–й серной кислотой (моногидратный абсорбер).

Выделяющееся тепло абсорбции отводят в теплообменниках.

Поглотители берутся в большом избытке для лучшего отвода тепла.

Насыщение поглотителя триоксидом серы допускается не более 1%.

По мере заданного насыщения поглотители (олеум и моногидрат) разбавляются в соответствующих сборниках (олеумном и моногидратном) до исходной концентрации и вновь поступают на орошение в поглотительные башни. Предварительно часть олеума или моногидрата отводится на склад.