- •5. Викласти принципові положення окиснення оксиду сірки(іv) в струминному циркуляційному шарі (сцш) в технології сірчаної кислоти.
- •6 Родовища елементарної сірки в Україні, їх характеристика. Генезис родовища природної сірки.
- •7 Повна фізико-хімічна характеристика властивостей елементарної сірки Физические и химические свойства серы
- •8 Характеристика методів добування і збагачення природної сірки.
- •9. Дати пояснення щодо "отруєння" ванадієвих каталізаторів процесу контактного окислення оксиду сірки (IV).
- •10. Газова сірка. Її одержання (включаючи метод Клауса).
- •11. Обґрунтувати вибір оптимальних параметрів технологічного режиму при спалюванні сірковмісної сировини в технології сірчаної кислоти.
- •12. Обґрунтувати вибір оптимальних параметрів технологічного режиму пічного і очисного відділень сірчано-кислотного цеху, який працює на сірчаному колчедані.
- •13 Обґрунтувати з позицій статики і динаміки (кінетики) оптимальний технологічний режим процесу контактного окиснення оксиду сірки(IV).
- •15 Теоретично обґрунтувати оптимальну концентрацію поглинального розчину сірчаної кислоти при абсорбції оксиду сірки(VI).
- •16 Оґрунтувати оптимальний технологічний режим роботи абсорбційного відділення сірчанокислотного цеху.
- •17. Дайте фізико-хімічне пояснення механізму «отруйної» дії мишяку на ванадієві каталізатори.
- •18. Дати пояснення, як тиск впливає на константу рівноваги і швидкість процесу окиснення діоксиду сірки(4).
- •19 Оптимальний режим абсорбції so3 в технології сірчаної кислоти
- •20 Перспективні фактори інтенсифікації у виробництві контактної сірчаної кислоти
- •21 Аппараты для сжигания серно колчедана, серы и сероводорода
- •22 Физико-химическая характеристика оксидов серы.
- •23 Основне технологічне устаткування пічного і очисного відділення сірчанокислотного цеху.
- •24 Обгрунтувати вибір раціональних конструкцій контактних апаратів для окислення оксиду сірки (4) в технології сірчаної кислоти.
- •25. Охарактеризуйте параметрическую чувствительность и тепловую стойкость контактных аппаратов с внутренним теплообменом
- •26. Основное технологическое оборудование контактного отделения сернокислотного цеха
- •27 Раціональна компоновка апаратури абсорбційного відділення сірчанокислотного цеху
- •28 Основне технологічне обладнання абсорбційного відділення сірчанокислотного цеху
- •Обґрунтуйте компоновку апаратів в технологічній схемі с.О.-2.
- •30 Обґрунтувати компоновку апаратів в енерго-технологічних схемах виробництва сірчаної кислоти під тиском і за циклічним способом.
- •33 Основне технологічне обладнання абсорбційного відділення сірчанокислого цеху.
26. Основное технологическое оборудование контактного отделения сернокислотного цеха
Для осуществления процесса окисления S02 применяются различные контактные аппараты (реакторы); в последние годы преимущественное распространение получили контактные аппараты с промежуточным охлаждением (теплообменом), которые отличаются простотой, возможностью использования тепла реакции, малым гидравлическим сопротивлением и другими достоинствами.
В этих реакторах теплообменники размещены внутри контактного аппарата или вне его; последние называются контактными аппаратами с выносными теплообменниками.
Процесс окисления S02 в контактных аппаратах с промежуточным теплообменом, состоит в том, что газ, подогретый до температуры несколько выше температуры зажигания (400— 420 °С), пропускают через первый слой контактной массы, где происходит окисление 60—80% S02 от его общего количества. За счет выделения тепла реакции температура газа повышается до 550—580 °С. Скорость реакции в таких условиях очень велика, и для ее протекания требуется небольшое количество контактной массы. Однако дальнейшее окисление диоксида серы приостанавливается, так как степень превращения практически достигает равновесной.
С понижением температуры газа на входе в первый слой контактной массы увеличивается степень превращения, достигаемая на этом слое, так как представляется возможным увеличить разность температур на выходе и входе газа в этот слой, уменьшается необходимая поверхность теплообменника, в котором нагревается газ, поэтому на первый слой загружают контактную массу с пониженной температурой зажигания.
После первого слоя катализатора газ охлаждают до 460— 480 °С в теплообменнике или путем добавления более холодного газа. В качестве охлаждающего агента в теплообменниках 2 и 3 может применяться холодный сернистый газ, поступающий на контактирование, вода или пар (в последних случаях теплообменник является котлом-утилизатором или пароперегревателем).
После охлаждения газ поступает во второй слой контактной массы, где протекает дальнейшее окисление SO2. При этом температура вновь повышается и газ снова нужно охлаждать и т. д.
В промышленности используются контактные аппараты с промежуточным теплообменом, имеющие от трех до пяти слоев контактной массы. При дальнейшем увеличении числа стадий степень превращения повышается незначительно, но сильно усложняется монтаж и обслуживание контактных аппаратов, поэтому такие многослойные аппараты применяются в редких случаях.
На рисунке показана схема контактного отделения с одинарным контактированием, в которой предусмотрен четырехслойный контактный аппарат с промежуточным теплообменом.
Схема контактного отделения производства серной кислоты:
а — одинарное контактирование; б — двойное контактирование; 1 - нагнетатель; 2 - теплообменник; 3 — контактный аппарат
При двойном контактировании устройство контактных аппаратов такое же, как и при одинарном контактировании; общее число слоев контактной массы составляет также от четырех до пяти.
Контактные аппараты
На рисунке изображен применяемый в отечественной промышленности контактный аппарат с промежуточным теплообменом производительностью 540 т серной кислоты в сутки, в котором для охлаждения газа после 1-го слоя добавляется холодный сернистый газ. Аппарат состоит из стального цилиндрического корпуса, в центре которого расположена опорная стойка, собранная из чугунных труб. Внутренний диаметр аппарата 8,5 м, общая высота 19,6 м. Контактная масса размещена на решетках, укрепленных в стенках аппарата и на опорной трубе.
Охлаждение газа после 2-го, 3-го и 4-го слоев контактной массы (II—IV) производится в промежуточных теплообменниках 1—3, вмонтированных в контактный аппарат. Теплообменные трубы расположены горизонтально и могут быть очищены и отремонтированы без выгрузки контактной массы.
При сжигании колчедана в печах КС получают высококонцентрированный обжиговый газ. В этом случае на первом слое .контактной массы иногда ведут окисление газа с повышенной концентрацией SO2 (10—12%), а перед вторым слоем снижают содержание SO2 в газе и повышают концентрацию кислорода, добавляя атмосферный воздух. Одновременно с уменьшением концентрации SO2 понижается и температура газа, что исключает необходимость применения теплообменника после 1-го слоя контактной массы.
Расположение промежуточных теплообменников внутри контактного аппарата значительно усложняет его конструкцию, поэтому в последние годы в высокопроизводительных контактных системах предусматриваются преимущественно контактные аппараты с выносными теплообменниками. Кроме простоты и надежной работы, достоинство таких аппаратов заключается еще в том, что в них легко создаются оптимальные условия для осуществления процесса окисления S02 на катализаторе, а в выносных теплообменниках - оптимальные условия для процесса теплопередачи.
Нецелесообразность совмещения этих процессов в одном аппарате проявляется особенно отчетливо с повышением производительности контактных аппаратов.
Контактный аппарат с выносными теплообменниками
На рисунке 3 изображен контактный аппарат с выносными теплообменниками производительностью 1000 т в сутки.
Примерная схема контактного аппарата с кипящими слоями контактной массы показана на риунке 2. Газ последовательно проходит снизу вверх через слои контактной массы, расположенные на газораспределительных решетках 2. Избыточное реакционное тепло отводится с помощью теплообменных элементов 3. Верхняя часть аппарата расширена и снабжена отбойником 5 для уменьшения уноса катализатора из слоя.