Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Застосування порожнистих абсорбційних башт (рис. 7) з насадкою тільки в нижній частині зменшило гідравлічний опір, що дало можливість збільшити потужність діючих баштових систем, не будуючи нові ¦башти.
Продукційну башту (рис. 7) виготовляють з вуглецевої сталі, кислототривкого чавуну і неметалічних кислототривких матеріалів. Висота башти сягає 14—16 м, діаметр денітраційної башти 3—4 м, а в інших баштах в середньому становить 4,5—6 м. Стальний кожух продукційних башт від дії гарячої нітрози захищає кислототривка футеровка, яка одночасно є й термоізоляційним матеріалом.
Для збільшення поверхні стикання рідини з газом продукційні башти заповнюють насадкою з керамічних кілець (розміром від 50 X X 50 до 120 X 120 мм). Башти рівномірно зрошуються за допомогою спеціальних «зірочок», на які подається кислота через конусну лійку, або з допомогою більш досконалих зрошувальних пристроїв.
Окислювальна башта циліндричної форми виготовлена з сталі 6 мм, не має футеровки і не заповнюється насадкою. Для охолодження H2SO4 з баштової системи необхідно відводити багато (близько 4,19 млн. кДж на 1 т 76%-ної кислоти) тепла, для чого використовуються зрошувальні холодильники (рис. 57) або дуже ефективні спіральні холодильники (рис. 52).
§ 6. ВИРОБНИЦТВО КОНТАКТНОЇ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ З СІРКИ ТА СІРКОВОДНЮ
Процес спалювання S, яка не містить домішок As і Se, відбувається швидко і до кінця. Сірчистий ангідрид можна відразу ж направляти на контактування для виробництва H2SO4 за «короткою» технологічною схемою.
Рис. 134. «Коротка» схема виробництва H2SO4 з S:
і — збірник; 2 — заглибний насос; 3 — форсункова піч; 4 — котел-утилізатор; 5 — контактний апарат; 6 — пароперегрівач; 7 — теплообмінник; 8 — аигідрндиі холодильники;
9 — повітродувка.
Природну сірку, хоч у ній і немає домішок As та Se, треба очищати від мінеральних і органічних домішок, бо при їх спалюванні утворюється ряд продуктів і вода, яка з SO3 утворює туман H2SO4. У природній S, очищеній від органічних і мінеральних домішок, повинно бути не більш як 0,5% золи, яка при спалюванні S виноситься з печі, засмічуючи форсунки і контактну масу. Для очищення природну S розплавляють і відстоюють при 140° C протягом 60 год, після чого фільтрують. Чисту розплавлену S переробляють на H2SO4 за «короткою» технологічною схемою (рис. 134).
Розплавлена сірка самопливом надходить у збірник 1, який обігрівається парою, звідти насосом 2 подається у форсункову піч 3 для спалювання (див. рис. 132). Гази, що утворюються від спалювання чистої сірки, містять 11—12% SO2 і приблизно 11% O2, температура їх 1000—HOO0C Для використання тепла реакції сірчистий газ надходить у котел-утилізатор 4, розміщений безпосередньо за піччю, після чого розбавляється сухим повітрям до концентрації 7,5% SO2. При температурі близько 440° C він за допомогою повітродувки 9 входить у перший контактний шар п'ятишарового контактного апарата 5 (діаметром 8 і висотою 17,5 м). Після пароперегрівача 6 і виносного теплообмінника газ охолоджується від 600 до 450° C і надходить у другий шар контактної маси, де нагрівається до 520° С. У зовнішньому теплообміннику 7 газ охолоджується до 440° C і надходить у третій і четвертий шари контактної маси, після яких охолоджується до 430° С, «розводнюючись» сухим повітрям. З контактного апарата газ подається в ангідридні холодильники 8 і далі в сушильно-абсорбційне відділення для переробки за звичайною технологічною схемою (рис. 134) в H2SO4 або олеум.
Сірчану кислоту виробляють також з H2S, який добувають під час очистки промислових і коксових газів, газів нафтопереробки, газифікації твердого палива та ін. Сірководневі гази з вмістом 85—98% H2S використовуються для виробництва S або H2SO4 за «короткою» схемою чи мокрим каталізом. Суть його полягає в тому, що утворений
До димової труди Рис. 135. Схема виробництва H2SO4 із H2S:
/ — фільтр; 2 — вентилятор; 5 — мембранний клапан; 4 — піч; 5 — котел-утилізатор; 6 — контактний апарат; 7 — башта-конденсатор; 8 — електрофільтр; 9 — холодильник; 10, 12 — збірники; //, 13 — насоси. 14 — газова топка; 15 — теплообмінник; а — регулятор співвідношення сірководневого газу і повітря; б — регулювальні клапани; в — термопари,
г — регулятори рівня
SO2 окислюється на ванадієвому каталізаторі при наявності водяної пари.
Виробництво H2SO4 цим методом відбувається в три стадії: спалювання H2S
2H8S + 3O8 = 2SO2 + 2H8O + Q1
окислення SO2 до SO3 і конденсація SO3 та водяної пари з утворенням H2SO4.
Сірководень спалюють при 1000° C з мінімальним надлишком повітря. Газову суміш перед контактуванням охолоджують до 470— 480° С, а тепло реакції використовують для виробництва водяної пари.
За схемою (рис. 135) H2S надходить у піч 4 через мембранний клапан 3, який в разі припинення подачі повітря в піч автоматично відключає подачу H2S. Газова суміш, що виходить з печі з температурою 950—970° С, охолоджується в котлі-утилізаторі 5 до 470—480° C і надходить у чотиришаровий контактний апарат 6 з температурою 440° C Тут вологий SO2 окислюється до SO3, проходячи послідовно через чотири шари ванадієвого каталізатора і охолоджуючись перед надходженням на кожний наступний шар атмосферним повітрям, яке додається безпосередньо до газу.
