Курсовая работа (т): Получение сернистого ангидрида в производстве серной кислоты

Рис. 10. Схема отделения абсорбции в производстве серной кислоты:

- олеумный абсорбер; 2 - моногидратный абсорбер; 3 - холодильники; 4 - сборники кислоты; 5 - брызгоотделитель

Образование серной кислоты и абсорбция триоксида серы - экзотермические процессы. Их тепло снимается в оросительных теплообменниках 3 на линии циркуляции жидкости в абсорберах. При температуре менее 100 °С SO3 поглощается практически на 100%. Диоксид серы практически не абсорбируется.

СИСТЕМА ДВОЙНОГО КОНТАКТИРОВАНИЯ И ДВОЙНОЙ АБСОРБЦИИ (ДК/ДА)

Несмотря на довольно большую степень превращения - 98%, мощные сернокислотные системы, производящие до 540 т продукта в сутки, ежечасно выбрасывают в атмосферу более 300 кг диоксида серы. Исходя из данных по равновесию реакции окисления SO2, увеличить степень превращения можно снижением температуры в последних слоях ниже 610 К или повышением давления более 1,2 МПа. Возможность снижения температуры ограничена активностью имеющихся катализаторов, повышение давления усложняет инженерное оформление процесса.

Эффективным способом увеличения степени превращения в обратимой реакции является удаление ее продукта Функциональная схема такого способа показана на рис. 11. Подсистема получения сернистого газа (обжиг серосодержащего сырья) принципиально не меняется. Полученный сернистый газ частично окисляется в первом реакторе, после чего в первой (промежуточной) ступени абсорбции из него удаляется SO3.

Рис. 11. Функциональная схема производства серной кислоты по методу «двойное контактирование - двойная абсорбция»:- получение SO2; 2 - промывка обжигового газа; 3, 5 - первая и вторая системы окисления SO3; 4. 6 - первая и вторая системы абсорбции

Далее оставшийся SO2 окисляется во втором реакторе, и газ направляется на вторую абсорбцию. В отсутствие S03 окисление SO2 во втором реакторе будет более полным.

В этой схеме для проведения реакции окисления также используют многослойные реакторы с промежуточными теплообменниками, но реакционную смесь приходится нагревать дважды - в первом реакторе и после ее охлаждения для промежуточной абсорбции SO3 - перед вторым реактором. Нагрев осуществляется за счет тепла реакции в промежуточных теплообменниках, как в реакторе в схеме одинарного окисления (рис. 5.33). Но во второй ступени окисляется низкоконцентрированный газ, теплоты реакции недостаточно, и для нагрева реакционной смеси необходимы теплообменники с большой поверхностью. Увеличить количество выделяющегося тепла можно за счет увеличения начальной концентрации SO2. Поэтому в системах ДК/ДА используют газ, содержащий не менее 10% SO2. Во избежание перегрева катализатора в первом слое температура на входе не должна превышать 695 К, для чего используют низкотемпературные катализаторы. Кроме того, для нагрева газа во втором реакторе частично используют теплоту реакции, выделяющуюся в первом реакторе.

Технологическая схема стадий окисления и абсорбции в системе ДК/ДА представлена на рис. 12. На первой стадии окисления использован трехслойный реактор . Концентрация SO2 в поступающем газе - 9,5-10,5%. Степень превращения на выходе из реактора 90-95%. Промежуточная абсорбция SO3 включает олеумный 2 и моногидратный 3 абсорберы. После них газ содержит только 0,6-1% SO2. Для его нагрева до температуры реакции (690-695 К) используют теплообменник после второго слоя реактора 1. Реакторы первой и второй ступени окисления конструктивно объединены в одном корпусе (на рис. 5.36 они показаны отдельно). Степень превращения оставшегося SO2 составляет примерно 95%, общая степень превращения 99,6- 99,8%. Сравним: если бы не было промежуточной абсорбции, то степеннь превращения оставшихся 1 - 0,6% SO2 в присутствии SO3 не превысила бы 50%. Небольшое количество образовавшегося SO3 полностью поглощается во втором моногидратном абсорбере 3.

Рис. 12. Технологическая схема стадий контактирования и абсорбции в системе «двойное контактирование - двойная абсорбция»:

. 111 - первая и вторая ступени окисления SO; ii, iv - первая и вторая системы абсорбции SO водой; 1 - реактор (первая и вторая ступени окисления, расположенные в одном корпусе, показаны отдельно); 2 - олеумный абсорбер; 3 - моногидратный абсорбер; 4 - выносные теплообменники реактора; 5 - холодильники кислоты

Как видим, количество непревращенного SO2 (и, следовательно, выбросов в атмосферу) в системе ДК/ДА уменьшается почти в 10 раз по сравнению с системой однократного контактирования. Но для этого приходится поверхность теплообменников увеличивать в 1,5 - 1,7 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте было рассмотрено получение сернистого ангидрида, который используется для производства серной кислоты. Описаны свойства сернистого ангидрида, источники сырья для его получения. Были рассмотрены различные печи для обжига колчедана, самым оптимальным для получения сернистого ангидрида считается печь КС из-за ее простой конструкции, высокой производительности, лучшем выгорании серы из колчедана, приведены эскизы реакторов для обжига колчедана, представлена технологическая схема производства серной кислоты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      «Общая химическая технология» (часть 1, теоретические основы химической технологии) под ред. Проф. И. П. Мухленова, Москва « Высшая школа», 1984

.        «Общая химическая технология» (часть 2, важнейшие химические производства) под ред. Проф. И. П. Мухленова, Москва « Высшая школа», 1984

.        «Общая химическая технология и основы промышленной экологии» Учебник для вузов. - М.: Химия, 1999.