3.2.3. Конденсация триоксида серы

После контактного аппарата газы, содержащие серный ангидрид и пары воды с температурой 430-45 поступают в нижнюю часть башни-конденсатора, снабженного кольцевой насадкой, орошаемой серной кислотой, подаваемой насосом из циркуляционного сборника кислоты через аппарат воздушного охлаждения. Получение серной кислоты можно описать уравнением реакции (3.12).

nSO₃ +H₂O = H₂SO₄ + (n – 1)SO₃ (3.12)

При охлаждении газов внизу башни пары воды и образуют пары серной кислоты, концентрация которых не превышает критическую величину, поэтому образование тумана серной кислоты здесь не происходит, в нижней части башни пары серной кислоты конденсируются на поверхности насадки. При дальнейшем движении газов вверх их охлаждении пересыщение паров достигает критической величины и образуется туман.

Туман серной кислоты из башни с температурой 60.70 поступает в электрофильтры, где проходит через неоднородное электрическое поле напряжением от 25,0 до 30,0 тысяч вольт, образующееся между коронирующими и осадительными электродами. Туман осаждается на электродах, и кислота стекает в поддон электрофильтра и далее по трубопроводу поступает в циркуляционный сборник кислоты. Выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.

3.3.Описание технологической схемы процесса.

Технологическая схема производства серной кислоты методом мокрого катализа представлена на рисунке 1.

Процесс состоит из следующих стадий:

- обжиг сероводорода,

- окисление диоксида серы,

- конденсация триоксида серы,

- очистка отходящих газов.

В зависимости от состава горючих газов и способа их очистки сероводородный газ бывает концентрированным (до 90 % мас.) и слабым (от 6 до 10 % мас.). Это определяет схему пе­реработки его на серную кислоту.

На рисунке 3.1 показана схема производства серной кис­лоты из концентрированного сероводородного газа. Серо­водород в смеси с воздухом, очищенным в фильтре, по­ступает в печь 3 для сжигания. В котле-утилизаторе 4 температура газа, выходящего из печи, снижается с 1000 до 450 °С, после чего газ поступает в контактный аппа­рат 5. Температуру газа, выходящего из слоев контакт­ной массы, снижают путем вдувания неосушенного хо­лодного воздуха. Из контактного аппарата газ, содержа­щий SО₃, поступает в башню-конденсатор 7, представля­ющую собой скруббер с насадкой, орошаемый кислотой. Температура орошающей кислоты на входе в башню от 50 до 60 , на выходе от 80 до 90 °С. При таком режиме в ниж­ней части башни происходит быстрое охлаждение газа, содержащего пары Н₂О и SО₃, возникает высокое пере­сыщение и образуется туман серной кислоты (в туман переходит до 35 % мас. всей выпускаемой продукции), который улавливается затем в электрофильтре 8.

Для лучшего осаждения капель тумана в электро­фильтрах (или фильтрах другого типа) желательно, что­бы эти капли были крупными. В соответствии с теорети­ческими положениями это достигается по­вышением температуры орошающей кислоты, что при­водит к повышению температуры вытекающей из башни кислоты (повышению температуры поверхности конден­сации) и способствует укрупнению капель тумана.

Схема производства серной кислоты из слабого серо­водородного газа отличается от схемы, приведенной на рисунке 3.1 тем, что подаваемый в печь воздух предвари­тельно нагревается в теплообменниках газом , выходя­щим из слоев катализатора, а процесс конденсации про­водится в барботажном конденсаторе типа концентрато­ра «Хемико».

Газ проходит через слой кислоты последовательно в трех камерах барботажного аппарата, температуру кис­лоты в них регулируют путем подачи воды, при испаре­нии которой поглощается тепло. Благодаря высокой температуре кислоты в первой камере (от 230 до 240 °С) в ней происходит конденсация паров H₂SO₄ без образования тумана. В двух последующих камерах (температура кис­лоты в них соответственно около 160 и 100° С) происхо­дит образование тумана. Однако вследствие достаточно высокой температуры кислоты и большого количества паров воды в газе, соответствующего давлению насы­щенного пара воды над кислотой в камерах, туман обра­зуется в виде крупных капель, которые легко осаждают­ся в электрофильтре.

Продукционная кислота вытекает из первой (по хо­ду газа) камеры, охлаждается в холодильнике и пода­ется на склад. Поверхность холодильников в таком аб­сорбционном отделении в 15 раз меньше, чем в абсорб­ционном отделении с башней-конденсатором, благодаря тому, что основное количество тепла отводится испаре­нием воды. Концентрация кислоты в первой камере (продукционная кислота) около 93,5 % мас., во второй и тре­тьей камерах соответственно 85 и 30 % мас.

Рисунок 3.1-Технологической схемы процесса.