3.4.Характеристика используемых химических реакторов.

Основными реакторами в производстве серной кислоты являются:

- печь для обжига сероводорода;

- контактный аппарат;

- башня-конденсатор.

Печь для обжига сероводорода.

Печь для сжигания сероводо­рода. Печь для сжигания (рисунок 3.2) представляет собой стальной цилиндр высотой от 10 до 11 м и диамет­ром от 4 до 5 м, футерованный туго­плавким шамотным кирпичом на шамотной замазке. Между кожу­хом и футеровкой проложен ли­стовой асбест в два слоя. Внизу печи находятся колосники из ту­гоплавкого шамота, на которых расположена насадка из шамот­ных кирпичей. Назначение насад­ки — перемешивать газ и улуч­шать процесс горения сероводо­рода. Свод печи динасовый на огнеупорной шамотной глине. Притирка кирпичей свода выпол­нена с размером швов между кирпичами не более 2 мм. Между сводом и крышкой печи засыпает­ся битый шамот и песок.

Газ поступает в печь через две горелки, расположенные в верхней части печи. Воздух подается через те же горелки и через дополнитель­ный ввод. Давление газа при входе в горелку не превышает 0,1 -10⁵ н/м². Воздух подается в печь вентилятором высокого давления, перед кото­рым устанавливается фильтр для очистки воздуха от механических при­месей. Для предохранения печи от взрыва на линии подачи сероводоро­да устанавливают мембранный клапан таким образом, чтобы при падении давления воздуха ниже 0,045 ∙ 10⁵ н/м² прекращался доступ сероводоро­да в печь. В этом случае сероводород выпускается через сбросный газо­провод. Печь для сжигания сероводорода, относится к:

- непрерывным реакторам (реагенты и продукты непрерывно вводятся и вы водятся из аппарата);

- эндотермическим (отдает тепло в окружающую среду);

- стационарным;

- реактор типа печи.

Рисунок 3.2-Печь для сжигания сероводорода.

Контактный аппарат.

В установках мокрого катализа, работающих на концентрированном сероводо­роде, применяются два типа контактных аппаратов: четырехслойные аппараты с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках и четырехслойные аппараты с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха.

Четырехслойный аппарат с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках представлен на рисунке 3.3. В качестве охлаждающего агента используется воздух, подаваемый в U-образные трубки теплообменников специальным вентиля­тором. Воздух поступает во все теплообменники параллельно. Для предотвраще­ния конденсации серной кислоты на трубках теплообменников применяется частич­ная рециркуляция воздуха, который вводится в теплообменник при температуре около 250 °С. Для выравнивания температурного поля после теплообменников уста­новлены смесители. Такие аппараты надежны в эксплуатации, однако имеют боль­шую высоту и требуют большого расхода металла.

Четырехслойный аппарат с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха после первого, второго и третьего слоев контакт­ной массы представлен на рисунке 3.4. Обычно они используются в установках мокрого катализа на нефте­перерабатывающих заводах. Концентрация сернистого ангидрида в газе на входе в первый слой катализатора от 8,5 до 9,5 %. За счет поддува воздуха объем реакционной смеси на выходе из аппарата в полтора раза больше объема газа на входе в него. Аппарат такой конструкции проще аппарата с теплообменниками, имеет меньшую высоту и вес. Однако при поддуве холодного воздуха необходимо предусматривать такие меры по защите от коррозии внутренних элементов аппарата, как футеровка, при­менение легированных сталей, что повышает стоимость аппарата. В Табл. 3.2 приведены технические характеристики аппаратов, работающих на сернистом газе, получаемом сжиганием сероводорода.

Контактные аппарат относятся к:

- непрерывным реакторам (реагенты и продукты непрерывно вводятся и выводятся из аппарата)

- политермическим (разно температурные реакторы);

- нестационарным (параметры процесса меняются во времени);

- газовым реакторам (по фазовому составу реакционной смеси).

Рисунок 3.3- Четырехслойный аппарат с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках.

Рисунок 3.4- Четырехслойный аппарат с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха.

Таблица 3.2- Характеристика контактных аппаратов для переработки

Показатели	Четырехслойные аппараты
	с теплообменниками	с поддувом воздуха
Производительность H2SO4, т/сутки	150	150
Концентрация SO2, % об.	6	8,5
Общая степень контактирования, %	98	98
Объём газа, тыс. м2/ч	24	17,5
Габариты, м высота диаметр	19,6 6	15,6 6
Количество контактной массы, м3 в том числе: первый слой второй слой третий слой четвертый слой	48 11 11 12 14	50 12 11 13 14
Поверхность теплообменников, м2 после первого слоя после второго слоя после третьего слоя	650 370 224
Количество поддуваемого воздуха, м3/ч в том числе после первого слоя после второго слоя после третьего слоя		10500 5000 4000 1500

газов, получаемых сжиганием сероводорода.