14. Сравнительная характеристика методов получения диоксида серы из сырья разной природы.

15. Католизаторы в производстве серной кислоты.

Известно сотни веществ, ускоряющих окисление SO₂ до SO₃, три лучших из них в порядке уменьшения активности: платина, пятиокись ваннадия и окись железа. При этом платина отличается дороговизной и легко отравляется примесями, содержащимися в газе SO₂, особенно мышьяком. Окись железа требует высоких температур для проявления каталитической активности (выше 625 гр. C). Таким образом ванадиевый катализатор является наиболее рациональным, и только он применяется при производстве серной кислоты.

У 30-х роках у виробництві сірчаної кислоти замість платинового каталізатора почали застосовувати ванадієвий каталізатор, який є пористою речовиною, яка містить 6—8 мас .% V₂O₅, К₂О та SiО₂ як носій. Цей каталізатор випускають у вигляді гранул діаметром 4 — 4,5 мм і завдовжки 10—15 мм з внутрішньою поверхнею до 10 м²/г.

В даний час випускається ванадієвий каталізатор марок: СВД (сульфованадат на діатоміті), СВС (сульфованадат на силікагелі), ГИК-1 і ГИК-2 (Інститут каталізу), КШ (киплячий шар) та інші, які відрізняються один від одного способом приготування, складом та носієм. Так, каталізатор СВД має зразковий склад V₂O₅-3K₂О-6SО₃-35SiО₂. Насипна щільність гранульованого каталізатору цих марок вагається від 570 до 700 г/л, механічна міцність — від 2— 3 до 10 кг/см довжини гранул.

Основними характеристиками каталізаторів є активність, термічна стійкість (стабільність) і механічна міцність. Важливим показником якості контактної маси є також температура запалення, при якій начинається швидке розігрівання каталізатора і процес окислення SО₂ далі протікає автотермічно, тобто без підведення тепла ззовні. Температура запалення каталізатору залежить від природи каталізатора, складу реакційної суміші і теплового ефекту реакції. Каталізатори СВС та ГИК мають знижену температуру запалення 390—400 °С, а СВД — близько 420—430 °С.

Від механічної міцності каталізатора залежать його втрати як при завантаженні в контактний апарат, так і при вивантаженні з нього. Крім того, під дією пари води, туману H₂SО₄ відбувається руйнування зерен каталізатора, підвищується гідравлічний опір потоку газу, і, отже, зростає витрата електроенергії на простягання газу, знижується продуктивність системи.

Отруєння ванадієвого каталізатора. Ванадієвий каталізатор безповоротно отруюється домішками, присутніми в сірковмісній сировині. Миш'як, що є в сірчистому газі, поступає в контактний апарат, накопичується в першому шарі контактної маси і при температурі 550—600 °С реагує з V₂O₅ з утворенням з'єднань у вигляді V₂O₅-As₂О₅. В результаті перший шар каталізатора обідняється ванадієм. На наступних шарах при температурах нижче 500 °С комплекс V₂O₅-As₂О₅ осідає у вигляді кірки, що збільшує опір потоку газу в контактному апараті.

Сильною отрутою для каталізатора є фторвмістні з'єднання HF і SiF₄.

Утворенню кірок на верхніх шарах контактної маси сприяє також сульфат заліза, що утворюється в результаті корозії газопроводів і апаратури, що сприяє збільшенню гідравлічного опору і порушує нормальну роботу контактного апарату, а отже, і всієї системи. Термін служби контактної маси дорівнює 3—5 рокам; виключення складає лише перший шар, який, як правило, замінюють щороку.