Абсорбция триоксида серы

Абсорбция триоксида серы - последняя стадия процесса, в результате которой образуется серная кислота. Взаимодействие

(6.8)

протекает достаточно интенсивно как в жидкой, так и газообразной (паровой) фазах. Кроме того, может растворять в себе образуя олеум. Этот продукт удобен для транспортировки, поскольку он не вызывает коррозии даже обычных сталей. Растворы же серной кислоты чрезвычайно агрессивны. Олеум является основным продуктом сернокислотного производства.

Физико-химические условия абсорбции.

Фазовая диаграмма для тройной системы "," представлена на рис. 6.32. Осо- бенностью этой системы является то, что в широком интервале концентраций раствора в паровой фазе присутствуют почти чистые пары воды (левая часть графика), а над олеумом (раствор в ) в газовой фазе преобладает , (правая часть графика). Минимальное содержание воды в паровой фазе будет наблюдаться при значении концентрации серной кислоты равной 98,3% (азеотропная точка). Со- ответственно, при этой же концентрации будет проходить минимальное образование , в паровой фазе и наиболее полная абсорбция , Если , поглощать раствором меньшей концентрации, то реак- ция (6.8) будет в большей степени протекать в паровой фазе - будет образовываться туман серной кислоты, который уйдет из абсорбера с газовой фазой, что приведет к потерям продукта, выбросам в атмосферу и вызовет коррозию аппаратуры, и, если , абсорбировать олеумом, то поглощение будет неполным. Диоксид серы практически не абсорбируется.

Температура влияет на скорость абсорбции. С уменьшением температуры растут и растворимость газов (в данном случае ), и скорость реакции в жидкой фазе (в данном случае образования ). При температуре менее 370K поглощается практически на 100%.

Таким образом, максимально возможное поглощение , достигается при следующих условиях: концентрация , в жидкости должна быть близка к азеотропной (98,3%) и температура процесса не должна превышать значения 350 К.

Схема абсорбции.

Сформулируем основные требования к процессу абсорбции в производстве серной кислоты: продукт - олеум (раствор , в ); максимально возможное поглощение ; минимальное содержание серной кислоты в отходящих газах. Этим требованиям отвечает двухстадийная (двухбашенная) схема абсорбции (рис. 6.33).

Выходящий из реактора газ, содержащий последовательно проходит олеумный 1 и моногидратный 2 абсорберы. Другой реагент - - противотоком подается в моногидратный абсорбер, название которого происходит из технического названия образующейся кислоты - моногидрата. Для обеспечения нужной для поглощения концентрации , в поглощающей жидкости (98,3%) в абсорбере организована ее интенсивная циркуляция. Вследствие большого орошения в абсорбере увеличение концентрации за проход жидкости составляет не более 1-1,5%. Образование серной кислоты и абсорбция триоксида серы - экзотермические процессы. Выделяющаяся теплота абсорбции отводится в холодильнике 3, установленном на линии циркуляции. Концентрационные и температурные условия абсорбции обеспечивают полное поглощение SO₃, и минимальное образование сернокислотного тумана.

Часть циркулирующей через моногидратный абсорбер кислоты поступает в олеумный абсорбер. За счет интенсивной циркуляции жид- кости в нем абсорбция осуществляется 20%-ным раствором SO₃ в , который частично отбирается как конечный продукт - олеум.

Таким образом, в данной схеме выполняются основные требования: в олеумном абсорбере образуется продукт, а моногидратный абсорбер обеспечивает полное поглощение SO₃.

В случае необходимого получения продукта в виде моногидрата, из схемы исключают олеумный абсорбер (однобашенная схема абсорбции).