Организация проведения процесса по лот
Конструкция контактного аппарата должна обеспечивать возможность проведения каталитического окисления оксида серы (VI) в условиях оптимального технологического режима. В данном случае особенно важно обеспечить снижение температуры по высоте слоя в соответствии с линией оптимальных температур (рим. 2.3.4)
Таблица 3 – Зависимость равновесного выхода от температуры при различном давлении
Исходный газ, поступающий в контактный аппарат нагревают до температуры, несколько превышающей температуру зажигания ванадиевого катализатора(400-450оС) и направляют в первый каталзаторный слой. Процесс окисления проводится как в первом слое, так и в последующих в адиабатическом режиме (прямые 1,3,5,7). При окислении оксида серы выделяется тепло, за счёт которого повышается температура газовой смеси по линейной зависимости. Угол наклона прямой при этом зависит от концентрации оксида серы, поскольку с увеличением его концентрации выделяется больше тепла. В первом случае (прямая 1) процесс окисления ведут таким образом, чтобы температура газовой смеси на выходе не превышала предельную температуру активности каталзатора. Затем, перед поступлением на второй и последующие слои катализатора, газовая смесь охлаждается в промежуточных теплообменниках (кривые 2,4,6,8). Выход при этом остоётся постоянным. На рис. 2.3.4 видно, что при проведении процесса в неподвижном слое катализатора наблюдается значительное отклонение состояния системы от ЛОТ, которое допускается в промышленности не более, чем на 20%.
При проведении процесса в псевдоожиженном слое катализатора скорость теплоотдачи возрастает. Движение в кипящем слое не только потока газов, но и твёрдых частиц дополнительно способствует выравниванию температуры по всему слою. Это позволяет проводить реакцию в каждом слое при практически постоянной температуре, т.е. при более «правильном» температурном режиме, чем в случае неподвижного слоя. Соответственно и отклонения от ЛОТ меньше.
Газ, поступая из одного слоя в другой, быстро принимает температуру данного слоя. Избыточное тепло – тепло реакции и физическое тепло поступающего газа - отводятся помещёнными в слой катализатора теплообменниками. Однако, эти аппараты не нашли широкого применения из-за большого уноса катализатора и запыления газа.
Схема лабораторной установки.
Контактное окисление оксида серы (VI) проводят на одноступенчатой установке (рис. 2.3.5). Воздух, нагнетаемый воздуходувкой, и оксид серы (VI), подаваемый из газометра, освобождают от водяных паров в промывных склянках (1), заполненных концентрированной серной кислотой. Брызги серной кислоты улавливаются стеклянной ватой в склянках (2). Расход оксида серы (IV) и воздуха измеряют реометрами (3) и (4). Газовая смесь заданного состава после смесителя (5) поступает в контактный аппарат (6). Выходящая из контактного аппарата газовая смесь поступает в сосуд (7), в котором улавливается серная кислота, далее в сосуд (8), где оксид серы (VI) абсорбируется серной кислотой, а затем направляется в вытяжной шкаф. Блок анализа состоит из поглотительной склянки Дрекселя (9), которую заполняют титрованным раствором йода, и аспиратора (10).
Одноступенчатый контактный аппарат представляет собой кварцевую трубку длинной 800 мм и диаметром 30 мм. Снаружи трубка по всей длине имеет электрообмотку, покрытую теплоизоляцией. Скорость нагревания регулируется ЛАТРом. Внутри контактного аппарата имеется решётка, которая снизу поддерживается кварцевой или фарфоровой трубкой диаметром 22-25 мм. Для лучшего распределения газового потока и его нагревания на сетке помещен слой битого кварца высотой 10 мм. На кварц положен тонкий слой асбестовых волокон, а затем насыпан катализатор. Температура в контактном аппарате определяется по милливольтметру. Датчиком служит термопара, помещённая в кварцевый чехол, впаянный сверху в контактную трубку и доходящий до середины слоя катализатора.
