лекции / ЛЕКЦИЯ-13 Серная-кислота

Зависимость скорости реакции (а) и степени превращения (б) от температуры, x1 x2 x3 x4

для обратимой экзотермической реакции

Схема реакционного узла

•В промышленности приближение к теоретической температуре Топт (ЛОТ) осуществляют в многослойном реакторе с адиабатическими слоями катализатора и промежуточным отводом тепла. Охлаждение между слоями проводят в теплообменниках или поддувом воздуха или холодного газа (обычно только после первого слоя).

схемы реакторов

Изменение температуры и степени превращения по высоте реактора (а)

Абсорбция триоксида серы

•- последняя стадия процесса, в которой образуется серная кислота. Взаимодействие

SO3 c H2O

•SO3 + H2O = H2SO4 + Qр

•протекает достаточно интенсивно как в жидкой, так и газообразной (паровой) фазах.

Кроме того, H2SO4 может растворять в себе SO3, образуя олеум. Этот продукт удобен для транспортировки, поскольку он не вызывает коррозии даже обычных сталей. Растворы же серной кислоты чрезвычайно агрессивны.

Физико-химические условия абсорбции

•Абсорбция триоксида серы водой описывается экзотермической гетерогенной реакцией газ–жидкость

SO3(г) + H2O(ж) = H2SO 4 + Qр

•Реакция быстрая, процесс лимитируется диффузией триоксида серы из газовой фазы в жидкую. Вспомним рекомендации ПАХТ относительно влияния параметров на скорость процесса абсорбции. Скорость абсорбции записывается в виде:

WβF( p0SO3 p*SO3 )

•где -коэффициент массообмена, F-поверхность

контакта фаз, р0SO3 и р*SO3 -парциальные давления SO3 в газовом потоке и равновесное значение над раствором жидкости. Видно, что чем больше , F и движущая сила тем больше скорость процесса.

• СХЕМА ПРОЦЕССА АБСРБЦИИ SO3

Условия эффективной абсорбции SO3

•В абсорбере надо обеспечить хорошие скорости движения контактирующих фаз (турбулентность), использовать насадку для развития поверхности контакта, снижать температуру, что приведет к увеличению растворимости газа в жидкости. Чтобы увеличить движущую силу есть еще один важный прием. Посмотрим на фазовую диаграмму тройной системы

•H2O - H2SO4- SO3.

Выбор оптимальной концентрации орошающей кислоты

• Рис.

•Чтобы обеспечить нужную концентрацию

H2SO4 в поглощающей жидкости, организована ее интенсивная циркуляция, так

что поглощение осуществляется при концентрации H2SO4 98,3 %. Вследствие интенсивного орошения в абсорбере увеличение концентрации за проход жидкости составляет не более 1-1,5%. Все рассмотренные выше условия обеспечивают

полное поглощение SO3 и минимальное образование сернокислотного тумана (т.е. решаются концепции ресурсосбережения и минимизации отходов)