лекции / 12-15

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)

Схема организации процесса абсорбции SO3

• Абсорбционный узел

Решение экологической проблемы

•Однако, из-за того, что реакция окисления диоксида серы – обратимая, она не протекает на 100%. Рассмотренные

мероприятия позволяют достичь степени превращения SO2 не выше 98-98,5%. Количество выбрасываемого в атмосферу SO2 составляет 10-15 т в сутки.

•Надо искать решения этой экологической проблемы. Кроме температуры, давления, концентрации есть еще один способ сдвига реакции вправоэто удаление продукта реакции. Предлагается на каком-то этапе протекания реакции, удалить из

реакционной смеси образовавшийся SO3 а оставшуюся реакционную смесь направить на повторное окисление остатков

SO2. В результате была разработана и действует в настоящее время:

Система двойного контактирования и двойной абсорбции (ДК/ДА)

Описание работы схемы

•Сернистый газ в основном окисляется в первом реакторе 1к, после чего в первой (промежуточной) ступени абсорбции 1а из

него удаляется SO3. Далее оставшийся SO2 окисляется во втором реакторе 2к, и газ направляется на вторую абсорбцию 2а. В

отсутствие SO3 окисление SO2 во втором реакторе будет более полным. Каждый реактор состоит из адиабатических слоев катализатора, например, с промежуточными теплообменниками подобно реакторам в схеме одинарного окисления.

•На первой ступени окисления использован трехслойный реактор 1к. Степень превращения на выходе из

реактора 90-95%. 1-я абсорбция SO3 идет в абсорбере 1а, после него газ

содержит только 0,6-1% SO2. Степень превращения оставшегося SO2 в реакторе 2к составляет примерно 95%, при этом общая степень превращения - 99,6-99,8%.