лекции / все лекции по охт
.pdfАбсорбция 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)
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.