2.2 Осушка газа в башнях с насадкой, орошаемых крепкой серной кислотой

В промывном отделении газ обильно орошается слабой серной кислотой. В связи с этим из отделения газ выходит очищенный от различных примесей, но сильно увлажненный; газ содержит тем больше влаги, чем больше его температура на выходе из промывного отделения.

Влажный газ, содержащий сернистый ангидрид, при низких температурах вызывает сильную коррозию нагнетателей газа, аппаратуры, теплообменников, газоходов контактного узла, которые выполнены из обычной стали. Кроме того, наличие влаги в газе после окисления сернистого ангидрида приводит к образованию сернокислотного тумана, который не улавливается абсорбционной системой, что вызывает большие потери серной кислоты и загрязнение окружающей атмосферы. Поэтому газ до поступления в контактные аппараты на окисление должен быть осушен.

Процесс осушки газа основан на способности концентрированной серной кислоты интенсивно поглощать влагу. Осушка газа производится серной кислотой с концентрацией 92,5 - 95% H₂SO₄, над которой давление паров воды достаточно мало. Водные растворы серной кислоты при температурах далеких от точек кипения, выделяют лишь пары воды.

С повышением концентрации кислоты (при неизменной температуре) упругость водяных паров над серной кислотой понижается. Концентрированные растворы серной кислоты при низких температурах имеют очень высокую упругость водяных паров. На этом основано применение концентрированной серной кислоты для сушки газов.

Пары воды не оказывают вредного влияния на контактную массу, но их присутствие в газе приводит к образованию и конденсации тумана серной кислоты, который разрушает аппаратуру, вызывая коррозию, ведет к образованию окалины, которая забивает поры контактной массы, за счет чего повышается гидравлическое сопротивление аппаратов. Поглощение паров воды в сушильной башне связано, так как, поглощая воду, кислота нагревается и испаряется. С увеличением температуры и концентрации орошающей кислоты растет количество образующегося тумана. Образующийся туман наносит дополнительный вред аппаратуре и не улавливается в абсорбционном отделении, выбрасывается в атмосферу с выхлопными газами и увеличивает потери серы, снижая извлечение серы в товарную кислоту. Одновременно с поглощением влаги происходит и поглощение кислотой сернистого ангидрида (SO₂), чем выше концентрация кислоты и ниже ее температура, тем больше потери сернистого ангидрида. При увеличении концентрации орошающей кислоты с 93 % до 97 % потери SO₂, за счет растворения его в кислоте, увеличиваются более чем в шесть раз. Таким образом, концентрацию орошающей кислоты поддерживают в пределах 92,5 – 94 %.

Осушка газа производится в одной сушильной башне, футерованной кислотостойким кирпичом, в качестве насадки используются керамические кольца Рашига и керамическая седловидная насадка «Инталокс». Газ входит в нижнюю часть башни под колосниковую решетку. Газ, пройдя смачиваемую кислотой насадку, выходит через верхний штуцер. Башня орошается кислотой через трубчатую оросительную систему кислоты. Кислота из сушильной башни стекает в горизонтальный футерованный сборник, откуда насосами через холодильники подается в оросительный коллектор на орошение башни.

Орошающая сушильную башню, кислота за счет поглощения влаги газа расслабляется. В целях поддержания постоянной концентрации кислоты в пределах 93% H₂SO₄, ее закрепляют 98%-ой кислотой моногидратного абсорбера. При этом образующийся избыток кислоты выводится из цикла орошения на склад, как продукционная 93%-ая серная кислота.

Конечным показателем работы сушильной башни является содержание влаги и тумана серной кислоты в газе, наличие которых не должно превышать соответственно 0.02% и 0.005 г/м³ [5].

Основные показатели технологического режима осушки газа:

Содержание в газе после сушильной башни:

Влаги - не более 0,02%

Мышьяка - не более 0,002 г/нм³

Тумана кислоты - не более 0,005 г/нм³

Концентрация орошающей кислоты - 92,5 - 94%

Температура газа на входе - не более 28⁰ С

Температура газа на выходе - не более 65⁰ С

Температура орошающей кислоты на входе - не более 50⁰ С

Температура орошающей кислоты на выходе - не более 65⁰ С;

Сопротивление сушильной башни - не более 250 мм в.ст.

Для транспортировки технологического газа по всей системе сернокислотного цеха установлены нагнетатели газа (турбогазодувки).

Контактные узлы и вся последующая по схеме аппаратура работает под давлением; вся аппаратура, находящаяся до нагнетателей, находится под разряжением. Во избежание образования тумана серной кислоты в наружных теплообменниках контактных узлов, не допускается подсос воздуха в промежутках от сушильной башни до нагнетателей газа.

Мельчайшие брызги кислоты, которые не улавливаются в брызгоуловителе, под действием центробежной силы в нагнетателях укрупняются и уносятся с газом в маслоотделитель, где улавливаются в виде конденсата.

Газ из сушильной башни нагнетателем подается в контактные узлы, состоящие из двух наружных теплообменников, контактного аппарата с двумя выносными промежуточными теплообменниками (после первого и второго слоев), одним встроенным теплообменником (после третьего слоя) и пускового подогревателя с топкой.