3. Производство серной кислоты контактным способом

Процесс получения серной кислоты контактным способом состоит из трех основных стадий (рис. 1.10):

Рис. 1.10. Схема материальных потоков в производстве серной кислоты

• обжиг серосодержащего сырья и получение сернистого ангидрида (SO₂);

• окисление SO₂ в SO₃ в контактном аппарате на твердом ванадиевом катализаторе V₂O₅;

• поглощение SO₃ водой в абсорбционной колонне для получения серной кислоты.

Распространенным сырьем для производства является серный колчедан (используются также сульфидные руды цветных металлов: меди, свинца, цинка и др.; или серу), который подвергают обжигу в присутствии воздуха в обжиговых печах. Полученные газы идут на очистку, осушку и далее на контактирование. Оставшийся огарок удаляют из печи.

Процесс обжига состоит из следующих основных реакций:

Результирующее уравнение обжига колчедана

Исходные данные для расчета представлены в табл. 1.5…1.8.

Таблица 1.5

Состав сухого колчедана

Вариант	S	Fe	Cu	Al2O3	CaO	MgO
41…45	50	49	0,03	0,49	0,22	0,26
46…50	49	50	0,04	0,48	0,22	0,26
51…55	46	53	0,03	0,36	0,26	0,35
56…60	48	51	0,5	0,2	0,15	0,15

Таблица 1.6

Параметры производства

Вариант	Расчетное количество сухого колчедана, кг	Влажность колчедана, %	Влажность воздуха, %	Коэффициент избытка воздуха	Степень выгорания серы 1, %	Степень контактирования 2, %	Степень абсорбции 3, %
41	1000	2,5	60	1,3	97	97	99
42	1800	3	65	1,2	96	96	99
43	2100	4	70	1,4	95	95	99
44	2750	5	60	1,3	94	98	98
45	2600	2,8	65	1,2	93	98	98
46	2900	3,2	70	1,4	97	98	98
47	3050	3,6	60	1,3	96	97	97
48	1200	4	65	1,2	95	97	96
49	1650	4,6	70	1,4	94	97	95
50	2200	2	60	1,3	93	97	98
51	1000	2,8	65	1,2	97	96	98
52	1250	3,6	70	1,4	96	95	98
53	1500	4,4	60	1,3	95	97	97
54	1400	5,2	65	1,2	94	96	96
55	1600	2,2	70	1,4	93	95	95
56	1750	2,8	60	1,3	97	97	97
57	2000	3,4	65	1,2	96	97	96
58	2250	4	70	1,4	95	97	95
59	2500	4,6	60	1,3	94	96	98
60	3000	3	65	1,2	93	96	95

Рекомендации для выполнения расчета.

1. Расчет материального баланса производится по заданному количеству сухого колчедана.

2. Состав сухого колчедана представлен упрощенно, т. е. в составе не показаны некоторые примеси.

3. Расчет материального баланса удобно производить для каждой стадии процесса получения серной кислоты отдельно. В схеме материальных потоков можно выделить три основных стадии: обжиг сырья и получения сернистых газов; окисление SO₂ до SO₃ в контактном аппарате; поглощение SO₃ водой в абсорбционной колонне для получения серной кислоты.

4. При обжиге колчедана воздух подается с избытком.

5. Стадия очистки обжиговых газов от огарковой пыли, токсичных оксидов и примесей газов в расчет не принимается.

Таблица 1.7