ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 80
Скачиваний: 1
HF возрастает настолько, что очистка газа возможна до содержа ния в нем HF 3 мг/м3. SiF4 хорошо растворяется в серной кислоте при концентрации менее 60% H2S 0 4.
Если в газе присутствует большое количество фтористого водо рода, разрушается футеровка и насадка промывных башен в ре зультате взаимодействия HF с кремнеземом Si02, входящим в со став футеровочных материалов и насадки:
4HF + Si02= SiF4+ 2H20 . |
(41) |
Поэтому при использовании серного сырья, содержащего |
много |
фтора, футеровка и насадка промывных башен должны быть выпол нены из графитовых материалов, иначе фтор необходимо выводить из системы каким-либо способом.
В кислоте, вытекающей из первой промывной башни, содержит ся до 1% AS2O3. При охлаждении этой кислоты часть мышьяка вы падает в осадок, так как растворимость As20 3 с понижением темпе ратуры уменьшается.
Выпадающий в осадок мышьяковистый ангидрид засоряет холо дильники, оседает на стенках сборников и кислотопроводов. При большом содержании As20 3 в газе может быть нарушена ритмич
ность всего процесса |
получения |
серной кислоты. Содержание |
||
мышьяка в газе зависит от типа сырья и способа |
его обжига. Оно |
|||
составляет |
300—400 |
мг/м3, а в |
отдельных случаях достигает |
|
1000 мг/м3. |
Содержание мышьяка |
в промывной |
кислоте доходит |
|
до 2%.
Двуокись селена почти полностью извлекается из газа и раство ряется в каплях тумана серной кислоты и в промывной кислоте.
Растворяющийся в серной кислоте |
сернистый газ восстанавливает |
|
двуокись селена до элементного селена: |
|
|
Se02 2S02+ 2Н20 |
= Se + 2H2S04. |
• . (42) |
Осушка обжигового газа — это очистка его от паров воды. Не смотря на то, что пары воды безвредны для контактной массы, при сутствие их в газе, поступающем на абсорбцию серного ангидрида, приводит к образованию тумана в абсорбционном отделении. При этом уменьшается коэффициент использования серы, значительное количество ее оказывается в выбросах, что создает антисанитарное состояние на территории, прилегающей к сернокислотному заводу. Поэтому газ перед абсорбцией очищают от паров воды. Для этого газ направляют в сушильную башню с керамической насадкой, оро шаемой концентрированной серной кислотой.
Содержание паров воды в газе, поступающем в сушильную башню, определяется температурой газа после увлажнительной башни (перед входом в мокрый электрофильтр). Практически газ насыщен парами воды.
На выходе из сушильной башни содержание влаги не должно превышать 0,08 г/м3 (0,01 объемн. %). Температуру газа перед су шильными башнями поддерживают такой, чтобы содержание влаги в газе не превышало количества воды, необходимого для образо
5 6
вания в абсорберах серной кислоты заданной концентрации. При получении улучшенной серной кислоты всю воду, необходимую для абсорбции SO3 , желательно вводить в систему в виде водяных па ров, поглощаемых из сернистого гйза в сушильных башнях. При этом насыщение газа водяными парами производят в увлажнитель ной башне, а при конденсации этих паров получается чистая ди стиллированная вода. Эта вода с сушильной кислотой передается в абсорбционное отделение, в котором из нее и серного ангидрида образуется серная кислота.
При осушке газа концентрированной серной кислотой происхо дит процесс абсорбции паров воды. В процессе участвуют две фазы (газовая и жидкая) и газовая фаза переходит в жидкую.
Выходящая из сушильной башни серная кислота содержит рас творенный сернистый ангидрид, который десорбируется при раз бавлении кислоты в моногидратном абсорбере сушильной кисло той, что увеличивает потери серы с отходящими газами. Эти потери тем больше, чем выше концентрация кислоты, орошающей сушиль ную башню, и ниже ее температура. Для поддержания высокой концентрации сушильной кислоты требуется подавать больше моно гидрата в сушильную башню, а следовательно, возвращать больше кислоты в моногидратный абсорбер. Поэтому весьма важно поддер живать оптимальную концентрацию сушильной (продукционной) кислоты.
Ниже приведены значения потерь сернистого ангидрида при различных концентрациях и температурах сушильной кислоты:
Концентрация сушильной кислоты, % H2S04 |
93 |
95 |
97 |
Потери SO2, % от выработки, при темпера- |
|
|
|
туре кислоты: |
0,55 |
1,00 |
3,30 |
40° С ........................................ |
|||
50° С ......................................... |
0,51 |
0,92 |
2,92 |
60° С ........................................ |
0,37 |
0.64 |
2.22 |
Количество H2SO4, передаваемое в сушиль |
2 140 |
3 550 |
10 880 |
ные башни, кг/т продукционной кислоты . |
|||
Отсюда следует, что с повышением |
концентрации |
сушильной |
|
кислоты от 93 до 97% H2S 0 4 потери сернистого ангидрида увеличи |
|||
ваются в 6 раз, а при понижении температуры |
от 60 до 40° С — |
||
примерно в 1,5 раза.
Для уменьшения потерь S 02 с сушильной кислотой целесообраз но устанавливать дополнительную (отдувочную) башню, в которуюпоступает сушильная кислота, передаваемая в моногидратный аб сорбер. Через башню пропускают атмосферный воздух, выдуваю щий S 02 из сушильной кислоты, т. е. происходит десорбция S 02. Воздух, содержащий десорбированный сернистый ангидрид, посту пает в газоход перед первой сушильной башней; таким образом, S 0 2 возвращается в систему. При этом концентрация S 02 в сернистом газе несколько понижается, но это не вызывает последующих ос ложнений, так как содержание S 0 2 в сернистом газе перед сушиль ными башнями всегда выше, чем требуется для оптимального про цесса контактирования.
87
Образование и осаждение из газа тумана серной кислоты.
Туманом называется взвесь капель жидкости в газе; туман (как дым и пыль) называют также аэрозолем. Свойства аэрозолей оп ределяются главным образом дисперсностью (размером) частиц.
Туман образуется в результате механического дробления жид кости или в результате конденсации пара в объеме. При дроблении жидкости образуются в основном крупные капли, легко осаждаю щиеся в циклонах и брызгоуловителях. Наибольшие затруднения вызывает туман, образующийся в первой промывной башне, —• так называемый конденсационный туман. Такой же туман образуется
ив последующих стадиях контактного процесса: при осушке газа,
втеплообменниках и ангидридных холодильниках, в олеумном и
моногидратном абсорберах и др. Более 30% H2S 0 4 превращается в туман в башне-конденсаторе при получении серной кислоты мето дом мокрого катализа. Сернокислотный туман образуется также в денитрационной и первой продукционной башнях нитрозного процес са; для выделения этого тумана в башенных системах устанавли- 'вают специальные фильтры. Большое количество тумана выделяет ся при концентрировании серной кислоты.
Превращение пара в жидкость (конденсация) может происхо дить на поверхности и в объеме. Если пропускать над серной кисло той газовую смесь, содержащую пары серной кислоты и имеющую более высокую температуру, чем поверхность кислоты, то на по верхности кислоты будут конденсироваться из газа ее пары. При оп ределенном соотношении давления паров H2SO4 в газе и темпера туры кислоты произойдет конденсация паров H2S 0 4 в объеме (об разование тумана).
Для образования тумана необходимо наличие пересыщенного пара. Пар называется пересыщенным, если давление его в газовой фазе больше, чем давление насыщенного пара над жидкостью при температуре, соответствующей температуре газа. Пересыщение па ра S выражается соотношением S = p: рн, где р — давление пара в газовой фазе, рн — давление насыщенного пара над жидкостью при температуре газовой фазы.
Однако наличие пересыщенного пара является необходимым, но недостаточным условием образования тумана. Для образования тумана возникающее в данных условиях пересыщение должно пре вышать значение критического пересыщения. Критическое пересы щение определяют по формулам или находят в справочной литера туре.
Существуют уравнения, дающие возможность рассчитать коли чество паров, конденсирующихся на поверхности без образования тумана, возникающее пересыщение, вероятность образования тума на в данных условиях и количество образующегося тумана. Эти расчеты помогают определить параметры процесса, предотвращаю щие образование тумана.
Приводимый ниже элементарный пример в некоторой степени иллюстрирует, как проводятся такие расчеты. Пусть газ, содержащий 22,8 р/м3 (3,96 мм рт. ст.) паров серной кислоты и имеющий температуру 200° С, проходит через 95%-ную ■кислоту, имеющую температуру 120° С. Предположим, что газ при этом охлажда-
Р8
ется до 160° С. За счет такого охлаждения газа 9,2 г/м3 пара конденсируется на поверхности кислоты. На выходе из аппарата, в котором происходил контакт газа с кислотой, в газе будет содержаться 22,8 — 9,2 = 13,6 г/м3 (2,37 мм рт. ст.) паров серной кислоты. Возникающее пересыщение, вычисляемое по формуле 5 = р : р„, и
составляет 2,87, где 0,824— давление насыщенного пара H2S04 над 95%-ной сер ной кислотой при 160° С [рассчитано по уравнению (11)].
Критическое пересыщение, соответствующее 160° С, составляет 2,8, т. е. воз никающее пресыщение перевышает критическое значение, а следовательно, на вы ходе из аппарата образуется туман серной кислоты.
Если температуру газа понизить не до 160, а до 180° С, то при этом 5,64 г/м3 (0,98 мм рт. ст.) паров H2S04 конденсируется на поверхности кислоты. На выходе газ будет содержать 22,8 — 5,64 = 17,16 г/м3 (2,98 мм рт. ст.) паров H2S04. При этом возникающее пересыщение 5 = 2,98: 1,977 = 1,5, где 1,977 — давление насы щенного пара H2S 04 над 95%-ной серной кислотой при 180° С, мм рт.ст.
Критическое пересыщение при 180° С составляет 2,45, следовательно, возникаю щее пересыщение ниже критического значения и туман не образуется.
Обжиговый газ охлаждается в двух промывных башнях, из ко торых первая орошается 60—75%-ной серной кислотой, а вторая 25—35%-ной. Образующийся при этом туман лишь частично (на 30—50%) поглощается в промывных башнях, полностью же он от деляется только в мокрых электрофильтрах.
Механизм отделения частиц тумана в мокрых электрофильтрах такой же, как и твердых примесей, удаляемых в сухих электро фильтрах. Капли тумана адсорбируют ионы, заряжаются и под действием электрического поля движутся к осадительным электро дам. При столкновении с осадительным электродом заряженные капли тумана отдают ему свой заряд и осаждаются на электроде, превращаясь в жидкость. Чтобы улучшить условия выделения ту мана в электрофильтрах, понижают температуру газа и уменьшают концентрацию орошающей кислоты во второй промывной и увлаж нительной башнях. Относительная влажность газа при этом повы шается, что приводит к поглощению паров воды каплями тумана и увеличению размеров капель. В мокрых электрофильтрах темпе ратура газа еще более снижается в результате отдачи тепла в окру жающую среду, вследствие этого возрастает относительная влаж ность газа и происходит дальнейшее укрупнение капель тумана. С увеличением размера капель (частиц) они принимают в электро фильтре большой заряд и соответственно с большей силой притяги ваются к осадительным электродам. Так, если принять концентра цию серной кислоты в первой промывной башне Сi = 75% H2S 0 4, а в увлажнительной башне С2 = 5% H2S 0 4, то в результате увлажнения газа объем капли тумана увеличится от первоначального объема V\ до объема V2. Содержание H2S 0 4в капле при этом не изменится, т. е. VlPlC1= V2f2C2, где и pi и р2— плотность 75 и 5%-ной серной кис лоты.
Из этого равенства можно найти соотношение диаметров ча стиц:
(43)
89