Файл: Амелин, А. Г. Производство серной кислоты учебник.pdf

в средней части продукционной башни 3. В нижней части этой баш­ ни преобладает процесс переработки S 0 2, сопровождающийся вы­ делением окислов азота в газовую фазу. В верхней части башни происходит в основном абсорбция окислов азота, поэтому содержа­ ние их в газовой фазе начинает уменьшаться.

Подготовка окислов азога к абсорбции. Процесс абсорбции окислов азота ускоряется, если сначала окислить N0 до N 02) а за­ тем провести абсорбцию смеси N 0 и N 02(N20 3). При одновременном, проведении этих процессов снижается содержание в газе окис­ лов азота, что замедляет процессы их абсорбции и окисления остальной части NO.

Окислы азога окисляются в полой башне, снабженной байпа­

Иногда вместо полой башни устанавливают башню с насадкой, орошаемую 50—60%-ной кислотой с нитрозностью, препятствую­ щей поглощению окислов азота из газа. Преимущество применения этой башни заключается в том, что в ней продолжается процесс пе­ реработки S 0 2 и охлаждается газовая смесь, а это улучшает аб­ сорбцию окислов азота. Однако башня с насадкой значительно до­ роже полой. Кроме того, к ней требуется еще и система орошения с насосом и холодильником из свинца.

Можно обойтись вообще без окислительной башни, если в про­ дукционных башнях создать такой режим (температуру и нитрозность кислоты), чтобы з последней из этих башен обеспечивалась необходимая степень окисления N0.

Обезвреживание отходящих газов. После абсорбционных башен в газе остается до 0,25% (4,7 г/м3) окислов азота, которые должны быть уловлены как по санитарным, так и по экономическим сообра­ жениям. Для улавливания газов в систему включают санитарную башню, орошаемую «на себя» концентрированной серной кислотой, которая поступает со стороны или из денитрационной башни.

Брызги, содержащиеся в газе после орошаемых башен, улавли­ ваются в конце системы в циклонах-брызгоуловителях. Туман сер­ ной кислоты, образующийся в денитрационной и первой продукци­ онной башнях в количестве около 5 г/м3, выделяется в электро­ фильтрах. На одном из заводов электрофильтр размещен на верх­ ней части санитарной башни, т. е. электрофильтр и санитарная башня совмещены.

Газы с содержанием S 0 2 не более 0,2% выбрасываются в ат­ мосферу без специальной очистки.

§ 45. Аппараты башенной системы

Башни. Основными аппаратами башенных систем являются башни (скрубберы), заполненные насадкой. Их размеры зависят от производительности систем. Диаметр и высота башни достигают соответственно 5,5 и 16 м.

157

Башни изготовляют из стали, в качестве футеровки используют андезит, бештаунит или керамику. В денитрационной и продукцион­ ной башнях футеровка имеет большую толщину, чем в других баш­ нях, так как в эти башни поступает газ с наиболее высокой темпе­ ратурой. Крышки башен делают из армированного кислотоупорного бетона. Газоходы, соединяющие башни, футеруют кислотоупорной керамикой.

Для лучшего контакта газа с орошающей кислотой башни за­ полняются насадкой, а в полых башнях создаются условия для достаточного распыливания орошающей кислоты. Насадка в про­ цессе работы засоряется, и для снижения сопротивления ее пери­ одически промывают водой. Если промывк’а не дает результатов, насадку заменяют.

Для распределения орошающей кислоты по сечению башни при­ меняют центробежные разбрызгиватели, устанавливаемые на крыш­ ке башни. В таких разбрызгивателях на вращающуюся звездочку из камеры льется серная кислота, разбрызгиваемая под действием центробежной силы. Чем длиннее ребро луча звездочки, тем даль­ ше разбрызгивается кислота.

В последние годы в нитрозном процессе стали широко приме­ нять механические форсунки. Они проще, чем центробежные раз­ брызгиватели, и вероятность засорения их меньше.

Холодильники кислоты. Для отвода тепла реакции и охлажде­ ния газа служат, как и в контактном процессе, холодильники кис­ лоты. Они бывают погружные и оросительные, причем ороситель­ ным сейчас отдается предпочтение. Погружные и оросительные хо­

Для охлаждения кислоты, вытекающей из денитрационной башни, применяют змеевики из свинца или других кислотостойких материалов. Для кислоты других башен ставят холодильники из стальных цельнотянутых труб.

Стальные или чугунные холодильники, применяемые в башен­ ных процессах, предварительно пассивируют нитрозой, при этом на поверхности металла создается защитная пленка, предотвращаю­ щая коррозию.

Циркуляционные сборники для разбавленной серной кислоты — стальные футерованные, для нитрозы — стальные без футеровки. Часто применяют горизонтальные цилиндрические сборники (как и в контактных системах). Сборники кислоты устанавливают на не­ которой высоте от фундамента так, чтобы легко можно было осмат­ ривать и ремонтировать устройства для спуска кислоты.

Напорные баки размещены над башнями. Они закрыты крышка­ ми и снабжены измерителями количества кислоты.

Ввод в систему окислов азота. В нитрозном процессе неизбежны потери окислов азота с продукционной кислотой, выхлопными га­ зами, через неплотности аппаратуры и т. д. Эти потери восполняют путем ввода в систему азотной кислоты.

1 5 8

Чтобы уменьшить возможную коррозию стали цистерн при пере­ возке азотной кислоты, к ней добавляют до 8% концентрированной серной кислоты. Такую смесь называют меланжем. Меланж храня!’ на заводе в стальных футерованных герметически закрытых резер­ вуарах. На продукционные башни меланж подается из небольших стальных бачков, футерованных кислотоупорными плитками.

Иногда окислы азота получают из аммиачной воды путем окис­ ления аммиака на раскаленной платиновой сетке до N0.

§ 46. Извлечение селена из башенной кислоты

Селен в производстве серной кислоты нитрозным способом вы­ деляют по схеме, приведенной на рдс. 85. Продукционную башен­ ную кислоту подают в приемный бак 2, откуда перекачивают в на­ садочную башню-реактор I, которая включена параллельно дени-

Отходйщий газ

Рис. 85. Схема извлечения селена в производстве сер­ ной кислоты нитрозным способом:

1 — башня-реактор с кольцевой насадкой; 2 — приемный бак; 3 — промежуточный бак; 4 — отстойник; 5 — фильтр-пресс

трационной и концентрационным башням. Через башню 1 проходит обжиговый газ, и орошающая насадку кислота насыщается серни­ стым ангидридом. По выходе из башни-реактора кислота поступает в промежуточный бак 3, в который вводят 25%-ный водный раствор хлорида натрия. Отсюда кислоту направляют в отстойник 4, в ко­ тором она отстаивается в течение 4 ч. При взаимодействии NaCl с серной кислотой в баке образуется хлористый водород НС1, что способствует восстановлению селена. Из отстойника кислоту пере­ качивают в чугунный фильтр-пресс 5 для фильтрования через по­ ливинилхлоридную ткань.

В опытно-промышленной установке, смонтированной по описан­ ной схеме, степень восстановления селена составила около 95%, расход хлорида натрия на 1 т серной кислоты около 1 кг, обжигово­ го газа от 15 до 30 м3.

159

Г Л А В А 12.

КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

При осушке газов, концентрировании азотной кислоты и во мно­ гих процессах органического синтеза в качестве водоотнимающего средства используют серную кислоту. Эту кислоту возвращают в производство в разбавленном виде; для повторного применения ее необходимо концентрировать.

Используемая как водоотнимающее средство серная кислота за­ грязняется различными примесями (азотной кислотой, нитросоеди­ нениями, углеводородами). Поэтому перед концентрированием ее очищают. Если этого сделать невозможно, то разбавленную кисло­ ту непосредственно применяют для производства суперфосфата или расщепляют для получения SO2.

Процесс концентрирования серной кислоты состоит в удалении из нее части влаги при нагревании горячими газами. Используя тепло обжигового газа в башенной системе, также можно получить более концентрированную серную кислоту (выше 75% H2S 04). При­ менение такой кислоты в контактной системе позволяет увеличить выпуск олеума в два раза.

Если башенная кислота передается далее на концентрирование, то уменьшают количество кислоты, подаваемой на орошение пер­ вой денитрационной башни с тем, чтобы ее температура на выходе из башни достигала 200° С. В этих условиях в нижней части денитратора серная кислота интенсивно упаривается, в результате чего ее концентрация повышается.

При нагревании водных растворов серной кислоты изменяются составы жидкой и газовой фаз (см. рис. 3). Так, давление паров во­ ды над нагретой разбавленной серной кислотой увеличивается, а содержание их в кислоте уменьшается (кислота при этом концен­ трируется). С возрастанием температуры и концентрации кислоты увеличивается и содержание паров H2S 0 4 в газовой фазе. Состав газовой и жидкой фаз над 98,3%-ной кислотой одинаков. Следова­ тельно, путем упаривания нельзя получить серную кислоту концен­ трацией выше 98,3%.

§ 48. Способы концентрирования

Существует два способа концентрирования серной кислоты. Первый способ характеризуется тем, что топочные газы отдают свое тепло кислоте при непосредственном соприкосновении с ней.

Этот способ называется концентрированием при непосредственном соприкосновении горячих газов с кислотой.

При втором способе концентрирование проводят в аппаратах, в которых тепло, получаемое от топочных газов, передается серной кислоте через стенку аппарата. Этот способ называется концентри­ рованием с внешним обогревом. Для концентрирования кислоты ПО' первому способу применяют полые или насадочные башни, орошае­ мые подлежащей концентрированию кислотой, барботажные кон-