Практическая работа №2

Тема: Расчет материальных балансов производства серной кислоты методами сухого и мокрого катализа

Цель: Составить и рассчитать материальные балансы производства серной кислоты методами сухого и мокрого катализа.

Теоретические основы

     · Производство серной кислоты методом «сухого» катализа.

     Сырьем является сера. При получении серной кислоты из серы в контактный аппарат не поступают водяные пары, поэтому этот метод получил название метода «сухого» катализа.

     Рассмотрим технологическую схему получения серной кислоты методом «сухого» катализа.

Рисунок 2.1 Технологическая схема получения серной кислоты методом сухого катализа

1 – сушильная башня для воздуха; 2 – плавильник серы; 3 – печь для сжигания серы; 4, 6 – котлы-утилизаторы; 5 – контактный аппарат; 7 – теплообменник; 8, 12, 14 – холодильники; 9 – олеумный абсорбер; 10 – моногидратный абсорбер; 11 – емкость для моногидрата; 13 – емкость для олеума.

     Сера из бетонного плавильника 2 подается в форсунки печи 3 для сжигания, куда поступает воздух, высушенный моногидратом в сушильной башне 1. Газы, выходящие из печи охлаждаются до 450⁰С в котле-утилизаторе 4 и направляются в контактный аппарат 5. Пройдя первую зону катализатора, газы охлаждаются в выносном котле-утилизаторе 6, затем проходят вторую зону катализатора, охлаждаются в воздушном теплообменнике 7 и холодильнике 8 и поступают вначале в олеумный абсорбер 9, а затем в моногидратный абсорбер 10. Абсорбция серного ангидрида протекает с поглощением тепла, поэтому циркулирующие олеум и моногидрат охлаждаются в холодильниках 12 и 14. Часть моногидрата циркулирует через сушильную башню 1. Кислота насыщается до заданной концентрации свободного SO_3, после чего олеум направляется на склад.

     · Производство серной кислоты методом «мокрого» катализа 

     Сероводород можно перерабатывать в серную кислоту методом «мокрого» катализа, при котором диоксид серы, полученный сжиганием сероводорода, окисляется на ванадиевом катализаторе в триоксид серы. Газ с диоксидом серы содержит значительное количество паров воды (отсюда название – метод «мокрого» катализа).

     В отличие от способа производства серной кислоты из серы в процессе мокрого катализа отсутствует специальная стадия абсорбции SO₃.

     Рассмотрим технологическую схему получения серной кислоты методом «мокрого» катализа.

Рисунок 2.2 Технологическая схема получения серной кислоты методом «мокрого» катализа

1 – печь для сжигания сероводорода; 2 – котел-утилизатор; 3 – контактный аппарат; 4 – абсорбер; 5 – емкость для серной кислоты; 6 – холодильник; 7 – электрофильтр.

     Сероводород концентрацией 80-90% вместе с воздухом поступает в печь 1, в которой сгорает при 900-1100⁰С. Из печи газы поступают в котел-утилизатор 2, где охлаждаются до 450⁰С. Окисление SO₂ в SO₃ происходит в четырехслойном контактном аппарате 3.

     На второй, третий и четвертый слои катализатора подают воздух для обеспечения более полной глубины окисления. Из контактного аппарата SO₃ вместе с серной кислотой направляется в абсорбер 4, орошаемый 90-94%-ной Н₂SO₄. Серная кислота образуется за счет воды, поступающей в контактный аппарат вместе с диоксидом серы. В абсорбере триоксид серы превращается в серную кислоту. Основная масса, образующейся кислоты поглощается в абсорбере 4, а кислота, унесенная с газом, улавливается в электрофильтре 7, откуда стекает в емкость 5. Из емкости кислота насосом подается на орошение абсорбера через холодильник 6 для отвода тепла поглощения и поддержания температуры в абсорбере не выше 60⁰С. Часть кислоты отводится на склад.

Задание

     Составить и рассчитать материальные балансы производства серной кислоты методами сухого и мокрого катализа.

Варианты заданий

Порядок выполнения работы

Таблица 2.1 – Материальный баланс производства серной кислоты методом мокрого катализа

Таблица 2.2 – Материальный баланс производства серной кислоты методом сухого катализа

Сделать вывод о проделанной работе

Контрольные вопросы:

1. Какими свойствами обладает серная кислота?

2. Какими методами получают серную кислоту?

3. В чем сущность метода сухого катализа?

4. Расскажите технологическую схему производства серной кислоты методом сухого катализа.

5. В чем сущность мокрого катализа?

6. Расскажите технологическую схему производства серной кислоты методом мокрого катализа.