Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ПОЛУЧЕНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ПРИРОДНОЙ СЕРЫ ПО КОРОТКОЙ СХЕМЕ



 

Самым перспективным сырьём для получения серной кислоты является самородная сера. Самородная сера практически не содержит вредных примесей и, поэтому процесс очистки обжигового газа значительно упрощается.

Преимущества использования серы, как исходного сырья:

1) При сжигании серы получают обжиговый газ с высокой концентрацией SO2 (до 16%)

2) При сжигании серы концентрация O2 в обжиговом газе выше, чем при сжигании других видов сырья. Главным недостатком использования серы как природного сырья является её дороговизна по сравнению с другими видами сырья.

Блок схема получения серной кислоты из природной серы по короткой схеме(рисунок 15).

 

Рисунок 15 - Блок схема получения серной кислоты

 

1- осушка воздуха, 2- сжигание серы, 3- охлаждение газа, 4- окисление, 5- абсорбция.

Перед тем, как сжигают серу её необходимо расплавить. На некоторые предприятия железнодорожным транспортом в специальных цистернах доставляют уже расплавленную серу. Существуют печи и для сжигания твёрдой серы.

Технологическая схема плавления серы(рисунок 16).

 

 

Рисунок 16 - Технологическая схема плавления серы

 

1 – бункер-плавилка, 2 – плавильные элементы, 3 – сборник и отстойник расплавленной серы, 4,6,10 – погружные насосы, 5 – бачок-смеситель, 7 – мешалка, 8 – дисковый фильтр, 9 – сборник фильтрованной серы, 11 – грязевик.

Комовая сера грейферным краном подаётся в плавилку (Тплавл. серы=112,8°С). За счёт подачи пара в паровые резистры, сера плавится и стекает в приёмный сборник. В нём сера отстаивается от битума и других гетерогенных примесей и погружным насосом подаётся в отстойник, где происходит дальнейшее отстаивание серы. После отстойника сера подаётся в дисковый фильтр. В фильтре имеется 10-12 дисков и тарелок, на которые натянута металлическая сетка из легированной стали.

Предварительно из смесителя в фильтр подаётся серосодержащий диатомит и известь, при прохождении через фильтр диатомит осаждается на сетках и создаёт фильтрующий слой. После нанесения фильтрующего слоя через него подаётся расплавленная сера. Происходит удаление из неё остатка механических примесей и битума.

Расплавленная сера содержит незначительное количество серной кислоты, которая вызывает коррозию серопроводов и других аппаратов, поэтому при нанесении пористого фильтрующего слоя в смеситель добавляют известь и при фильтрации серы осуществляется нейтрализация свежей кислоты.

Температура расплавленной серы поддерживается 130-140°С. При этой температуре молекула расплавленной серы состоит из 8 атомов, объединённых в кольцо, и при этом расплавленная сера обладает минимальной вязкостью. При повышении температуры свыше 150°С кольца раскрываются, образуя цепи и вязкость серы резко повышается. При фильтрации серы за счёт присутствующего битума гидравлическое сопротивление фильтра увеличивается. После этого фильтр очищают. Время работы такого фильтра составляет 15-24 часа. Битум является нежелательной примесью в сере, т.к. продукты его неполного сгорания после печи попадают в контактный аппарат, где осаждаются на катализатор, что приводит к снижению каталитической активности. При горении битума также образуются пары воды; они после печи попадают в контактное отделение и приводят к образованию тумана серной кислоты. Битум после отстойника содержит более 50% серы и применяется в дорожном строительстве при получении асфальта. Очищенная сера поступает в сборник, из которого подаётся на сжигание в печь.

Если сера содержит вредные примеси, например, газовая сера, то технологическая схема получения из неё серной кислоты практически не отличается от схемы, работающей на колчедане.

Сжигание серы

Процесс горения серы состоит из двух стадий:

- испарение серы

- горение серы

Процесс горения серы начинается при 300°С, но скорость резко увеличивается с повышением температуры. При температуре свыше 1100 °С наблюдается скачкообразное увеличение скорости горения серы.

Капля серы при высокой температуре распадается (взрывается). При температуре свыше 1100°С наряду с горением серы в печах происходит окисление азота воздуха с образованием NO. Наиболее интенсивно этот процесс протекает при температуре 1300°С. Оксиды азота являются нежелательными примесями, т.к. серная кислота не должна содержать оксидов азота более 0,005%. Количество образующегося NO увеличивается с увеличением времени горения серы. Поэтому оно должно быть минимальным.

Для сжигания расплавленной серы применяют, в основном 2 вида печей:

1) горизонтальная форсуночная

2) циклонная

1. Горизонтальная форсуночная печь

Печь представляет собой цилиндр, футерованный жаростойким кирпичом диаметром 3-3,5 метра, длиной 10-13 метров. Температура в печи 1100°С. Концентрация SO2 на входе 14-15%. В печи имеются две перегородки. Эти перегородки устанавливаются для улучшения пути продуктов горения и для более полного смешения.

Недостатки: громоздкость. За счёт большого пребывания продуктов горения в печи происходит окисление азота.

Содержание азота в продукционной кислоте нормируется, поэтому это нежелательный процесс.

С целью снижения содержания оксидов азота в продукционной кислоте на некоторых предприятиях процесс сжигания серы осуществляют в двух печах. В первой печи серу сжигают частично и в продуктах горения кроме кислорода, азота и диоксида серы содержатся пары серы. Температура в печи поддерживается не выше 1000°С. После первой печи газ поступает в котёл-утилизатор, где охлаждается до температуры 500-600°С, и поступает во вторую печь, где происходит дальнейшее сгорание серы. При двухступенчатом сгорании серы NO практически не образуется.

Циклонная печь(рисунок 17).

 

Рисунок 17 – Циклонная печь

 

1 – форкамера, 2,4 – пережимные кольца, 3,5 – камеры дожигания, 6 – футеровка, 7 – воздушный короб, 8,10 – форсунки для подачи серы, 9,11 – сопла для подачи воздуха.

Циклонная печь состоит из камеры смешения и камеры сгорания. Воздух и сера в печь подаются тангенциально. За счёт такого ввода смесь приобретает вращательное движение, при этом скорость достигает 100-110 м/с и происходит быстрое смешение паров серы и воздуха и сжигание серы. В таких печах достигается высокая интенсивность протекания процесса, расход материала уменьшается в 4-5 раз, а реакционный объём уменьшается в 20 раз. Вероятность проскока сублимированной серы в этих печах меньше, чем в горизонтальных форсуночных печах. За счёт малого времени пребывания в реакционной зоне печи содержание оксидов азота в газе незначительное. Концентрация SO2 в газе достигает 16% об. и температура в печи 1300°С.

Технологическая схема производства серной кислоты (рисунок 18).

 

 

Рисунок 18 - Технологическая схема плавления серы(короткая)

 

1 – воздуходувка; 2 – сушильная башня; 3 – печь; 4 – котлы-утилизаторы; 5 – газовый фильтр; 6 – теплообменники; 7 – контактный аппарат; 8 – подогреватель воды; 9 – подогреватель воздуха; 10 – моногидратный абсорбер.

Атмосферный воздух поступает в сушильную башню, которая орошается 93% серной кислоты. Для поддержания постоянной концентрации в циклонные башни вводят 98% серную кислоту из цикла моногидратной абсорбции, а избыток кислоты частично подаётся в цикл моногидратного абсорбера и на склад. После башни осушенный воздух с содержанием влаги менее 0,01% поступает в брызгоуловитель, где очищается от брызг кислоты и турбогазодувкой подаётся в печное отделение. Аппарат 2 работает под разряжением. Все остальные аппараты работают под давлением. Осушенный от масла воздух подаётся в печь сжигания серы. Форсунки для распыления расплавленной серы обогреваются паром. При нормальном режиме работы печи пар наоборот охлаждает форсунки и температура расплава серы поддерживается порядка 140-145°С, т.к. при более высокой температуре повышается вязкость расплава серы и при этом происходит нарушение режима распыления и горение серы. За счёт каталитического действия футеровки печи часть SO2 окисляется до SO3.Содержание SO3 в газе не превышает 0,1%. После печи газ проходит испарительную часть котла-утилизатора, где охлаждается до 450-500°С и поступает на первый слой контактного аппарата. Для уменьшения длины газохода первый и второй слой каталитической контактной массы располагается в нижней части контактного аппарата. Перед первым слоем контактной массы газ разбавляется осушенным воздухом до концентрации SO2 равной 8-8,5% об. Температура газа, подаваемого на первый слой, равна 430-440°С.

Степень превращения на первом слое достигает 65% и температура 600-605°С. Степень превращения после второго слоя достигает 80-82%. Газовая смесь после второго слоя поступает в выносной теплообменник, где охлаждается до 450°С и поступает на третий слой. Степень превращения после третьего слоя 90-92% и температура газа составляет 480-490°С. Охлаждение газа после третьего и четвёртого слоёв осуществляется за счёт подачи холодного осушенного воздуха. При этом увеличивается концентрация кислорода, что способствует повышению общей степени превращения. Общая степень превращения составляет 98,3%. Далее газ поступает в абсорбционное отделение. При производстве серной кислоты из серы, содержащей большое количество битума, концентрация паров воды в обжиговом газе превышает 0,01%. Наряду с этим сера в своём составе содержит битум и другие флотореагенты, при горении которых также образуется вода. При повышенном содержании воды в абсорбционном отделении образуется туман серной кислоты, что приводит к загрязнению окружающей среды и увеличению расходных коэффициентов по сырью. В этом случае для уменьшения процесса абсорбции SO3 осуществляют в одном моногидратном абсорбере и применяется режим горячей абсорбции. При этом режиме температура кислоты, поступающей на абсорбцию, составляет 80-90°С, а на выходе 100-120°С. За счёт повышения температуры уменьшается степень пересыщения парами воды и кислоты. При этом конденсация паров осуществляется не в объёме с образованием тумана кислоты, а на поверхности насадки. Применение горячего режима позволяет значительно сократить образование тумана и повысить расходные коэффициенты.

 

ЛЕКЦИЯ 9

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.