Очистка газа от пыли

Содержание огарковой пыли в сернистом газе составляет 10-300 г/м³

Грубая очистка производится в циклонах и пылеосадительных камерах, которые устанавливаются после печей. Доочистка проводится в промывных башнях и мокрых электрофильтрах.

3.Контактное окисление двуокиси серы в серный ангидрид - э то процесс гетерогенный каталитический, то есть реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазовых состояниях. В данном случае реагирующие вещества – газы, а катализатор находится в твердом состоянии. На катализаторе идет следующая реакция:

2 SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃ +190 кДж.

Для того, чтобы повысить выход SO_3.необходимо повышать давление и понижать температуру, однако при понижении температуры уменьшается скорость реакции. Поэтому для обеспечения достаточно высокой скорости реакции процесс ведут при температуре не менее 450⁰С.

Дополнительно используют катализаторы. Известны сотни веществ, которые ускоряют эту реакцию. Лучшими являются Pt, FeO, V₂O₅. Наиболее активна платина, но она очень дорога и легко окисляется примесями, содержащимися в обжиговом газе, особенно мышьяком. Поэтому обычно используют V₂O₅ . Он менее активен, но намного дешевле и отравляется соединениями мышьяка в несколько тысяч раз меньше, чем платина. Ванадиевая контактная масса содержит 7% V₂O₅ в качестве активатора – оксид калия, а носителем являются пористые алюмосиликаты. Катализатор используют в виде таблеток при t=400-600 ⁰С. При t > 600 ⁰С происходит необратимое падение активности катализатора, вследствие спекания активных компонентов с образованием неактивных соединений. При t < 400 ⁰С активность катализатора тоже падает.

Процесс катализа идет в несколько стадий:

1.Диффузия компонентов из ядра газового потока к гранулам, и внутрь пор контактной массы

2.Сорбция кислорода катализатором.

3.Сорбция молекул SO₂ с образованием комплекса SO₂* O * Kt

4.Перегруппировка электронов с образованием комплекса SO₃ * Kt

5.Десорбция SO₃

6.Диффузия SO₃ из зерен катализатора в газовый поток.

При использовании крупных гранул катализатора общая скорость процесса определяется диффузией (1,6 стадии) поэтому обычно используют гранулы диаметром не более 5 мм, и в этом случае лимитирующей является сорбция молекул SO₂ (2 стадия). Срок службы катализатора около 4 лет.

Технологическая схема производства серной кислоты.

Технологическая схема производства серной кислоты представлена на рис.1. Сернистый газ из печи обжига поступает на очистку сначала в циклон 1, а затем в сухой электрофильтр 2: температура газа на выходе из электрофильтра около 300 ⁰С. Затем газ поступает в полую промывную башню 3, где разбрызгивается холодная серная кислота с концентрацией 75%. При охлаждении газа, содержащиеся в нем SO₃ и пары воды конденсируются в виде мельчайших капелек, в которых растворяется окись мышьяка. В результате образуется мышьяково-кислотный туман, который улавливается в полой башне 3 и в башне с насадкой 4. Одновременно улавливаются остатки пыли, селен и другие примеси. Окончательная очистка SO₂ производится в мокрых электрофильтрах

5. Обычно устанавливается последовательно 2-3 фильтра. Очистка газа заканчивается его осушкой от паров воды концентрированной серной кислотой в башне с насадкой 6.

Аппараты для очистки газа изготавливаются из нержавеющей стали и дополнительно футеруются кислотоупорным кирпичом.

Сухие SO₂ и SO₃ не агрессивны, поэтому остальные аппараты можно монтировать из обычной стали. Сухой SO₂ поступает в контактный узел, который состоит из:

- контактного аппарата 7

- теплообменника 8

-пускового огневого подогревателя газа, который служит для подогрева газа при пуске установки или падении температуры.

Газ в контактный узел подают турбокомпрессором 9. Контактный аппарат представляет собой цилиндр диаметром 3-12 м, высотой 10-25 м. Внутри корпуса устанавливают 4-5 решеток со слоем гранул контактной массы. Между решетками устанавливают теплообменники.

Свежий газ подогревается за счет тепла прореагировавшего горячего газа во внешних теплообменниках, а потом во внутренних теплообменниках нагревается до t = 440-450 ⁰С, после чего поступает в первый слой контактной массы. После каждого слоя контактной массы газ проходит через один из внутренних теплообменников для охлаждения. После контактного аппарата газ поступает на абсорбцию в башни с насадкой 11,12. Абсорбентом является в башне 11 - олеум, а в башне 12 – 98,3% -ная серная кислота, которая обладает наилучшей абсорбционной способностью.

Абсорбцию ведут концентрированной серной кислотой, так как, если поглощение проводить водой, сернистый ангидрид будет взаимодействовать с парами воды с образованием сернокислого тумана, который очень трудно уловить.

Абсорбция сернистого ангидрида сопровождается выделением большого количества тепла, в результате чего кислота разогревается и абсорбция замедляется, поэтому для улучшения абсорбции газ и кислоту охлаждают в теплообменнике. Количество орошающей кислоты во много раз больше, чем нужно для поглощения сернистого ангидрида, и это количество определяется тепловым балансом.