Описание технологического процесса и химизм процесса

Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта.

Описание технологического процесса и химизм процесса.

Технологический процесс регенерации кислого гудрона с получе­нием серной кислоты состоит из следующих стадий:

· термического расщепления кислого гудрона в аппарате расщепления при горении сероводорода и охлаждения продуктов расщепления, получаемых в печном отделении;

· очистки сернистого газа (продуктов расщепления), состоящей из промывки, охлаждения и электрической очистки газа в промывном отделении;

· осушки газа в сушильно-абсорбционном отделении;

· конверсии (окисления) сернистого газа (SO₂) до серного ангидрида (SО₃) в контактном отделении;

· абсорбции серного ангидрида в сушильно-абсорбционном отделе­нии;

· промежуточного хранения продукционной кислоты и олеума;

· склада хранения кислого гудрона.

Кислый гудрон установок «Парекс»-1, 2 содержит 80 % и более серной кислоты, остальные 20 % - органическая часть: ароматические углеводороды, прореагировавшие с S0₃, следы парафина.

В отходной ЛАБСК содержится всего 20-30 % серной кислоты, остальная часть - органические соединения. При сжигании этой составляющей кислого гудрона и при неудовлетворительном распылении происходит неполное сгорание органики, с образо­ванием большого количества углерода - сажи.

Сажа, как абразивный материал, оседая из газового потока, за­бивает трубки теплообменников, стирает защитный слой свинца в трубопроводах промывного отделения, ухудшает качество товарной кислоты.

Процесс расщепления кислого гудрона протекает при температуре 1000-1200 °С, достигаемой сжиганием сероводорода по реакции:

2Н₂S + 3О₂ ® 2SО₂ + 2Н₂О + 247,9 ккал/кг

Процесс расщепления кислого гудрона состоит из следующих одновременно про­текающих реакций:

· горение органических примесей, содержащихся в кислом гудро­не

СnНm + (4n+m) ¤ 2 O₂ ® n CO₂ + 1¤2m H₂O + Q ккал/моль

· расщепление серной кислоты, состоящее из двух стадий:

а) Н₂SО₄ ® SО₃ + Н₂О – Q ккал/моль

б) 2SО₃ ® 2 SO₂ + О₂ – Q ккал/моль

Процесс расщепления серного ангидрида до сернистого протекает на 95-97 %. Газ, получаемый в печном отделении, состоит в основном из сернистого ангидрида, азота, углекислого газа и паров воды, а также содер­жит небольшое количество серного ангидрида и механических примесей, присутствие которых недопустимо в газе, поступающем в контактный аппарат. В связи с этим газ подвергается очистке в промывном отде­лении.

Небольшое количество серного ангидрида и пары воды при охлажде­нии взаимо­действуют с образованием паров серной кислоты. В первой промывной башне газ охлаж­дается в результате испарения воды из оро­шаемой серной кислоты. При этом пары серной кислоты, содержащиеся в газе, конденсируются с образованием тумана - мелких взве­шенных в газе капель. Суммарная поверхность капель очень велика, поэтому в них раст­воряются примеси, содержащиеся в газе. Для улучшения условий выделения тумана в электрофильтрах пони­жают температуру газа и уменьшают концентрацию орошающей кислоты во второй промывной башне.

Относительная влажность газа повышается, что приводит к погло­щению паров воды каплями тумана и увеличению размеров капель. Капли увеличенного размера воспри­нимают в электрофильтре больший заряд и соответственно с большей силой притя­гиваются к осадительным электродам и осаждаются на них.

Газ, выходящий из электрофильтров, содержит большое количество паров воды, присутствие которых в газе приводит к конденсации серной кислоты в теплообменниках контактного отделения и образова­нию тумана в абсорбционном отделении. Это ведет к большим потерям серной кислоты с отходящими газами, коррозии оборудования, так как туман плохо улавливается в абсорбционной аппаратуре. Поэтому предусматривается тщательная осушка технологического газа. Осушка газа производится в сушильной башне, где происходит поглощение влаги 93 % серной кислотой.

Очищенный от механических примесей и тумана слабой серной кислотой, газ посту­пает в контактное отделение, где нагревается газами, выходящими из контактного аппарата и подается в контактный аппарат для конверсии сернис­того ангидрида до серного.

Процесс конверсии протекает по реакции:

SO₂ + 1/2 О₂ ® SO₃ + Q.

Процесс ведется на ванадиевом катализатореметодом двойного кон­тактирования. Химизм процесса окисления сернистого ангидрида в серный описывается следующими уравнениями:

V₂O₅ + SO₂ ® V₂O₄ + SO₃

V₂O₄ + ½ O₂ ® V₂O₅

В связи с тем, что процесс окисления проходит с выделением тепла, необходим промежуточный отвод тепла для увеличения равновес­ной степени превращения.

Применение двойного контактирования способствует увеличению получения серного ангидрида, так как после первой ступени из реакционной смеси выделяют SO₃, после чего проводят вторую стадию конверсии. Таким образом, степень контактирования повышается. Тепло реакции окисления II-стадии используется для нагрева холодного газа, поступающего в контактный аппарат.

На диаграмме приведена зависимость температуры от степени превращения для пятистадийного процесса с промежуточным теплообменом при содержании в газе 7 % SO₂ и 11 % О₂.