Анатолий Гаврилович Амелин
Елена Владимировна Яшке
Производство
серной кислоты
*** 1980 ***
Учебник прислал Александр (aleks-244).
_____________________
От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..
Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..
|
§ 35. Получение серной кислоты из отработанной кислоты и концентрированного сернистого ангидрида, гипса и фосфогипса
Отработанные кислоты, используемые для получения контактной серной кислоты, часто содержат примеси, которые мешают непосредственному использованию этих кислот, поэтому их подвергают термическому разложению. Для разложения кислоту вместе с топливом подают в печь, где при температуре около 1200° С она расщепляется на сернистый ангидрид и воду. Газы охлаждают в рекуператоре, нагревая воздух, подаваемый в печь. Далее газ перерабатывают по классической схеме (см. рис. 34). Если при термическом разложении кислоты в газ не выделяются примеси, отравляющие контактную массу, то после печи газовая смесь может быть переработана по более простой схеме — мокрого катализа. Отходящие газы некоторых производств (газы цветной металлургии, агломерационные, топочные и др.) содержат сернистый ангидрид низкой концентрации. Объем этих газов настолько велик, что нельзя пренебречь содержанием в них огромного количества серы. Кроме того, необходимость удаления из этих газов веществ, вредных для окружающей среды, связана также с требованиями санитарной инспекции. Наиболее рационально извлечение из этих газов SO2 с последующей его конденсацией. Сконденсированный жидкий сернистый ангидрид легко транспортируется. В системе его переработки отсутствуют печное и очистное отделения, так как в процессе извлечения SO2 . и его концентрирования удаляются примеси, ядовитые для ванадиевой контактной массы. Для производства серной кислоты используют также несколько разновидностей сульфата кальция: ангидрит, или безводный сульфат кальция CaS04, гипс, или двуводную соль CaS04 -2Н20, фосфогипс, являющийся отходом производства концентрированных фосфорных удобрений, т. е. смесь гипса с соединениями фтора, окислами фосфата, S02 и других примесей. Все эти разновидности сырья перерабатывают в серную кислоту примерно по одной и той же технологической схеме. Сернистый газ, образующийся при обжиге сырья, перерабатывают в серную кислоту по обычной схеме (см. рис. 34). Отличие заключается лишь в том, что в промывном отделении устанавливают только одну ступень мокрых электрофильтров, в контактном отделении увеличивают поверхность теплообменников. Исключение дополнительных ступеней электрофильтров обусловлено тем, что в обжиговом газе отсутствует мышьяк и содержится очень мало S03 (обжиг ведется при недостатке кислорода), поэтому в процессе охлаждения и промывки газа образуется незначительное количество тумана. Увеличение теплообменной поверхности в контактном отделении объясняется более низкой концентрацией S02 в газе, получаемом при обжиге ангидрита, чем при обжиге колчедана. Переработка гипса менее экономична, чем переработка ангидрита, так как требуется затрата дополнительного тепла для удаления воды, выделяющейся при разложении CaS04 2Н20, и снижается концентрация сернистого ангидрида в получаемом газе. Очень важная и трудоемкая операция при переработке рассматриваемых видов сырья — подготовка и обжиг шихты. Качество образующегося в результате обжига огарка после измельчения должно соответствовать требованиям к выпускаемому цементу. На подготовку и обжиг шихты приходится около 70% капиталовложений и эксплуатационных затрат. Процесс получения серной кислоты и цемента из фосфогипса осложняется наличием в нем примесей, ухудшающих качество цемента и осложняющих процесс переработки получаемого сернистого газа. При переработке газа в серную кислоту наибольшие затруднения вызывают примеси фтора, содержание которого в фос-фогипсе достаточно велико. Контрольные вопросы 1. Чем отличается короткая схема получения серной кислоты из элементной серы от классической схемы (см. рис. 34)? 2. Чем обусловлено это отличие? 3. Что общего между схемами производства серной кислоты из сернистых газов, полученных путем термического разложения отработанных кислот, которые не содержат вредных для контактной массы примесей, и из сероводорода? 4. Что характеризует схему производства серной кислоты по методу мокрого катализа? Глава 9 УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА КОНТАКТНОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И ОСОБЕННОСТИ НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ СИСТЕМ Одним из факторов, определяющих экономические показатели сернокислотного производства, является технология получения серной кислоты. В связи с этим усовершенствованию технологии производства серной кислоты и аппаратурному оформлению процесса уделяется наибольшее внимание. Классическая (из колчедана) схема производства контактной серной кислоты (см. рис. 34) дает возможность достичь высокой степени очистки обжигового газа, что позволяет длительное время эксплуатировать систему без замены контактной массы. В абсорбционном отделении получают олеум, а при необходимости — кислоту высокого качества. Однако для систем с большой мощностью, построенных по классической схеме, необходимо «на хвосте» предусматривать специальную установку для очистки газов от SO2. Тогда система становится слишком громоздкой и требует больших капитальных затрат. В настоящее время имеются результаты исследований, позволяющие изменить технологию процесса производства серной кислоты на отдельных этапах и усовершенствовать схему производства. Ниже приведены некоторые новые схемы, подготавливающиеся к внедрению или внедряемые в промышленность, а также описаны особенности некоторых зарубежных контактных систем. В нашей промышленности эксплуатируются системы на колчедане производительностью 360 тыс. т/год, на сере — 500 тыс. т/год. Проектируются системы на колчедане на 720 тыс. т/год, на сере — до 1 млн. т/год. Основные направления развития производства серной кислоты: увеличение единичной мощности технологических линий, разработка новых прогрессивных технологических процессов и аппаратов; особое внимание уделяется очистке отходящих газов. В настоящее время разработаны печи кипящего слоя производительностью 450 — 600 т/сут, а также — сжигание серы в циклонных печах производительностью до 500 т/сут. Разработаны плиты, распределяющие орошение на насадку башен без образования брызг; разрабатываются и внедряются материалы и аппараты для сепарации брызг и тумана серной кислоты. Разрабатываются новые высокоактивные термостойкие и механически прочные катализаторы для окисления S02 в S03. На новых крупных системах на колчедане внедрен испарительный режим промывки газа. Увеличение производительности контактных систем потребует нового оформления процесса, в связи с тем что при возрастании объемов газа, подлежащего переработке, значительно увеличиваются размеры аппаратов и системы становятся громоздкими. В этих условиях особое значение приобретают процессы производства серной кислоты с применением кислорода и под давлением. Применение кислорода. Частичная или полная замена воздуха кислородом в производстве серной кислоты значительно интенсифицирует процесс окисления. С уменьшением количества азота в газе в нем повышается содержание S02 и пропорционально возрастает производительность основных аппаратов сернокислотного цеха. Процесс разделения воздуха и получения кислорода связан с большим расходом электроэнергии. Кислородная установка тем экономичнее, чем она крупнее. Поэтому экономический эффект от применения кислорода достигается в мощных сернокислотных цехах при наличии дешевой электроэнергии. Существуют различные варианты применения кислорода с частичной или полной заменой им воздуха и ввода 02 в различные участки системы (в печное или контактное отделение). Некоторые из этих вариантов могут быть внедрены без дополнительных исследований. Для освоения других вариантов требуется предварительная разработка процессов обжига сырья в печах КС в кислороде и окисления S02 в S03 при полной замене воздуха кислородом. При полной замене воздуха кислородом производительность основного оборудования контактной системы увеличивается в 4 — 5 раз. Применение давления. Значительно интенсифицирует процесс применение давления. Производительность основных аппаратов возрастает пропорционально давлению, но при этом неизбежно увеличение расхода электроэнергии и затрат на изготовление оборудования. KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ |
