Первая стадия - контактирование
Cтраница 3
На рис. IV-27 изображена схема двойного контактирования, разработанная одной из зарубежных фирм. Обычно на первой стадии контактирования около 80 % сернистого газа превращается в серный ангидрид, остальное количество S02 поступает во второй контактный аппарат. Такая схема позволяет повысить степень контактирования до 99 5 %, что значительно снижает количество ЗОг, выбрасываемого в атмосферу. [31]
Часто, однако, свойства самого катализатора ограничивают возможности осуществления оптимального температурного режима. Так, на первых стадиях контактирования реализация оптимального режима лимитируется определенной, предельной температурой, выше которой возможна термическая порча катализатора. В некоторых случаях верхний температурный предел определяется возможностью возникновения нежелательных побочных или последующих реакций. С другой стороны, скорость реакции вначале настолько велика, что отклонения от оптимального температурного режима при небольших степенях превращения не сказываются заметным образом на общем количестве катализатора. [32]
Часто, однако, свойства самого катализатора ограничивают возможности осуществления оптимального температурного режима. Так, на первых стадиях контактирования реализация оптимального режима лимитируется определенной, предельной температурой, выше которой возможна термическая порча катализатора. В некоторых случаях верхний температурный предел определяется возможностью возникновения нежелательных побочных или последующих реакций. С другой стороны, скорость реакции вначале настолько велика, что отклонения от оптималь - ного температурного режима при небольших степенях превращения не сказываются заметным образом на общем количестве катализатора. [33]
 |
Схема патронного фильтра. [34] |
Окисление сернистого ангидрида происходит в контактном аппарате. Два слоя контактной массы работают на первую стадию контактирования и два-на вторую. Кроме того, на первой стадии имеется третий слой, который используют при переработке концентрированного сернистого ангидрида. [35]
Таким образом, если требуется полностью использовать двуокись серы, катализаторы, содержащие окись железа, не могут заменить ни платиновые, ни, тем более, ванадиевые. Эти катализаторы нецелесообразно применять и для частичной замены указанных катализаторов на первых стадиях контактирования, так как даже при температурах выше 625 катализаторы, содержащие окись железа, уступают по активности платиновым и ванадиевым. Так, для достижения 50 % превращения газовой смеси, содержащей 7 % двуокиси серы, на окиси железа при 650 необходимо время соприкосновения, равное 0 3 сек. Экономия на стоимости катализатора не окупает дополнительных расходов, связанных с увеличением размеров контактного аппарата. [36]
Третью операцию осуществляют с помощью турбогазодувок, транспортирующих газ через всю систему. Для этого формуют катализатор в виде крупных гранул или таблеток с минимальным размером 4 - 6 мм и наибольшим ( длина гранул) до 14 мм, хотя при этом используется на первых стадиях контактирования лишь 30 - 50 % внутренней поверхности пористой гранулы. Иногда изготовляют кольцеобразные, звездообразные и другие виды частичек катализатора, хотя это удорожает его изготовление. [37]
Третью операцию осуществляют с помощью турбогазодувок, транспортирующих газ через всю систему. По энергозатратам это одна из самых дорогих операций, поэтому всегда стремятся создать зерна катализатора таких размеров и формы, чтобы обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление. Для этого катализатор формуют в виде крупных гранул или таблеток с минимальным размером 4 - 6 мм и наибольшим ( длина гранул) до 14 мм, хотя при этом используется на первых стадиях контактирования лишь 30 - 50 % внутренней поверхности пористой гранулы. Иногда изготовляют кольцеобразные, звездообразные и другие виды частичек катализатора, хотя это удорожает его изготовление. В кольцеобразном катализаторе одновременно со снижением гидравлического сопротивления увеличивается использование внутренней поверхности. [38]
Третью операцию осуществляют с помощью турбогазодувок, транспортирующих газ через всю систему. По энергозатратам это одна из самых дорогих операций, поэтому всегда стремятся создать зерна катализатора таких размеров и формы, чтобы обеспечить минимальное гидравлическое сопротивление. Для этого катализатор формуют в виде крупных гранул или таблеток с минимальным размером 4 - 6 мм и наибольшим ( длина гранул) до 14 мм, хотя при этом используется на первых стадиях контактирования лишь 30 - 50 % внутренней поверхности пористой гранулы. Иногда изготовляют кольцеобразные, звездообразные и другие виды частичек катализатора, хотя это удорожает его изготовление. В кольцеобразном катализаторе одновременно со снижением гидравлического сопротивления увеличивается использование внутренней поверхности. Слой такого катализатора меньше забивается пылью, которая образуется при коррозии и эрозии газоходов теплообменников и другой аппаратуры. [39]
 |
Схема контактного аппарата, ра. [40] |
При переработке концентрированного газа ( например, получаемого смешением 100 % - ной двуокиси серы с воздухом или при применении кислорода для обжига сернистого сырья) возникают дополнительные трудности вследствие опасности перегрева катализатора. Как уже указывалось, при температурах выше 650 ванадиевые катализаторы быстро снижают свою активность. Можно было бы попытаться уменьшить этот перегрев путем интенсивного отвода тепла от первых слоев катализатора. Однако на первых стадиях контактирования скорость реакции настолько велика, что осуществление требуемого теплоотвода оказывается затруднительным. Наиболее надежным способом избежать перегрева является промежуточная дозировка компонентов газовой смеси. [41]
Возможность реализации оптимального температурного режима в начале процесса контактирования ограничивается, кроме того, и пределом термической устойчивости ванадиевых катализаторов. Но и при этой температуре начинать процесс нецелесообразно, так как вследствие чрезвычайно большой начальной скорости реакции неизбежен перегрев первых слоев катализатора. С другой стороны, для того чтобы достигнуть степени превращения, равной 60 %, требуется, благодаря высокой начальной скорости реакции, ничтожная доля от общего количества катализатора. Поэтому отклонения от оптимального температурного режима на первых стадиях контактирования не имеют практического значения. Так, время соприкосновения т, необходимое для достижения степени превращения, равной 60 %, при проведении процесса по оптимальной температурной кривой составляет 0 115 сек. [42]
Поскольку многие источники сероводородного газа расположены вблизи промышленно развитых районов, следует ожидать, что в нашей стране существенное количество сероводорода должно быть эффективно переработано непосредственно в серную кислоту. В связи с этим, а также учитывая требования о снижении содержания SU2 в отходящих газах установок мокрого катализа, необходимо обеспечить высокую степень превращения на этих установках, оформив их на основе метода двойного контактирования. Однако из-за наличия паров воды в газе, получаемом при сжигании сероводорода, невозможно осуществить двойное контактирование на установках мокрого катализа так же, как это сделано при работе на сере. Для решения указанной задачи необходимо процесс абсорбции после первой стадии контактирования заменить конденсацией ( стр. [43]
Поскольку многие источники сероводородного газа расположены вблизи промышленно развитых районов, следует ожидать, что в нашей стране существенное количество сероводорода должно быть эффективно переработано непосредственно в серную кислоту. В связи с этим, а также учитывая требования о снижении содержания SO2 в отходящих газах установок мокрого катализа, необходимо обеспечить высокую степень превращения на этих установках, оформив их на основе метода двойного контактирования. Однако из-за наличия паров воды в газе, получаемом при сжигании сероводорода, невозможно осуществить двойное контактирование на установках мокрого катализа так же, как это сделано при работе на сере. Для решения указанной задачи необходимо процесс абсорбции после первой стадии контактирования заменить конденсацией ( стр. [44]
В работе [8] нами приведены технологические расчеты по определению оптимальной концентрации газа и выбору технологической схемы процесса при условии минимальных приведенных затрат на катализатор и поверхность теплообмена. Зависимость приведенных затрат от концентрации SOo имеет пологий минимум в области 9 - 10 % SOa. Такая схема обеспечивает высокую степень конверсии SO2 даже при снижении активности катализатора первого слоя. С целью наилучшего использования температурного напора для подогрева газа перед второй стадией контактирования используют тепло реакции как второй, так и первой стадии контактирования. [45]
Страницы: 1 2 3 4