166708 (Производство серной кислоты), страница 3
Описание файла
Документ из архива "Производство серной кислоты", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166708"
Текст 3 страницы из документа "166708"
R- газовая постоянная (8,31)
Е- температура
К0 – предэкспоненциальный множитель (9,3*105сек)
Расчет равновесной степени превращения
Таблица 3
Значения равновесной степени превращения при разных температурах
| T, 0C | T, K | Kp | xp % |
| 100 | 373 | 8,78 | 99,99 |
| 200 | 473 | 5,9 | 98,82 |
| 300 | 573 | 4,04 | 94,47 |
| 400 | 673 | 2,72 | 86,54 |
| 500 | 773 | 1,74 | 79,23 |
Таблица 4
Значения равновесной степени при различном содержании О2 и SO2 в газовой смеси
| Т, оС | Содержание О2 | Содержание SO2 | хр |
| 400 | 4 | 12 | 98,57 |
| 6 | 12 | 93,29 | |
| 8 | 12 | 86,57 |
Исходя из полученных данных таблиц 3 и 4, можно сделать следующий вывод: с точки зрения равновесной степени превращения, процесс окисления диоксида серы нужно вести при низком содержании SO2 в газовой смеси и при низких температурах.
Расчет времени контактирования газовой смеси в контактном аппарате
Для того, чтобы рассчитать время контактирования, разделим слой катализатора на 5 частей.
Таблица 5
Время контактирования газа на первом слое катализатора
| № слоя | a | b | t | τ, сек |
| 1 | 4 | 12 | 430 | 0,362 |
| 2 | 4 | 12 | 0,827 | |
| 3 | 4 | 12 | 0,407 | |
| 4 | 4 | 12 | 0,752 | |
| 5 | 4 | 12 | 0,84 |
τ = ∑Δτ =3,188 сек
Общее время контактирования на первом слое котализатораτ =3,188 сек.
Таблица 5
Время контактирования газа на втором слое катализатора
| № слоя | a | b | t | τ, сек |
| 1 | 4 | 12 | 400 | 0,953 |
| 2 | 4 | 12 | 1,124 | |
| 3 | 4 | 12 | 1,352 | |
| 4 | 4 | 12 | 1,448 | |
| 5 | 4 | 12 | 1,503 |
τ = ∑Δτ =6,38 сек
Расчет увеличения температуры
Тк= Тн + λΔх=787,26 К
Тн, Тк –начальная и конечная температуры, К
λ –коэффициент повышения температуры газа при изменении степени превращения на 1 % в адиабатических условиях
Δх – повышение степени превращения
10. Конденсация серной кислоты
Конденсация парой серной кислоты. В некоторых случаях, газ, используемый для получения серной кислоты, не содержит вредных примесей (мышьяка, фтора). Тогда экономически целесообразно не подвергать такой газ промывке в специальной аппаратуре, а передавать сразу на контактирование. Обычно его не подвергают также осушке, поэтому такой процесс называют мокрым катализом (например, получение серной кислоты из сероводорода). Газ, поступающий на стадию получения серной кислоты, содержит SO3 и Н20, и образование серной кислоты происходит не в результате абсорбции серного ангидрида растворами кислоты, а вследствие образования паров H2SO4 и конденсации их в башне с насадкой или другой аппаратуре, предназначенной для этого процесса.
Процесс конденсации более интенсивен (идет с большой скоростью), чем процесс абсорбции. Кроме того, конденсация протекает при высокой температуре, что облегчает отвод и использование тепла.
При медленном охлаждении газа, содержащего SO3 и Н2О, можно провести процесс конденсации паров серной кислоты без образования тумана. Однако скорость процесса при этом мала и часто экономически выгоднее вести охлаждение с большей скоростью, допуская образование некоторого количества тумана, а затем выделить этот туман из газовой смеси. Чтобы туман легче осаждался в фильтрах, процесс ведут при таких условиях, в которых образуются крупные капли. Этому соответствует невысокое значение возникающего пересыщения и более высокая температура орошающей кислоты, чем при обычном процессе абсорбции ("горячая" абсорбция).
Конденсация кислоты идет внутри стеклянных трубок, в которые поступает технологический газ, содержащий пары кислоты. Внутри стеклянных трубок расположены спирали, служащие в качестве центров для осаждения серной кислоты. На конце каждой трубки установлен патронный фильтр (каплеотбойник), предназначенный для улавливания тумана серной кислоты. Внешняя поверхность труб (межтрубное пространство) охлаждается атмосферным воздухом. Очищенный газ с остаточной концентрацией серной кислоты менее 20 ррм и температурой не более 120 градусов цельсия сбрасывается в дымовую трубу.
Около 35 % (масс.) серной кислоты конденсируется в объеме, при этом пары превращаются в капли жидкости, переходят в туман и уносятся потоком газа.
Давление пара в котле-утилизаторе поддерживается достаточно высоким, чтобы температура теплообменных поверхностей. котла была выше точки росы серной кислоты (275 °С).
Несконденсированный газ из башни-конденсатора по футерованному газоходу через гидравлический затвор поступает в мокрые электрофильтры. Последние предназначены для улавливания изгазов тумана серной кислоты концентрацией 93— 94 % (масс.). Гидравлический затвор может также служить брызгоуловителем. Очищенный газ выводится в атмосферу. Для первоначального прогрева катализатора в контактном аппарате используют пусковой подогреватель, в котором воздух нагревается за счет сжигания топливного газа.
Использование башни-конденсатора в производстве серной кислоты позволяет снизить количество стадий: в место 4 стадий процесс протекает в 3.
1 стадия - это сжигание сероводорода в котлах-утилизаторах;
2 стадия – это окисление диоксида серы в контактном аппарате
3 стадия – это конденсация паров серной кислоты в конденсаторе.
Данный аппарат позволяет избежать процесса абсорбции, что, в свою очередь, снижает количество аппаратов
11. Термодинамический анализ процесса конденсации
Расчет теплового эффекта реакции конденсации SO3:
SO3 + H2O = H2SO4
кДж
Q=-ΔН=174,26 кДж
Реакция экзотермическая- протекает с выделением тепла.
ΔS=
Дж
ΔG=ΔH-TΔS=-174,26-298*-288,07=-86019,12
Энергия Гиббса значительно меньше нуля. Это значит, что реакция термодинамически возможна.
Н2Ог = Н2Ож
Таблица 3
Значения термодинамических величин
| SO3 + H2O = H2SO4 | Н2Ог = Н2Ож | |
| ΔН | -130,26 кДж | -44 кДж |
| ΔS | -120,55Дж | -118,78 Дж |
| Q | 130,26 кДж | 44 кДж |
| ΔG | -165656,44 | -8603,56 |
Таблица 4
| ∑ | Значение ∑ 2-ух реакций |
| ΔН | -174,26 кДж |
| ΔS | -239,33 Дж |
| Q | 174,26 кДж |
| ΔG | -174260 |
При стандартных условиях реакция конденсации воды термодинамически возможна.
Реакция конденсации серной кислоты термодинамически возможна.
Расчет константы равновесия
G=-R*T*lnKp
lgKp=-G/2,3*8,31*Т
Kp=10-G/19,113*Т
Таблица 5
Значения констант равновесия в зависимости от температуры
| Т,0С | Т,К | G | Kp |
| 100 | 373 | -84989,9 | 5,8*10-4 |
| 200 | 473 | -61056,9 | 0,528 |
| 300 | 573 | -49090,4 | 45,43 |
| 400 | 673 | -37123,9 | 1,043*103 |
Из таблицы 5 видно, что с увеличением температуры реакции конденсации константа равновесия Кр падает.
Поэтому процесс конденсации целесообразно вести при повышенных температурах.
12. Описание технологической схемы процесса
Сырье на установку поступает двумя потоками:
- сероводородный газ установок Л-24-6, Л-24-7, Л-24-9, ГФУ под давлением от 0,35 до 0,6 кг/см2;
- кислый газ с блока регенерации амина установки РАиОКС (тит.520) под давлением 0,6 кг/см2.
На входе установки потоки объединяются и направляются в сепаратор для выделения из него жидкой фазы. На трубопроводе сероводородного газа перед сепаратором установлен смеситель для впрыска деминерализованной воды для абсорбции аммиака и МЭА. Расход деминерализованной воды контролируется ротаметром FI-211.
Жидкая фаза из сепаратора по уровню поз.LISA-320 насосом Р-207А,С откачивается на блок сероочистки ГФУ или установку регенерации амина и отпарки кислых стоков.
Давление сероводорода на установку регулируется регулятором давления поз.PIC-165, клапан которого установлен на трубопроводе сброса H2S на факел.
