Степень использования внутренней поверхности катализатора.

Процесс окисления SO₂ на пористом катализаторе состоит из семи последовательных стадий. Для установившегося процесса скорость всех стадий одинакова, но возможности каждой стадии используются неодинаково, обычно одна из них является лимитирующей – она и определяет скорость каталитического процесса. Область, в которой скорость процесса определяется первой и седьмой стадиями, называется областью внешней диффузии; область, в которой скорость процесса определяется второй и шестой стадиями, - областью внутренней диффузии; область, в которой скорость процесса определяется четвертой стадией, - кинетической областью.

Если процесс протекает в области внешней диффузии концентрации SO₂ и О₂ в турбулентном потоке газа намного больше их концентрации у поверхности катализатора; такие условия создаются на конечных стадиях процесса. Если процесс протекает в области внутренней диффузии, то концентрации реагентов в объеме и у наружной поверхности гранул катализатора близки к величине, а градиент концентрации внутри пор значительный. Если же процесс протекает в кинетической области, то диффузионные процессы оказывают незначительное влияние на скорость процесса. Такие условия наблюдаются на начальных стадиях процесса.

Если процесс протекает во внутридиффузионной области, то внутренняя поверхность катализатора используется неполностью и тем в меньшей степени, чем крупнее гранулы катализатора и выше температура. Для увеличения степени использования внутренней поверхности катализатора гранулы и стенки колец ванадиевой контактной массы делают возможно меньшими, учитывая, однако, что от размеров частиц катализатора зависит его прочность, объемная масса и главным образом гидравлическое сопротивление контактного аппарата. Проникание SO₂ и О₂ во внутренние поры кольцеобразной контактной массы происходит одновременно с внутренней и наружной поверхности колец. Размеры стенок колец меньше, чем размеры гранул, поэтому внутренняя поверхность кольцеобразной контактной массы используется полнее, чем поверхность гранул. Это имеет практическое значение для начальных стадий процесса, протекающих в области внутренней диффузии. С повышением концентрации SO₂ в газе влияние процессов массоотдачи усиливается и при окислении высококонцентрированного диоксида серы эти процессы приобретают решающее значение.

Конденсация триоксида серы

После контактного аппарата газы, содержащие серный ангидрид и пары воды с температурой 430-45 поступают в нижнюю часть башни-конденсатора, снабженного кольцевой насадкой, орошаемой серной кислотой, подаваемой насосом из циркуляционного сборника кислоты через аппарат воздушного охлаждения. Получение серной кислоты можно описать уравнением реакции (3.12).

nSO₃ +H₂O = H₂SO₄ + (n – 1)SO₃ (3.12)

При охлаждении газов внизу башни пары воды и образуют пары серной кислоты, концентрация которых не превышает критическую величину, поэтому образование тумана серной кислоты здесь не происходит, в нижней части башни пары серной кислоты конденсируются на поверхности насадки. При дальнейшем движении газов вверх их охлаждении пересыщение паров достигает критической величины и образуется туман.

Туман серной кислоты из башни с температурой 60.70 поступает в электрофильтры, где проходит через неоднородное электрическое поле напряжением от 25,0 до 30,0 тысяч вольт, образующееся между коронирующими и осадительными электродами. Туман осаждается на электродах, и кислота стекает в поддон электрофильтра и далее по трубопроводу поступает в циркуляционный сборник кислоты. Выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.