Характеристика используемых химических реакторов.

Основными реакторами в производстве серной кислоты являются:

- печь для обжига сероводорода;

- контактный аппарат;

- башня-конденсатор.

Печь для обжига сероводорода.

Печь для сжиганиясероводо­рода. Печь для сжигания (рисунок 3.2) представляет собой стальной цилиндр высотой от 10 до 11 ми диамет­ром от 4 до 5 м, футерованный туго­плавким шамотным кирпичом на шамотной замазке. Между кожу­хом и футеровкой проложен ли­стовой асбест в два слоя. Внизу печи находятся колосники из ту­гоплавкого шамота, на которых расположена насадка из шамот­ных кирпичей. Назначение насад­ки — перемешивать газ и улуч­шать процесс горения сероводо­рода. Свод печи динасовый на огнеупорной шамотной глине. Притирка кирпичей свода выпол­нена с размером швов между кирпичами не более 2 мм. Между сводом и крышкой печи засыпает­ся битый шамот и песок.

Газ поступает в печь через две горелки, расположенные в верхней части печи. Воздух подается через те же горелки и через дополнитель­ный ввод. Давление газа при входе в горелку не превышает 0,1 -10⁵ н/м². Воздух подается в печь вентилятором высокого давления, перед кото­рым устанавливается фильтр для очистки воздуха от механических при­месей. Для предохранения печи от взрыва на линии подачи сероводоро­да устанавливают мембранный клапан таким образом, чтобы при падении давления воздуха ниже 0,045 ∙ 10⁵ н/м²прекращался доступ сероводоро­да в печь. В этом случае сероводород выпускается через сбросный газо­провод. Печь для сжигания сероводорода, относится к:

- непрерывным реакторам (реагенты и продукты непрерывно вводятся и вы водятся из аппарата);

- эндотермическим (отдает тепло в окружающую среду);

- стационарным;

- реактор типа печи.

 

Рисунок 3.2-Печь для сжигания сероводорода.

 

Контактный аппарат.

В установках мокрого катализа, работающих на концентрированном сероводо­роде, применяются два типа контактных аппаратов: четырехслойные аппараты с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках и четырехслойные аппараты с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха.

Четырехслойный аппарат с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках представлен на рисунке 3.3. В качестве охлаждающего агента используется воздух, подаваемый в U-образные трубки теплообменников специальным вентиля­тором. Воздух поступает во все теплообменники параллельно. Для предотвраще­ния конденсации серной кислоты на трубках теплообменников применяется частич­ная рециркуляция воздуха, который вводится в теплообменник при температуре около 250 °С. Для выравнивания температурного поля после теплообменников уста­новлены смесители. Такие аппараты надежны в эксплуатации, однако имеют боль­шую высоту и требуют большого расхода металла.

Четырехслойный аппарат с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха после первого, второго и третьего слоев контакт­ной массы представлен на рисунке 3.4. Обычно они используются в установках мокрого катализа на нефте­перерабатывающих заводах. Концентрация сернистого ангидрида в газе на входе в первый слой катализатора от 8,5 до 9,5 %. За счет поддува воздуха объем реакционной смеси на выходе из аппарата в полтора раза больше объема газа на входе в него. Аппарат такой конструкции проще аппарата с теплообменниками, имеет меньшую высоту и вес. Однако при поддуве холодного воздуха необходимо предусматривать такие меры по защите от коррозии внутренних элементов аппарата, как футеровка, при­менение легированных сталей, что повышает стоимость аппарата. В Табл. 3.2 приведены технические характеристики аппаратов, работающих на сернистом газе, получаемом сжиганием сероводорода.

Контактные аппарат относятся к:

- непрерывным реакторам (реагенты и продукты непрерывно вводятся и выводятся из аппарата)

- политермическим (разно температурные реакторы);

- нестационарным (параметры процесса меняются во времени);

- газовым реакторам (по фазовому составу реакционной смеси).

 

 

Рисунок 3.3- Четырехслойный аппарат с охлаждением реакционного газа во встроенных теплообменниках.

 

 

Рисунок 3.4- Четырехслойный аппарат с регулированием температуры реакционного газа поддувом холодного воздуха.

Таблица 3.2- Характеристика контактных аппаратов для переработки

Показатели	Четырехслойные аппараты
с теплообменниками	с поддувом воздуха
Производительность H2SO4, т/сутки
Концентрация SO2, % об.		8,5
Общая степень контактирования, %
Объём газа, тыс. м^2/ч		17,5
Габариты, м высота диаметр	19,6	15,6
Количество контактной массы, м^3 в том числе: первый слой второй слой третий слой четвертый слой
Поверхность теплообменников, м^2 после первого слоя после второго слоя после третьего слоя
Количество поддуваемого воздуха, м^3/ч в том числе после первого слоя после второго слоя после третьего слоя

газов, получаемых сжиганием сероводорода.

Башня-конденсатор.

Из контактного аппарата газ, содержа­щий S0₃, поступает в башню-конденсатор, представля­ющую собой скруббер с насадкой, орошаемый кислотой.

Серный скруббер по своей конструкции и размерам не отли­чается от бензольных скрубберов. Его размеры: диаметр от 3 до 6 м и высота до 40 м. Он также заполнен деревянной хордовой насадкой. Допустимая скорость газа в серном скруббере, отне­сенная к его полному сечению, составляет 0,7—0,8 м/сек. Необ­ходимая поверхность орошения насадки на 1 м³ в час газа, при­веденного к нормальным условиям (0° и 760 мм рт. ст.), равна 0,5—0,6 м². При установке нескольких серных скрубберов они включаются последовательно, не более двух скрубберов на каж­дый газовый поток.

Олеумный абсорбер относится к:

- непрерывным реакторам;

- адиабатического типа (отсутствие передачи тепла во внешнюю среду);

- нестационарным;

- жидкостным реакторам;