Усовершенствования технологии получения серной кислоты методом двойного контактирования

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Improvement of technology for producing sulfuric acid with double contact Hasanov A.1, Shirinova D.2, Atayev M.3 Усовершенствования технологии получения серной кислоты методом двойного

контактирования Гасанов А. А.1, Ширинова Д. Б.2, Атаев М. Ш.3

'Гасанов Алекбер Агасеф оглы /Hasanov Alekber — доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой; 2Ширинова Дурдана Бакир кызы / Shirinova Durdana — доцент; 3Атаев Матлаб Шыхбаба оглы / Atayev Matlab - доцент, кафедра нефтехимической технологии и промышленной экологии, химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: в работе описана возможность усовершенствования технологии получения серной кислоты методом двойного контактирования.

Abstract: the paper describes the possibility to improve technology for sulphuric acid method double-contacting.

Ключевые слова: усовершенствование, серная кислота, технология, двойное контактирование. Keywords: improvement of sulfuric acid technology, double contact.

УДК 66'.25.

Технология получения серной кислоты различными способами давно известна и достаточно исследована [1]. Несмотря на это, до настоящего времени усовершенствование технологического оборудования и процесса её получения представляет научный интерес и проблема является весьма актуальной. В представленной работе изучена возможность усовершенствования технологии получения серной кислоты методом двойного контактирования.

В производственных условиях получение серной кислоты является весьма сложным технологическим процессом и при этом существенное значение имеет скорость окисления сернистого ангидрида в серный ангидрид. От скорости этой реакции зависит количество сернистого ангидрида, окисляющегося в единицу времени на единицу массы катализатора и следовательно, расход катализатора, размеры контактного аппарата и другие показатели процесса контактирования [2]. Скорость процесса контактирования зависит от константы скорости реакции, которая увеличивается с повышением температуры. Поэтому, необходимо процесс вести так, чтобы скорость окисления была возможно большая в начале процесса при максимально высокой температуре, а по мере степени контактирования температуру можно понижать.

Сущность изученного метода двойного контактирования состоит в том, что после частичного окисления сернистого ангидрида в серный, технологический газ выводят из контактного аппарата с целью дальнейшего его окисления [3]. В таблице приведены технологические показатели окисление сернистого (SO2) ангидрида в серный ангидрид (SO3) двойным контактированием в потоке свежего катализатора.

Таблица 1. Технологические показатели окисления сернистого @02) ангидрида в серный ангидрид @03)

двойным контактированием

Слой катализатора в контактном аппарате Скорость подачи газовоздушной смеси, м3/час. Температура в слоях контактного аппарата, 0С Гидравлическое сопротивление на входе, мм. вод. ст. Степень контактир ования, %

на входе на выходе

I 134 053 405-455 560-610 2823 62

II 130 408 445-495 490-540 2520 25

III 128 657 410-460 440-490 2191 8

IV 115 778 400-415 425-455 1380 4,5

V 122 600 400-415 410-440 1008 0,2

Такой метод позволяет повысить процент контактирования сернистого ангидрида в серный до 99,5 - 99,7% и обеспечить выбросы газовоздушной смеси в атмосферу в пределах установленных норм. При этом отпадает необходимость в специальной санитарной установке для очистки выбросных газов.

Одновременное увеличение скорости окисления сернистого ангидрида в серный за счет оптимизации их соотношений и путем абсорбции серного ангидрида после первой ступени - третьего слоя катализатора сдвигает равновесие реакции окисления в сторону образования серного ангидрида.

В производстве серной кислоты методом двойного контактирования окисление сернистого ангидрида в серный в присутствии катализатора (в технике это называют контактной массой) идет по реакции: Б02 + ^ 02 ^ БОз

В данной системе применяется ванадиевая контактная масса «Сульфохем» и механизм окисления следующий: активный комплекс, в состав которого входит пятиокись ванадия (У205), находится при температуре процесса выше 3800С в виде расплава на поверхности пористого носителя- К2БЮ3. Сернистый ангидрид и кислород (сухой воздух), сорбцируемые с поверхности контактной массы и растворимые в расплаве, взаимодействуют с пятиокисью ванадия: У205 + Б02 = У204 + Б03 У204 + ^ 02 = У205

С течением времени активность ванадиевой контактной массы снижается. Основной причиной этого является засорение пор контактной массы золой, содержащейся в сере, образование на поверхности слоя корки, а также взаимодействие ванадия с компонентами смеси и др. При этом также уменьшается механическая прочность гранул контактной массы, особенно первого слоя контактного аппарата.

Количество подаваемой серы на сжигание составляет 11863 кг/час. При содержании золы в сере 0,005% загруженный первый слой контактной массы в количестве 53 м3 (с насыпной плотностью 0,671,0 г/см3) по истечении времени (50 - 60 дней) постепенно теряет активность и прочность, следовательно, степень контактирования снижается от 99,7% до 95 - 96%, что значительно ухудшает экологию окружающей среды и экономические показатели производства. На основе наблюдении за технологическими показателями производства, зависимость сопротивления и степень контактирования по слоям и степень контактирования I ступени от времени представлены в таблице 2.

Таблица 2. Зависимость степени контактирования от времени

Время, сутки Гидравлич. сопротивл. I слоя, мм. вод. ст. Гидравлич. сопротивл. II слоя, мм. вод. ст. Гидравлич. сопротивл. III слоя, мм. вод. ст Степень контакт. в I сл., % Степень контак. в II сл., % Степен ь контак. в III сл., % Степень конт. в I ступ., %

3 400 330 300 62 25 8 95

15 780 360 320 60 25,5 8,5 94

30 1200 390 340 57 26 10 93

45 1580 420 360 53 27,5 10,5 91

60 1700 450 380 49 28 11 88

75 1850 465 390 48 28,3 11,2 87,5

90 2200 480 400 47 28,5 11,5 87

115 2500 500 415 46 28,6 11,6 86,2

120 2800 520 430 45 28,7 11,8 85,5

125 2850 530 440 43,5 29 11,9 84,4

130 2900 550 450 41 30 12 83

С целью устранения указанных недостатков и с целью усовершенствования процесса был установлен в горизонтальной части газохода (Д= 2000 мм) т.н. «газовый фильтр». «Газовый фильтр» предоставляет собой разделенную по методу [4] (фракции размером Д=6-8 мм, L =20-24мм) отработанную контактную массу, полностью потерявшую активность при толщине 300 мм. В результате проводимых работ зола, содержащаяся в сернистом газе, удерживается в «газовом фильтре» который периодически (один раз в два месяца при планово-предупредительном ремонте) освобождается и заполняется новыми партиями отработанной контактной массы. На рисунке приведена зависимость изменения гидравлического сопротивления первого слоя контактного аппарата от времени. Как следует из рисунка, использование «газового фильтра» на входе первого слоя контактного аппарата исключает засорение пор контактной массы золой серы, стабилизируется гидравлическое сопротивление первого слоя и в целом, контактного аппарата, не снижая при этом степень контактирования 99,7 %.

3200'

30 60 90 120

Время, сутки

Рис. 1. Изменение гидравлического сопротивления первого слоя контактного аппарата от времени: 1 - без «газового фильтра»; 2 - после установки «газового фильтра»

Литература

1. Амелин А. Г. Технология серной кислоты. М. Химия, 1983. 359 с.

2. Стуль Р. М., Борисов В. М., Киселев С. В., Дубинин Г. В. // Хим. пром. № 5, 1988. С. 30-32.

3. Технологический регламент № 621-76 производство серной кислоты (СК-25), ССФЗ, срок действия - постоянно.

4. Ширинова Д. Б. Разделение гранулированного суперфосфата в переходном процессе транспортировки. // Проблемы современной науки и образования, № 8 (50), 2016, С. 58-60.

5. Гумбатов М. О. Разработка стандартного метода определения щелочности пара и конденсата сернокислотных производств. // Евразийский научный журнал. № 2, 2016. С. 337-339.

Development of the scientific fields at the department of automated control systems

of Nosov MSTU Ryabchikov M.

Развитие научных направлений на кафедре автоматизированных систем управления ФГБОУ ВО МГТУ им. Г. И. Носова Рябчиков М. Ю.

Рябчиков Михаил Юрьевич / Ryabchikov Mikhail — кандидат технических наук, доцент, кафедра автоматизированных систем управления, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, г. Магнитогорск

Аннотация: в статье рассмотрены научные направления, а также особенности их развития на кафедре автоматизированных систем управления МГТУ им. Г. И. Носова. Рассмотрены предпосылки различных тенденций развития, указан вклад исследователей и отмечены наиболее значимые тематики работ последнего десятилетия.

Abstract: the paper presents scientific fields and features of their development at department of automated control systems of Nosov MSTU. We consider prerequisites of various tendencies of development, underline the contribution of some researchers and note the most significant areas of works of the last decade.

Ключевые слова: автоматизированные системы управления, направления исследований, развитие научных направлений.

Keywords: automated control systems, field of research, development of the scientific fields.

УДК 608.1, 6-05

Ряд развивающихся научных направлений в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г. И. Носова связан с автоматизированными системами управления. Тематика проводимых в рамках направлений исследований отражена в журнале «Автоматизированные