для чего нужен контактный аппарат в химии

Измельченный очищенный пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое«. Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800 о С

В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO₃):

Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоев катализатора, начинается процесс окисления SO₂ в SO₃. Образовавшийся оксид серы SO₃ выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню.

Получение H₂SO₄ протекает в поглотительной башне.

Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H₂SO₄·nSO₃.

Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю.

Общие научные принципы химического производства:

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Контактный аппарат

Изобретение относится к конструкциям контактных аппаратов, применяемых для проведения каталитических реакций, например, для окисления диоксида серы до триоксида серы при производстве серной кислоты, и позволяет повысить экономичность и облегчить эксплуатацию аппарата путем упрощения и ускорения замены катализатора. Контактный аппарат для проведения каталитической гетерогенной реакции газообразных реагентов с радиально-спиральным ходом газа через слой катализатора, содержащий преимущественно цилиндрический корпус с крышкой, патрубки входа и выхода газа, размещенную в корпусе кольцеобразную катализаторную катализаторную коробку, включающую внутреннюю и наружную перфорированные обечайки, внутри которой по всей высоте установлены спиральные перегородки, пространство между которыми заполнено катализатором, имеющие каналы, объединенные коллекторами входа и выхода газа, перед катализаторной каробкой по ходу газа концентрично ей и оси аппарата расположена кольцеообразная корзина, заполненная катализатором, внутренняя и наружная стенки которой выполнены перфорированными. Кроме того,кольцеобразная корзина выполнена съемной и снабжена стропочными устройствами, а крышка съемной корзины герметично закреплена на крышке катализаторной коробки. Корпус снабжен наружным теплоизоляционным слоем. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструкциям контактных аппаратов, применяемых для проведения каталитических реакций, например, для окисления диоксида серы до триоксида серы при производстве серной кислоты, и может быть использовано в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение экономичности и облегчение эксплуатации путем упрощения и ускорения замены катализатора.

На фиг. 1 изображен контактный аппарат для проведения каталитической гетерогенной реакции газообразных pеагентов, общий вид; на фиг.2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант узла выгрузки катализатора из катализаторной коробки.

Контактный аппарат содержит корпус 1, теплоизоляционную футеровку 2, съемную корзину 3 с защитным слоем катализатора и катализаторную коробку 4 с основным слоем катализатора, наружную 5 и внутреннюю 6 перфорированные обечайки, днище 7 и крышку 8 съемной корзины с защитным слоем катализатора, наружную 9 и внутреннюю 10 перфорированные обечайки, днище 11 и крышку 12 катализаторной коробки с основным слоем катализатора, патрубки входа 13 и выхода 14 газовой смеси, патрубок 15 холодного байпаса, спиральные перегородки 16, вертикальные коллекторы входа 17 и выхода 18 теплоносителя, в частности исходного сырья, и катализатор 19. На крышках 8 и 12 съемной корзины и катализаторной коробки имеются строповочные устройства 20. Катализаторная коробка 4 может быть выполнена съемной (снабжена строповочным устройством 20) (см. фиг.1), при этом она может быть снабжена узлом выгрузки катализатора (см. фиг. 3), расположенным в ее нижней части и представляющим собой, например, коническую камеру 21, соединенную патрубками 22 с днищем 11 катализаторной коробки 4. Коническая камера 21 заканчивается патрубком 23 для выгрузки катализатора из аппарата.

Контактный аппарат работает следующим образом.

При проведении технологического процесса окисления диоксида серы до триоксида серы газовую смесь через патрубок 13 и вертикальные коллекторы входа 17 теплоносителя направляют в каналы спиральных перегородок 16 основного слоя, откуда она собирается в вертикальные коллекторы 18 и направляется через внутреннюю 6 перфорированную обечайку корзины 3 защитного слоя катализатора на катализатор 19, пройдя который, газовая смесь через наружную 5 перфорированную обечайку корзины 3, кольцевой зазор между корзиной 3 и катализаторной коробкой 4, внутреннюю 10 перфорированную обечайку катализаторной коробки поступает на катализатор 19 основного слоя. Катализатор засыпан между спиральными перегородками 16. На катализаторе осуществляется процесс окисления диоксида серы до триоксида серы. При этом тепло реакции через стенки (теплообменные поверхности) спиральных перегородок 16 передается газу, поступающему на окисление. Выйдя из катализаторного слоя, газ через наружную перфорированную обечайку 9 катализаторной коробки и патрубок 14 выводится из контактного аппарата.

Регулирование температуры газа, идущего на окисление диоксида серы, осуществляется холодным байпасом через патрубок 15 перед защитным слоем катализатора.

При работе контактного аппарата первые по ходу газа гранулы катализаторного слоя довольно быстро спекаются, что уменьшает активность и увеличивает гидравлическое сопротивление катализатора. Использование съемной корзины с защитным слоем катализатора перед основным слоем катализатора значительно упрощает и ускоряет процесс замены катализатора защитного слоя, предотвращает спекание катализатора основного слоя. При этом для основного слоя создаются оптимальные условия проведения процесса, заключающиеся в том, что отвод тепла осуществляется по мере его выделения благодаря развитой теплообменной поверхности, созданной внутри аппарата.

Замену катализатора в катализаторной коробке 4 производят следующим образом.

В а р и а н т 1. Катализаторная коробка съемная. В этом случае катализаторную коробку 4 отсоединяют от патрубка 13 входа газа и, используя строповочные устройства 20, извлекают ее из корпуса 1 аппарата. Замена катализатора производится вне аппарата. При этом возможна ее замена резервной катализаторной коробкой, заранее заполненной свежим катализатором.

В а р и а н т 2 (фиг.3). Катализаторная коробка 4 установлена в корпусе 1 стационарно. В этом случае загрузку в нее катализатора производят через патрубки 24, присоединенные к крышке 12 катализаторной коробки 4, а выгрузку отработавшего катализатора производят через патрубки 22, размещенные верхним концом в днище 11, а нижние концы патрубков 22 соединены с конической камерой 21, заканчивающейся патрубком 23, через который катализатор выводят из аппарата. Для предотвращения проскока газовой смеси мимо защитного слоя катализатора крышка 8 корзины 3 с защитным слоем катализатора герметично закреплена на крышке 12 катализаторной коробки 4.

Сочетание радиального слоя в корзине с защитным слоем катализатора с радиально-спиральным в катализаторной коробке обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление контактного аппарата наряду с простотой замены катализатора защитного слоя.

Применение наружной теплоизоляции также сокращает объем строительно-монтажных работ, повышает степень заводской готовности аппарата, исключает необходимость сборки его на монтажной площадке. При этом снижаются затраты в связи с возможностью применения более дешевого теплоизоляционного материала, так как он не подвергается воздействию агрессивной среды.

Использование предлагаемого контактного аппарата обеспечивает по сравнению с известными повышение экономичности за счет создания оптимальных условий для проведения процесса и снижение гидравлического сопротивления. За счет более рационального использования объема, включая применение наружной теплоизоляции аппарата, повышается надежность его эксплуатации, уменьшается объем сборочных работ, облегчается и ускоряется замена катализатора.

1. КОНТАКТНЫЙ АППАРАТ для проведения каталитической гетерогенной реакции газообразных реагентов с радиально-спиральным ходом газа через слой катализатора, содержащий преимущественно цилиндрический корпус с крышкой и днищем, патрубки входа и выхода газа, размещенную в корпусе кольцеобразную катализаторную коробку, включающую внутреннюю и наружную перфорированные обечайки, внутри которой по всей высоте установлены спиральные перегородки, пространство между которыми заполнено катализатором, имеющие каналы, объединенные коллекторами входа и выхода газа, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и облегчения эксплуатации путем упрощения и ускорения замены катализатора, он снабжен установленной перед катализаторной коробкой по ходу газа концентрично расположенной по оси кольцеобразной съемной корзиной, заполненной катализатором, внутренняя и наружная стенки которой выполнены перфорированными.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что крышка съемной корзины герметично закреплена на крышке катализаторной коробки.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что катализаторная коробка закреплена в корпусе аппарата, при этом ее крышка снабжена патрубками загрузки катализатора, а днище патрубками выгрузки катализатора, объединенными в коническую камеру, заканчивающуюся патрубком вывода катализатора из аппарата.

Источник

Основное технологическое оборудование контактного отделения сернокислотного цеха

Для осуществления процесса окисления S0₂ применяются различные контактные аппараты (реакторы); в последние годы преимущественное распространение получили контактные аппа­раты с промежуточным охлаждением (теплообменом), которые отличаются простотой, возможностью использования тепла ре­акции, малым гидравлическим сопротивлением и другими до­стоинствами.

В этих реакторах теплообменники размещены внутри кон­тактного аппарата или вне его;последние называются контактными аппаратами с выносными теплообменниками.

Процесс окисления S0₂ в контактных аппаратах с промежу­точным теплообменом, состоит в том, что газ, подогретый до температуры несколько выше температуры зажигания (400— 420 °С), пропускают через первый слой контактной массы, где происходит окисление 60—80% S0₂ от его общего количества. За счет выделения тепла реакции температура газа повышается до 550—580 °С. Скорость реакции в таких условиях очень вели­ка, и для ее протекания требуется небольшое количество кон­тактной массы. Однако дальнейшее окисление диоксида серы приостанавливается, так как степень превращения практически достигает равновесной.

С понижением температуры газа на входе в первый слой контактной массы увеличивается степень превращения, дости­гаемая на этом слое, так как представляется возможным уве­личить разность температур на выходе и входе газа в этот слой, уменьшается необходимая поверхность теплообменника, в кото­ром нагревается газ, поэтому на первый слой загружают кон­тактную массу с пониженной температурой зажигания.

После первого слоя катализатора газ охлаждают до 460— 480 °С в теплообменнике или путем добавле­ния более холодного газа. В качестве охлаж­дающего агента в теплообменниках 2 и 3 может применяться холодный сернистый газ, поступающий на контактирование, вода или пар (в последних случаях теплообменник является кот­лом-утилизатором или пароперегревателем).

После охлаждения газ поступает во второй слой контактной массы, где протекает дальнейшее окисление SO₂. При этом тем­пература вновь повышается и газ снова нужно охлаждать и т. д.

В промышленности используются контактные аппараты с промежуточным теплообменом, имеющие от трех до пяти слоев контактной массы. При дальнейшем увеличении числа стадий степень превращения повышается незначительно, но сильно усложняется монтаж и обслуживание контактных аппаратов, поэтому такие многослойные аппараты применяются в редких случаях.

На рисунке показана схема контактного отделения с оди­нарным контактированием, в которой предусмотрен четырехслойный контактный аппарат с промежуточным теплообменом.

1. Схема контактного отделения производства серной кислоты:

При двойном контактировании устройство контактных аппа­ратов такое же, как и при одинарном контактировании; общее число слоев контактной массы составляет также от четырех до пяти.

На рисунке изображен применяемый в отечественной про­мышленности контактный аппарат с промежуточным теплооб­меном производительностью 540 т серной кислоты в сутки, в котором для охлаждения газа после 1-го слоя добавляется хо­лодный сернистый газ. Аппарат состоит из стального цилиндри­ческого корпуса, в центре которого расположена опорная стой­ка, собранная из чугунных труб. Внутренний диаметр аппарата 8,5 м, общая высота 19,6 м. Контактная масса размещена на решетках, укрепленных в стенках аппарата и на опорной трубе.

Охлаждение газа после 2-го, 3-го и 4-го слоев контактной массы (II—IV) производится в промежуточных теплообменни­ках 1—3, вмонтированных в контактный аппарат. Теплообменные трубы расположены горизонтально и могут быть очищены и отремонтированы без выгрузки контактной массы.

Нецелесообразность совмещения этих процессов в одном ап­парате проявляется особенно отчетливо с повышением произво­дительности контактных аппаратов.

2. Контактний апарат с кипящими слоями контактной массы

3. Контактный аппарат с выносными теплообменниками

На рисунке 3 изображен контактный аппарат с выносными теплообменниками производительностью 1000 т в сутки.

Примерная схема контактного аппарата с кипящими слоями контактной массы показана на риунке 2. Газ последовательно проходит снизу вверх через слои контактной массы, располо­женные на газораспределительных решетках 2. Избыточное реакционное тепло отводится с помощью теплообменных эле­ментов 3. Верхняя часть аппарата расширена и снабжена от­бойником 5 для уменьшения уноса катализатора из слоя.

Источник

• ← биография горького 7 класс кратко
• Биоптрон что за прибор →