Расчет четырехслойного аппарата с промежуточными теплообменниками, страница 7

Схемы кислотообмена при получении серной кислоты различны. При любом варианте в схеме обязательно присутствует башня, т.к. газ содержащий сернистый ангидрид SO2, должен быть сухим (при наличии водяных паров в контактном аппарате будет происходить коррозия оборудования). В сушильной башне подвергается сушки либо обжиговый газ, либо воздух, подаваемый в контактный аппарат, либо (как в данном случае) воздух, направляемый в печь сжигания серы.

Наиболее часто применяются схемы из сушильной башни, олеумного и моногидратного абсорберов.

Схема материальных потоков сушильно-абсорбционного отделения приведена на рисунке.

В сушильной башне кислотой концентрации 92,4-93% H2SO4 поглощается влага из воздуха. Содержание водяных паров в воздухе задано (точнее, это парциальное давление, Па). При орошении содержание H2SO4 во всех вариантах уменьшается на 0,5%. Из сборника сушильной башни кислота идет в сборник моногидратной башни.

Газы, содержащие серный ангидрид SO₃ после контактного узла направляются в олеумный абсорбер, где орошаются олеумом с концентрацией SO₃ 20%. В сборник олеумного абсорбера поступает более концентрированный олеум (концентрация SO₃ своб. 22%). Туда же поступает кислота из сборника моногидратного абсорбера. При этом концентрация олеума вновь доводится до 20% SO₃ своб. Олеум из олеумного сборника частично выводится как готовый продукт, а частично вновь идет на орошение олеумного абсорбера.

Моногидратный абсорбер орошается кислотой с концентрацией 98,2-98,7 H₂SO₄. Туда же поступают газы из олеумного абсордера, содержащие серный ангидрид SO₃ (в олеумном абсорбере он улавливается частично). Концентрация кислоты при этом возрастает на 0,5%. Для разбавления кислоты до прежней концентрации в сборник моногидратного абсордера подается вода. Выходящая из сборника кислота частично направляется на орошение моногидратного абсорбера, а частично – в сборник олеумного абсорбера.

Таким образом в данной схеме конечным продуктом является только олеум с содержанием SO₃ своб 20%.

Орошения олеумного абсорбера проводится олеум с концентрацией SO3 своб. 20%, на выходе из этого абсорбера олеум имеет концентрацию 21% SO₃ своб.

Расчет материального баланса сушильно- абсорбционного отделения заключается в следующем.

Расчет удобно проводить на 1 час работы отделения.

Количество воздуха, поступающего на сжигание серы известно (оно равно по объему количеству газа, поступающего в контактный аппарат).

Концентрация кислот, идущих на орошение сушильной башни и моногидратного абсорбера, известны. Концентрация кислоты, орошающей сушильную башню, уменьшается на 0,5%, а орошающей моногидратную башню, увеличивается на 0,5%.

Содержание в олеуме с 20% SO₃ своб. SO₃ равно 85,3%, и 14,7% (в олеуме с 21% SO₃ своб. Содержание SO₃ 85,5%, а H₂O 14,5%).

Содержание SO₃ и H₂O в разбавленных кислотах определяется расчетным путем. Известно, что в 100%-ой кислоте (H₂SO₄ = H₂O·SO₃) содержание SO₃,%:, а содержание H₂O,%: %. Тогда в кислоте с содержанием H₂SO₄ 98% содержание SO₃,%: 81,63·0,98=80,00%, а H₂O,%:18,37·0,98+2=20,00. В кислоте с содержанием H₂SO₄ 92% содержание SO₃,%: 81,63·0,92=75,10%, а H₂O,%:18,37·0,92+8=24,90.

1.  Количество водяных паров в воздухе направляемом на сжигание серы:

2.  Количество воды, которую необходимо ввести в сборник моногидратного абсорбера:

3.  Количество воды, которую необходимо ввести в сборник моногидратного абсорбера:

4.  Количество серного ангидрида, необходимое для связывания всей воды в кислоту с концентрацией 98,2%, кг:

Содержание SO₃ в кислоте:

Содержание H₂O в кислоте:

5.  Количество серной кислоты концентрации 98,2%, поступающее в сборник олеумного абсорбера, кг:

6.  Количество серного ангидрида поглощаемого в олеумном абсорбере, кг: