27. Контактное окисление диоксида в триоксид серы. Равновесие процесса. Катализаторы, механизм и кинетика процесса.График скоростей и ЛОТ окисления SO2…. .
обжиг газ, очищ-й от примесей и осушенный поступает на стадию контакт-го окис-я SO2 по обратимой р-и SO2+0,5О2= SO3
Равновесие.Конста-та равн-я этой р-и: Кр=PSO3/PSO2 *PО20.5 выведены ур-я для расчета теп эф-та р-и и конста-ты равн-я р-ции в инт-ле т-р 400-625С, вида -ΔН=f(t) и Kp=f(t). Pso3,Pso2,Po2 – парциальные давления в состоянии равновесия.Pso3 = ах/(1 – 0,5ах); Pso2= (а-ах)/(1-0,5ах);
Po2= (в-0,5ах)/(1-0,5ах) подставим в ур-ние: Кр=ах(1-0,5ах)0,5/{а(1-х)(в-0,5ах)0,5}; а,в – исх-ое парц давление соответ-но SO2 и O2, х – степень превращения, доли един. При давлении Р формула имеет вид: Кр= [х/(1-х)]*[(1-0.5ах)/(Р(в-0,5ах))]1/2, Р – общее давление, атм.
При известной Кр степень превращ-я SO2: х=Кр/(Кр+(1-0,5ах)1/2/(р(в-0,5ах))1/2)
КАТ-РЫ: В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие в сторону SO3 при ¯t и ↑Р, поэтому ↑ х- равновесная степень превращ-я. Тепл эф-т р-ции зав-ит от t и c(SO2) в исх газе. В произв-ве СК контакт методом окис-е SO2 в SO3 происх на кат-ре. Г взаимод-ет с кат-ром, находящ-ся в стационарном или псев-доожиженном состоянии. Кол-во окисленного SO2 харак-ют долей общего содержания SO2 в Г или в %-наз-ют ст-нью превращ-я, или степе-нью окисл-я. Долго лучшим кат-ром данного пр-са считали Pt. Но Pt очень дорога и чувст-вительна к ядам. Из неPt кат-ров -ванадиевый кат-ор (на основе V2O5), более дешевый и менее чувствительный к примесям. Ванад контакт масса п с порис-тое вещество, сод-щее 6-8% V2О5, К2О – активатор (промотор) и SiO2 в кач-ве носителя. Обычные ванад контакт массы – пористые гранулы d = 4-4,5 мм и l=10-15 мм с внутр пов-стью S£ 10 м2/гр., таблетки или кольца. При катализе К2О превр-ся в пиросульфат калия (К2S2О7), а контакт масса п с пористый носи-тель, пов-сть пор к-ого смочена пленкой раствора V2О5 в жидком К2S2О7. В пр-ве СК прим-ся: а) масса БАВ (барий-алюминий-ванадий);б) контакт масса СВД (сульфо-ванадато-диатомовая) – обладает высокой мех прочностью. Она дешевле массы БАВ. Насыпная плотность СВД 570-600 кг/м3.в) СВС (сульфо-ванадат на силикагеле) г) ИК-1, ИК-2 (институт катализа).Для переработки газа с повышенным содержанием SО2 (10-12%) был разработан катализатор ТС (термостабильный). Ванад контакт масса исп-ся при t 6000С. При ↑ t более 6000-необратимое понижение активности кат-ра из-за изменения структуры зерна и состава активного комп-та. При t< 4000С активность кат-ра ¯ из-за прев-ращения V+5→V+1 с обр-ем малоактивного сульфата ванадия. Основными ха-рактеристиками кат-ра явл-ся:- активность;- селективность (избирательность);- термическая стабильность;- механическая прочность. t зажигания ванад контакт массы зав-т не только от качества кат-ра, но и от природы кат-ра, состава газ смеси, высоты слоя кат-ра, от состава реакц смеси и от тепл эф-та хим р-ции и ↑ с ¯ объемной доли О2 в газе. Кат-ры СВС и ИК имеют пониженное значение tз= 390-400 0С, а для СВД tз= 420-430 0С. Срок действия службы контактной массы равен 3-5 годам. Мех-м: Р-ция м/у SO2 иO2 протекает на пов-ти кат-ра. Пр-с кат-ого ок-ния из след стадий:1). Поступление реаг-щих SО2 и О2 из потока к наруж пов-ти кат-ра. 2). Диффузия этих мол-л в
56. Дать полную хар-ку контактному аппарату, как реактору окисления диоксида в триоксид серы…
контакт ап-т . 1) по хар-ру пр-са: степ-ь превр-я 99,5-99,8% 2) по фаз сост-ю: гетерог. 3) по теп эф-ту экзо. 4) по т-ре высокотемпера-й. 5) по Р-ю 0,1 МПа– атм. 6) по степ перемеш-я – ид вытеснения. 7) по темпер-ому режиму: на полках – адиабатич 8) по времени – непрерыв
стадии процесса, 1) диф-я исх в-в из потока к внеш пов-ти кат-ра. 2) адс-я исх в-в на пов-ти кат-ра. 3) диф-я исх в-в в порах зерна кт-ра.4) хим р-я. 5) диф-я прод-в с внутр пов-ти зерна к его внеш пов-ти. 6) десорбция с внеш пов-ти зерна кат-ра. 7) диф-я в поток. обжиг газ, очищ-й от примесей и осушенный поступает на стадию контакт-го окис-я SO2 по обратимой р-и so2+0,5О2= so3
Мех-м: при катализе оксиды калия превращ-ся в К2S2O7 а контакт м-са – пористый носитель, пов-ть пор кот смочена пленкой р-ра V2O5 в жидком пиросульфате калия, поэт кт-ры раб-ют как абс-ты и пр-с окис-я идет внутри слоя актив комп-та. В обл выс зн-й пов-ти р-я идет во всем объеме расплава из-за его малой вел-ы. Со сниж-ем пов-ти кат-ра толщина пленки расплава ув и ск-ть р-и лимитир-тся диф-ией газ комп-ов в объеме расплава.
Опт т-ра зав-т не только от х но и от состава г. 1 – 7% SO2 и 6% О2; 2-7% SO2 и 14% О2.
Доля SO2 в г 12%, при этом тепла мало и окаси-е м вести адиаб-и на неподвиж слоях. Д-ма х-t . На д-ме 4 динии: 1-равновес превр-е SO2, 2 – линия темпе-р Г на выходе из слоев, т-ра вых выбир-ся согласно правой ветви кривых на рис1. Т о чтобы ск-ть была 70-80% от макс-й. 4 – на вх. 3 – ЛОТ соответ-ая макс ск-ти окис-я в каждом слое. Т о макс-я ск-ть окисл-я наблюд-ся в середине каж слоя, конеч макс степ-ь превр-я на вых из послед слоя ограничив-ся равновесием соотвест-им мин-й т-ре при кот кат-р сохраняет активность. При адиабатич ↑t до 6000С х достигает 0,73. Перед поступлением на 2-ой слой конт массы Г охлаж-ся в т/о, что на диагремме t-x соотв-ет участку прямой, ll-ой оси абсцисс. На каждом слое протекает адиабатический пр-сс, а в общем (в конт ап-те), он политропический. Для существующих кат-ров Хмах (без ДК/ДА) 98-98,4%. С Дк/ДА- 99,5-99,8%.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.