Влияние технологических параметров на процесс окисления so2 в so3 в производстве серной кислоты и абсфк

Чураева Т.С., Тарчигина Н.Ф.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Метод получения сульфокислоты заключается в сульфировании алкилбензола газообразной сульфирующей смесью с объёмной долей серного ангидрида от 4% до 5%. Серный ангидрид получается окислением сернистого ангидрида кислородом воздуха в контактном аппарате на сульфованадиевом катализаторе марки СВД при температуре от 400^оС до 600^оС. Реакция окисления сернистого ангидрида в серный ангидрид протекает по уравнению:

катализатор

2SO₂ + O₂ 2SO₃ + Q

(400÷600)^oC

Сульфирование алкилбензола производится в пленочном реакторе при температуре от 50^оС до 60^оС и протекает по уравнению:

R - C₆H₅ + SO₃ R - C₆H₄ - SO₃H + Q

Побочными реакциями процесса сульфирования являются реакции образование ангидрида сульфокислоты и персульфокислоты:

2R - C₆H₄ - SO₃H + SO₃ R - C₆H₄ - SO₃ - SO₂ - C₆H₄ – R + Н₂SО₄

R - C₆H₄ - SO₃H + SO₃ R - C₆H₄ - SO₃- SO₃H

После окончания процесса сульфирования производится перемешивание и выдержка реакционной массы, при этом происходит разложение персульфокислоты с образованием сульфокислоты:

R - C₆H₄ - SO₃- SO₃H + R - C₆H₅ 2 R - C₆H₄ - SO₃H

При снижении температуры сульфирования до 40⁰С содержание ангидридов увеличивается. Ангидриды неустойчивы в присутствии воды и, особенно, в кислой среде. С этой целью ангидриды подвергают гидролизу при добавке к сульфокислотам 2% воды.

Нейтрализация сульфокислоты производится 7%-ым водным раствором гидроксида натрия.

Реакция нейтрализации сульфокислоты протекает по уравнению:

R – C₆H₄ – SO₃H + NaOH R – C₆H₄ – SO₃Na + H₂O

При этом протекают побочные реакции разложения ангидрида сульфокислоты, нейтрализация серной кислоты и сернистого ангидрида.

Разложение ангидрида сульфокислоты протекает по уравнению:

R – C₆H₄ – SO₃ – SO₂ – C₆H₄ – R + H₂O 2R – C₆H₄ – SO₃H

Нейтрализация серной кислоты:

H₂SO₄ + 2NaOH Na₂SO₄ + 2H₂O

Нейтрализация сернистого ангидрида:

SO₃ + 2NaOH Na₂SO₃ + H₂O

Абгазы, отходящие от аппаратов, содержащие сернистый и серный ангидриды, поступают на санитарную колонну, орошаемую раствором едкого натра с массовой долей основного вещества от 7 до 9-ти процентов.

В колонне происходит поглощение сернистого ангидрида и хлористого водорода раствором едкого натра.

Выходящие из санитарной колонны абгазы, содержащие непоглощенный серный ангидрид и туман серной кислоты, поступают на фильтр-тума-ноуловитель, внутри которого находится кассета с влажным войлоком марки ПВХ, где серный ангидрид улавливается с образованием серной кислоты.

Образующиеся капли серной кислоты оседают на войлоке и стекают через гидрозатвор в сборник едкого натра.

Очищенные абгазы поступают на эжектор, где разбавляются воздухом и выбрасываются в атмосферу.

При очистке абгазов протекают следующие химические реакции:

1. SO₂ + NaOH  Na₂SO₃ + H₂O

2. SO₃ + H₂O  H₂SO₄

3. H₂SO₄ + NaOH  Na₂SO₄ + H₂O

Приготовление (6,0 – 7,0)% - го раствора гидроксида натрия производится разбавлением 20% - го раствора, поступающего со склада сырья, расчетным количеством артезианской воды.