Двойное контактирование

Для достижения высокой степени окисления и уменьшения содержания сернистого ангидрида в отходящих газах без значительного увеличения количества контактной массы применяют так называемое двойное контактирование (или контактирование с промежуточной абсорбцией).

Сущность двойного контактирования состоит в том, что процесс окисления SО₂ на катализаторе осуществляют в два этапа. На первом этапе степень превращения составляет около 90%. Затем из газа выделяют серный ангидрид, направляя газ в дополнительный, промежуточный абсорбер. В результате в газе увеличивается соотношение О₂:SО₂, что позволяет на втором этапе увеличить степень превращения оставшегося сернистого ангидрида до 95—97%. Общая степень превращения достигает 99,5—99,7%, а содержание SО₂ в отходящих газах составляет около 0,03%.

На рисунке 7 представлено контактное отделение с двойным контактированием. При двойном контактировании сернистый газ дважды нагревается от начальной температуры около 50°С (после осушки в сушильной башне и выделения серного ангидрида в первой стадии абсорбции), поэтому для обеспечения автотермичности процесса концентрация SО₂ в газе на входе в первую стадию контактирования должна поддерживаться 9— 10%.

Газ проходит теплообменники Т 1 и 2 и поступает на первый, а затем на второй и третий слои контактной массы аппарата Р. После третьего слоя газ подают в промежуточный абсорбер К и из него в теплообменники 4 и 8, а затем в четвертый слой контактной массы. Охлажденный в теплообменнике 4 газ проходит абсорбер 7 и из него выводится в атмосферу. Так как в случае возможных нарушений режима абсорбции очистка газа от сернокислотного тумана в волокнистом фильтре 5 может быть неполной, что способствует разрушению труб в теплообменнике, после фильтра иногда устанавливают небольшой легко заменяемый теплообменник [1].

4.3 Окисление SО₂ на катализаторе в кипящем слое

Увеличение поверхности соприкосновения газа с катализатором при интенсивном перемешивании увеличивает скорость процесса окисления SО₂ до SО₃. При этом, как вытекает из экспериментальных исследований, расход катализатора снижается в два раза.

Интенсивность перемешивания увеличивает скорость процесса, позволяет полнее использовать поверхность контактной массы, значительно улучшает теплопередачу (а следовательно, и отвод тепла). Поэтому в аппаратах с кипящим слоем не только уменьшается объем катализатора, но газ может подаваться в аппарат с температурой ниже температуры зажигания и концентрация его может быть выше обычной (7—7,5%). Перечисленные преимущества делают процесс окисления в кипящем слое весьма перспективным.

Гидравлическое сопротивление кипящего слоя не зависит от размера зерен, поэтому для каталитического окисления SО₂ в кипящем слое применяют очень мелкие сферические гранулы катализатора (радиус 0,5—2 мм), что обеспечивает практически полное использование внутренней его поверхности. Интенсивность процесса в кипящем слое повышается также вследствие постоянства температуры во всем слое.

Присутствие некоторого количества пыли в газе, поступающем в кипящий слой катализатора, не вызывает затруднений, так как вследствие большой скорости газа и интенсивного перемешивания пыль в кипящем слое не задерживается.

Заменять отработанный и загружать свежий катализатор в кипящий слой можно без остановки процесса, что важно при работе по упрощенным технологическим схемам, допускающим присутствие в газе контактных ядов[2].

Достоинства процесса окисления SО₂ в кипящем слое обусловили большой интерес к нему. На основании лабораторных исследований проведены полузаводские и опытно-промышленные испытания этого процесса и запроектированы промышленные установки с кипящим слоем катализатора.