Совершенствование процесса формирования качества серной кислоты контактным методом на базе компьютерного моделирования стадии абсорбции серного ангидрида

• Автор: Антохов, Матвей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Объект исследования

1.1 Описание технологического процесса производства серной

кислоты контактным способом

1.2 Декомпозиция технологического процесса .

2 Литературноинформационное исследование

2.1 Модели идеального смешения и идеального вытеснения .

2.2 Диффузионная модель

2.3 Ячеечная модель

2.4 Комбинированные модели .

3 Исследование процесса тепло и массопереноса в
абсорбционном аппарате .
3.1 Базовое математическое описание процесса тепло и
массопереноса в абсорбционном аппарате .
3.2 Механизм образования капель жидкости в объеме газа .
3.3 Математическое описание конденсации пара на ядрах
конденсации
3.4 Гомогенная конденсация пара .
3.5 Скорость конденсации пара на поверхности капель .
3.6 Дисперсность, численная и весовая концентрации тумана .
3.7 Определение коэффициентов массоотдачи и массопередачи .
4 Разработка компьютерной математической модели
абсорбционного отделения сернокислотного производства
4.1 Математическое описание процесса абсорбции в
насадочной абсорбционной колонне .
4.2 Математическая модель теплообменного аппарата
4.3 Установление адекватности математической модели
объекту исследования .
5 Система управления формированием качества продукта .
Заключение .
Список использованных источников


Опыт эксплуатации производства показывает, что от до % паров Н& конденсируется в первом абсорбере без образования тумана. Для определения режима, отвечающего наименьшему количеству тумана, достаточно полно осаждающегося в волокнистых фильтрах после моногидратного абсорбера, необходимо знать взаимосвязь множества различных факторов, влияющих на процесс конденсации паров серной кислоты. При избытке или недостатке воды получается соответственно водный раствор серной кислоты или олеум. Горячий обжиговый газ после выделения пыли обрабатывают сравнительно малоконцентрированной и холодной серной кислотой. В этих условиях газ охлаждается, и основные нежелательные примеси (серный, мышьяковистый и селенистый ангидриды) образуют туман, который удаляется затем в специальных фильтрах. После удаления вредных примесей газ освобождается от влаги в сушильных башнях, далее подогревается и поступает в контактный аппарат, где сернистый ангидрид окисляется в серный ангидрид кислородом, содержащимся в сернистом газе. Отходящие газы удаляются в атмосферу. В процессе развития производства контактной серной кислоты из колчедана или серы были усовершенствованы отдельные аппараты и технологические узлы, повышена мощность контактных систем, но принципиальная схема процесса, по существу, осталась без изменений [5]. Рассмотрим последнюю стадию процесса производства серной кислоты контактным методом, где происходит извлечение серного ангидрида из газовой смеси и превращение его в серную кислоту. Серный ангидрид абсорбируется серной кислотой в башнях (абсорберах). Я = Я. В зависимости от количественного соотношения воды и серного ангидрида получается серная кислота различной концентрации. При п > 1 образуется олеум, при п = 1 - моногидрат (0%-ная серная кислота), а при п < 1-водный раствор серной кислоты, то есть разбавленная серная кислота. После абсорбции газовая смесь вместе с непоглощенньм серным ангидридом удаляется в атмосферу. Для уменьшения потерь з с отходящими газами поглощение серного ангидрида в абсорбционном отделении должно быть более полным. Здесь поглощается только часть серного ангидрида, окончательное его поглощение происходит во втором абсорбере, орошаемом моногидратом (моногидратный абсорбер). По мере повышения концентрации олеума (вследствие поглощения ? Количество выпускаемого олеума зависит от того, какая часть серного ангидрида поглощается в олеумном абсорбере, и от объема воды, поступающей с сушильной кислотой из очистного отделения в абсорбционное. На рисунке 1. Оз серной кислотой. Рисунок 1. Н^ - серный ангидрид. Полнота абсорбции ? При обработке контактной газовой смеси, содержащей серный ангидрид, кислотой, имеющей концентрацию менее ,3% /ДОО* часть серного ангидрида соединяется с парами воды, образуя туман серной кислоты. Он плохо улавливается в обычной абсорбционной аппаратуре и в основном уносится отходящими газами в атмосферу. При этом на выводе из выхлопной трубы виден туман. В этом случае отходящие газы также уносят в атмосферу часть серного ангидрида, который с влагой воздуха образует туман серной кислоты. Таким образом, в обоих рассмотренных случаях абсорбция серного ангидрида ухудшается и выделяется туман Я^О,, причем характер его неодинаков. При абсорбции БОз менее концентрированной кислотой (С < ,3% Я^О,) туман образуется непосредственно в абсорбере и виден у самой кромки выхлопной трубы. В потоке газа, движущегося от входа в абсорбер к выходу из него, частицы тумана укрупняются, и он приобретает белый цвет. При орошении абсорбера более концентрированной кислотой (С > ,3% Н) туман образуется после смешения отходящих газов с влагой атмосферного воздуха и становится заметным на некотором расстоянии от кромки трубы. В момент образования частицы тумана имеют очень малые размеры и цвет. Вначале голубоватый, который переходит в белый после укрупнения частиц [5]. Поскольку при соприкосновении БОз с серной кислотой, содержащей менее ,3% Ну абсорбции сопутствует образование тумана, обычные уравнения, описывающие процесс абсорбции, в данном случае неприменимы.