Разработка высокоэффективного процесса получения концентрированного диоксида серы сыроолеумным способом

В решениях ХХУ1 съезда КПСС большое внимание уделено развитию химической промышленности. В проекте ЦК КПСС «Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981;1985 годы и на период до 1990 года» отражены задачи р! азвития народного хозяйства страны на одиннадцатую пятилетку. В этой программе установлены основные направления развития химической промышленности. Так, в 1985 году предусматривается довести выпуск минеральных удобрений до 150−155 млн. тонн — в 1,4 раза больше, чем в 1980 году, выпуск наиболее прогрессивных видов полимерных материалов увеличить почти в 1,6 раза [X] .

Развитие химической промышленности предполагает создание и внедрение в производство новой техники и материалов, а также «.шире применять малооперационные, малоотходные и безотходные технологические процессы.», наращивать выпуск и удовлетворять потребности народного хозяйства в консервантах, синтетических волокнах, моющих средствах и т. д. [I] .

В производстве моющих средств, капролактама, целлюлозы, в холодильной технике, пищевой промышленности, а также в других отраслях народного хозяйства широко используется концентрированный диоксид серы (в жидком или газообразном виде). Для удовлетворения потребностей данных производств в диоксиде серы в настоящее время в основном его получают из обжигового газа, образующегося при сжигании серы или серного колчедана. Получение концентрированного диоксида серы из обжигового газа осуществляется различными методами. Наиболее широкое использование в промышленности получил циклический метод с использованием жидкого абсорбента [2]. Однако существующие на современном этапе методы и в частности циклический (с использованием жидкого абсорбента), имеют ряд существенных недостатков: сложность аппаратуры, неустойчивость поглотительных растворов, необходимость предварительного охлаждения обжигового газа и, следовательно, увеличение капитальных и эксплуатационных затрат и т. п.

В связи с этим в настоящее время изыскиваются новые технически более совершенные и экономически целесообразные способы получения концентрированного диоксида серы.

В данной работе исследуется сероолеумный метод получения диоксида серы. Способ основан на реакции окисления элементной серы триоксидом серы в олеуме. Часть растворенного в олеуме три-оксида серы расходуется на образование диоксида серы. Отработанный олеум возвращается на закрепление в абсорбер сернокислотного производства. Этот процесс экономичен и целесообразен в комбинации с сернокислотным производством, т.к. для получения диоксида серы в цикле используется олеум.

В литературе практически отсутствуют надежные физико-химические данные об этом процессе.

Целью данной работы является разработка более совершенной технологии получения концентрированного диоксида серы на основе изучения кинетики, механизма взаимодействия серы и олеума и физико-химических свойств реакционной системы. Разработанная технология обеспечивает непрерывность и интенсивность процесса, упрощение технологической схемы. Это приведет к снижению приведенных затрат за счет сокращения производственных площадей, уменьшения материалоемкости и трудоемкости изготовления оборудования, а также к экономии трудовых ресурсов.

В работе рассмотрены следующие вопросы:

1) Исследована кинетика взаимодействия серы и олеума с образованием диоксида серы. Дана математическая обработка результатов экспериментов.

2) Изучены физико-химические свойства растворов, образующихся при взаимодействии серы с олеумом.

3) Разработан реактор для взаимодействия серы с олеумом и предложена технологическая схема получения высококонцентрированного диоксида серы. с.

ВЫВОДЫ.

1. В работе исследована кинетика взаимодействия элементной серы и олеума. Выведено уравнение, описывающее скорость реакции в кинетической области. Установлено, что процесс наиболее интенсивен в интервале температур 363 — 373 К.

2. Изучен механизм процесса. Установлено, что в процессе взаимодействия серы и олеума наблюдается промежуточная форма окисленной серы типа дитриоксид серы (2%0з) •.

3. Разработаны химический и фотоколориметрический методы количественного определения дитриоксида серы в олеуме.

4. Изучены закономерности процесса разложения дитриоксида серы с образованием диоксида серыполучено уравнение для расчета скорости этой реакции. Показано, что скорость разложения практически не зависит от концентрации олеума.

5. Изучены физико-химические свойства растворов системы сера — олеум — спектры поглощения, удельная электропроводность, вязкость, термохимические свойства процесса полного гидролиза.

6. Предложена на основании проведенных исследований конструкция промышленного реактора взаимодействия серы и олеума.

В реакторе данной конструкции обеспечивается тонкий распыл серы, преимущественный размер частиц сферической формы — 0,5 мм. Перемешивание реагентов в реакторе осуществляется без механических устройств.

7. Разработана технологическая схема усовершенствованной технологии получения концентрированного диоксида серы сероолеумным методом. Выданы исходные данные на проектирование опытно-промышленных установок на Ефремовском химзаводе, на Сумском и Сумгаитском ПО «Химпром». Экономический эффект, ожидаемый от внедрения процесса, составит 427.000 рублей в год.