Реферат: Контактное окисление диоксида серы
Реакция (III) окисления диоксидасеры характеризуется очень высоким значением энергии активации и поэтомупрактическое ее осуществление возможно лишь в присутствии катализатора.
В промышленности основным катализатором окисления SO2 является катализатор на основе оксида ванадия V2O5 (ванадиевая контактная масса).Каталитическую активность в этой реакции проявляют и другие соединения, преждевсего платина. Однако платиновые катализаторы чрезвычайно чувствительны даже кследам мышьяка, селена, хлора и других примесей и поэтому постепенно быливытеснены ванадиевым катализатором.
Каталитическую активность проявляет также оксид железа(III) Fe2O3,однако лишь в области высоких температур. Каталитической активностью Fe2O3, входящего в состав огаркаможно объяснить наличие в обжиговом газе, выходящем из печей КС, небольшихколичеств триоксида серы.
Скорость реакции и вид кинетического уравнения зависит оттипа применяемого катализатора. В промышленности применяют в основномванадиевые контактные массы БАВ, СВД, СВС, ИК, в составе которых ~ 8% V2O5, нанесенного на пористыйноситель.
/> Скорость каталитическогоокисления диоксида серы на ванадиевом катализаторе описывается уравнением:
/> /> /> /> /> /> <td/> />dxso2 kp 1-xso2 x²so2
/>/>/>/> = · β- (1.1),
dτ a 1-0,2xso2 pK²p(1-xso2)²
/> /> /> /> /> /> <td/> />b — 0,5axso2
/>где β= ; xso2 – степень превращения;
1 — 0,5axso2 τ – времяконтактирования;
k – константа скорости прямой реакции; Kp– константа равновесия реакции (III); р – давление.
Для упрощенных расчетов можно пользоваться уравнениемБорескова:
/>/>/>/> 0,8
dcso2 cso2- cso2· e
/>/>ωrso2 = - = k co2 (1.2)
/>/> dτ cso3
Из уравнений (1.1) и (1.2) следует, что скорость реакциизависит от степени приближения к равновесию и как функция температуры проходитчерез максимум (с ростом температуры растет константа скорости прямой реакции иуменьшаются константа равновесия и равновесная степень превращения).
Скорость реакции повышается с ростом концентрации кислорода,поэтому процесс в промышленности проводят при его избытке.
Так как реакция окисления SO2относится к типу экзотермических, температурный режим ее проведения долженприближаться к линии оптимальных температур. На выбор температурного режимадополнительно накладываются два ограничения, связанные со свойствамикатализатора. Нижнем температурным пределом является температура зажиганияванадиевых катализаторов, составляющая в зависимости от конкретного видакатализатора и состава газа 400 — 440˚C. Верхний температурный пределсоставляет 600 — 650˚C и определяется тем, что выше этих температурпроисходит перестройка структуры катализатора и он теряет свою активность.
В диапазоне 400 — 600˚C процесс стремятся провеститак, чтобы по мере увеличения степени превращения температура уменьшалась.
Одна из важнейших задач стоящих перед сернокислойпромышленностью, — увеличение степени превращения диоксида серы и снижения еговыбросов в атмосферу. Эта задача может быть решена несколькими методами.
Один из наиболее рациональных методов решения этойзадачи, повсеместно применяемый сернокислой промышленности, — метод двойногоконтактирования и двойной абсорбции (ДКДА). Его сущность состоит в том, чтореакционную смесь, в которой степень превращения SO2составляет 90 – 95%, охлаждают и направляют в промежуточный абсорбер длявыделения SO3. В оставшемся реакционном газасоотношение O2: SO2существенно повышается, что приводит к смещению равновесия реакции вправо(равновесная кривая 2 на рис. 2). Вновь нагретый реакционный газ снова подают вконтактный аппарат, где на одном – двух слоях катализатора достигают 95%степени превращения оставшегося SO2. Суммарная степеньпревращения SO2 составляет в таком процессе99,5-99,8%.
При подготовке данной работы были использованы материалы ссайта www.studentu.ru