Toshkent yangiyul poligraph service

dC

С

so,

so,

)²

1-C

-X

и = -

с с^0,5 К

S0₂ '-'Oj ^л p

dr

= К AC = K_k ■ C_ft

^so₂ + 0.7 • C_S0}

'SO,

Bunda, u — reaksiyaga tezligi; K. — reaksiyaning (katalitik)

dc

tezlik konstantasi (Bu tajriba yo‘li bilan aniqlanadi.); — — vaqt

dt

birligida mahsulot miqdorining ortishi; S — konsentratsiya; дс — atmosfera bosimida jarayonning harakatlantiruvchi kuchi; К — muvozanat konstantasi.

Tenglamadan malumki, reaksiya tezligiga kislorodning konsentratsiyasi eng ko‘p ta’sir etadi. Demak, kataliz jarayonida eng sekin boradigan bosqich, bu kislorodning sorbsiyalanishidir. Shuning uchun ham kislorod konsentratsiyasini oshirish jarayon tezligini ham oshiradi. Ammo kislorod konsentratsiyasini oshirish uchun reaksiyaga kiritiladigan havo miqdorini oshirish kerak bo'ladi, bunday qilinganda reaksiyani gazlar aralashmasida S0₂ ning hajmiy miqdori kamayadi. Natijada shunga mos holda kontakt apparatining va butun sistemaning mahsuldorligi ham ozayadi. Jarayonning ketishi bilan ham (ya’ni reaksiyaning borishi bilan)S0₂ ning konsentratsiyasi kamayadi S0₃ ning konsentratsiyasi esa oshadi. Bu holat ham reaksiya tezligini kamaytiradi. Bundan tashqari, haroratni oshirish gazlarda

S0₃ ning muvozanat konsentratsiyasini kamaytiradi va tabiiyki, S0₃ ning muvozanat konsentratsiyasini oshiradi.

Bu holat o‘z navbatida jarayonning umumiy tezligini kamaytiradi. Ammo К (tezlik konstantasi) haroratning ortishi bilan Arrenius qonuniga binoan ortadi. 1889- yilda Arrenius tezlik konstantasi bilan harorat o'rtasidagi bog‘lanishining quyidagi formula bilan ifodala- nishini ko'rsatgan edi.

\gK = C~^ (3.2)

Bunda, K— reaksiyasining tezlik konstantasi; С va B— ayni reaksiya uchun xos konstantalar.

Shuning uchun ham reaksiyaning boshlanishida S0₂ ning oksidlanish darajasi pastligida haroratning ortishi bilan jarayonning tezligi ortadi. S0₃ ning unumi faktik unumga (maksimumga) yeta boshlagach, S0₃ ning konsentratsiyasi ortadi va u jarayon tezligiga salbiy ta’sir qila boshlaydi. Shuning uchun haroratni yanada oshirish jarayon tezligini kamaytiradi. Ayni sharoitda, bir vaqtda, gazning katalizator bilan to‘qnashuvi optimal haroratda S0₃ ning maksimal hosil bo‘lishini taminlaydi. Demak, kontakt apparatida jarayon tezligini

maksimumga yetkazish uchun reaksiyani yuqori haroratda (600°C ga yaqin) boshlab sekin pasaytira borish va 400°C da reaksiyani tugatish lozim.

Hozirgi zamon kontakt apparatlarining konstruksiyalari shu sharoitga juda yaqinlashtirilgan. Tarkibida S0₂ saqlovchi toza gazlar aralashmasi (reaksion aralashma) issiq almashtirgichlarda yonish haroratigacha (420—440°C) qizdiriladi, so‘ngra apparatning birinchi qavatida reaksiya issiqligi bilan harorat 600°C gacha ko‘tariladi. Ko'pincha tokchali kontakt apparatlari qollaniladi (36- rasmga qarang).

Bunda tokchalar oralig‘ida o‘rnatilgan issiq almashtirgichlar yordamida bosqichma-bosqich issiqlik olinib harorat pasaytirilib boriladi. Ammo uzoq yillardan beri keng qo‘llanilib kelinganligiga qaramay, bu xil kontakt apparatlari hozirgi paytda gazdan- gazga issiq almashuv koeffitsienti- ning pastligi va issiq almash- tirgichlarga ko‘p metall sarflanishi hamda katta hajmni egallashi sababli yangi tipdagi tokchali silindirsimon kontakt apparatlariga almashtirilgan. Bu apparatning korpusi silindr- simon bo‘lib, diametri 12 m, balandligi 25 m, mahsuldorligi 10001/ sutka sulfat kislotaga teng (60- rasmga qarang).

Kontakt massasi har 4 yilda bir marta almashtiriladi. Kontakt massaning yuqori aktivligiga va unda maqbul haroratni saqlashga qaynovchi qavatli katalizatorli apparatlardanfoydalanilgandagina erishish mumkin. Bunday apparatlarda qaynovchi katalizator qatlamining eng yuqori issiq o‘tkazuvchanligi, istalgancha mayda zarrachali kontakt massasini qo‘llash, istalgan harorat rejimi berish mumkinligi kabi eng muhim xossalaridan to‘liq foydalanish mumkin bo'ladi. Diametri 4—5 mm, bo‘lgan sharchali filtrlovchi turg‘un (harakat qilmaydigan) katalizator qavatli apparatlar o‘rniga qaynovchi katalizator qatlamli apparatlar (yedirilishga chidamli, diametri 0,75—1,5 mm, bo‘lgan sharsimon katalizatorlar) qo‘llanilmoqda. Natijada katalizatoming yuzasi kengayadi, reagentlar diffuziyasi ortadi va diffuziyalanish kinetik sohada boradi, demak, kontakt massasining mahsuldorligi ortadi.

Hozirgi zamon kontakt apparatlari asosan qaynovchi qatlamda ishlovchi apparatlar bo'lib, unda SO_zni oksidlanish darajasi 99% ga tengdir. Kontakt usulida sulfat kislota ishlab chiqarishning oxirgi bosqichi bu oltingugurt (VI) oksidining absorbsiyalanib konsentr­langan sulfat kislota va oleum hosil qilishidir.

\ Oltingugurt (VI) — oksidining absorbsiyasi. S0₃ suv bilan quyidagicha reaksiyaga kirishadi:

S0₃ + H₂0 = H₂S0₄+ 94 kJ. ^

Bunda gaz fazada ozgina suv bug‘lari bo‘lsa, sulfat kislotaning barqaror tumani hosil bo‘lib suvga, kislotaga hatto ishqorga ham qiyin yutiladi va amaliy jihatdan reaksiya to‘xtaydi yoki juda sust ketadi. Shuning uchun ham absorbsiyaga keluvchi reaksion gaz aralashmasida suv bug'lari mutloqo bo'lmaydi. Yana S0₃ ni absorbsiyalovchi suv yuzasida suv bug‘larining porsial bosimi ham minimal miqdorda kam bo‘lishi zamr. Bunday talabga faqat 98,3 % li H₂S0₄ javob beradi xolos (56- rasmga qarang). Shunday kansentratsiyada S0₃ ning ham parsial bosimi eng kam hisoblanadi. Shunday konsentratsiyali kislota S0₃ ni to‘liq (99% dan ham ko‘proq) yutadi. Bunda shunday miqdor kislota beriladiki, unda bir marta S0₃ bilan to‘qnashuvda uning konsentratsiyasi faqat 0,2 % ga ortadi xolos. Kislota sovitkichlarda sovitilgach, ozroq qismi tayyor mahsulot sifatida olinadi, qolgan ko‘p miqdori yana suv bilan yoki suyuq kislota bilan suyultirilib absorbsiyaga qaytariladi.

Oleum H₂S0₄ • nS0₃ esa boshqa adsorberga olinadi. Bunda ham kislota konsentratsiyasi bir to‘qnashuvda % ning ma’lum qismlarigina ortadi. Olinayotgan oleumning o‘rnini qoplashi uchun adsorberga to‘xtovsiz monogidrat aniqrog‘i 98,5 % ni sulfat kislota solinib turiladi.

Texnologik sistemasi. Temir kolchedanini kuydirishdan olinadigan S0₂ dan sulfat kislota ishlab chiqarishning texnologik sxemasi 61 - rasmda berilgan.

Kuyundi gazlari siklonlar va quruq elektrofiltrlardan qisman tozalanib kelgach, 300°C haroratda yuvish minorasiga kiritiladi, minora 75 % li sovuq sulfat kislotasi bilan sug‘orilib turiladi. Kuyundi gazlari sovitilgach, tarkibidagi ozroq miqdor S0₃ va suv bug‘lari kichkina tomchilar shaklida kondensatlanadi. Bu tomchilarda mishyak oksidi eriydi va sulfat kislota tumani hosil bo‘ladi. Bu tuman 7,6 minoralarda qisman ushlanib qolinadi. Bu minoralarda yana chang qoldiqlari, selen va boshqa qo‘shimchalar ham ushlab qolinadi.

Bunda ifloslangan sulfat kislota hosil bo‘ladi (u zavodda ishlab chiqarilgan kislotaning taxminan 5% i miqdoriga teng). Bu kislota nostandart mahsulot sifatida beriladi va kerakli joylarda ishlatiladi. Gazni (S0₂) sulfat kislota tumani va mishyakdan batamom tozalanadi. So‘ngra sulfat kislotani to‘liq ushlab qolish maqsadida (5) minora suv bilan ho‘llanadi.

Gazni (SOJ oksidlashga tayyorlash, uni suv bug‘laridan nasadkali (3) minorada konsentrlangan sulfat kislota bilan quritish orqali tugallanadi. Shu yergacha barcha gaz o‘tkazgich quvurlar, kislota yig‘gichlar, minoralar, hammasi oddiy po‘latdan yasalgan bo‘lib, kislotaga chidamli g‘ishtlar bilan yoki diabazli plitalar bilan futerovkalanadi (qoplanadi). Quritilgan gaz agressiv emas, shuning uchun keyingi barcha apparatlar uglerodli oddiy po‘latdan yasalib futerovkalanmaydi. Apparat va gaz o'tuvchi quvurlarning ko‘pligi gaz harakatiga to‘sqinlik qiladi. Shuning uchun quritgich bo‘limidan keyin kompressor (2) o‘rnatiladi. U kuyundi gazlarini pech bo‘limidan tozalash va quritish sistemalari orqali surib olib, uni kontakt bo‘limiga yuboradi. Kontakt bo‘limi tokchali kontakt apparatini(lO) va quvursimon issiq almashtirgichlami (9) o‘z ichiga oladi. Issiq almashtiigichlar harorat rejimini me’yorda ushlab turadi.

Sulfat kislota ishlab chiqarishning eski kam quwatli sistemasida kontakt apparati ichidagi tokchalar oralig‘ida turg‘un issiq almashtirgichlar o‘matilgan bo'ladi (36- rasmga qarang). Tokchalarda esa katalizator bo'ladi. Bunda gaz ketma-ket barcha katalizator qavatlardan va issiq almashtirgichlardan o‘tadi, bu xil konstruksiya kichik o‘lchamli, kam quwatli apparatlar uchun rentabelli hisoblanadi. Ammo hozirgi zamon qudratli, diametri 10 m va undan ham ortiqroq bo‘lgan apparatlarda esa norentabelli bolib qoldi. Chunki katta diametrli apparatlarda, issiq almashtirgichlarda gaz oqimini bir tekisda borishini ta’minlash va uni buzilganda tuzatish qiyinchilik tug‘dirdi. Shuning uchun ham olib quyiladigan bo‘lak-bo‘lak issiq almashtirgichlar o‘rnatiladi.

Eski 5 tokchali kontakt apparatlarida S0₂ ning S0₃ ga aylanishi 98 % ni tashkil qilardi. Qolgan 2 % zaharli gaz — S0₂ atmosferaga chiqarib tashlanar edi. Bu esa atrof-muhitni zaharlar edi. Yirik zavodlarda esa bu juda xavffi (juda ko‘p gaz atmosferaga chiqib ketadi) va bunga yo‘l qo‘yib bo‘lmaydi. Shuning uchun ham keyingi yillarda 1K/IA sistemasiga o‘tildi. Bu 2 marta kontaktlash va 2 marta absorbsiyalash degan ma’noni anglatadi. 61- rasmdagi sxemada ko‘rinib turibdiki, gaz (S0₂) kontakt apparatining uch qavat katalizatoridan o‘tgach, oleum olish uchun birinchi absorbsiyaga oleumli adsorberga yuboriladi.

Bunda S0₃ ning absorbsiyalanishi tufayli S0₂ = S0₃ muvozanati buziladi va S0₂ ni oksidlanishini kuchaytiradi. Natijada keyingi ikki qavatdan o‘tgach, S0₃ ga to‘liq oksidlanadi (99,5— 99,8 % gacha).

Hozirgi paytda qo'llaniladigan vanadiyli katalizatorlar 400°C haroratda aktivlik ko‘rsatadi. 600°C dan yuqoriroq haroratda aktivligini yo‘qotadi, chunki qayta kristallanadi.

S0₃ ning absorbsiyalanishi uchun esa past harorat kerak bo‘ladi. Shuning uchun ham gaz oxirgi qavat katalizatordan o‘tgach kontakt apparatidan chiqadi va awal issiq almashtirgichlardan, so‘ngra havo sovitgichlardan o‘tib adsorbentga borib kiradi. Absorberlar nasadkali minora bo‘lib, ichi keramik halqalar bilan to‘lg‘azilgan bo'ladi. Bu minoralar tepasidan kislota sachratib sug'oriladi, pastdan yuqoriga qarab esa, qarama-qarshi oqim prinsipida S0₃ gazi ko‘tariladi. Absorberdan absorbsiyalanmay qolgan chiqindi gaz (0,03 % S0₂ saqlaydi) atmosferaga chiqarib tashlanadi.

Hozirgi zamon kontakt apparatlarining quwati — mahsuldorligi sutkasida 15001. H₂S0₄ ga tengdir. Bunday qudratli zavod juda yirik, to‘xtovsiz ishlovchi, mexanizatsiyalashtirilgan, ko‘p qismi avtomat- lashtirilgan ishlab chiqarish korxonasidir.

Ishlab chiqarishni jadallashning eng muhim yo'llari quyidagilar: % miqdori yuqori bo‘lgan konsentrlangan S0₂ olish, buning uchun kolchedan kuydirish jarayonidan boshlab toza kislorodni qo‘llash. Yuqori bosim va aktiv katalizatoridan foydalanish, qaynovchi qavatli katalizatorli kontakt apparatiga to‘liq o‘tish va boshqalar. Intensivlashning barcha ko‘rsatilgan bu usullari kelajakda qurilishi kerak bo‘lgan yoki rekonstruksiyalanadigagan barcha korxonalarda qo'llaniladi.

Kelajakda sulfat kislota ishlab chiqarishning istiqbolli yo‘li boshqa ishlab chiqarishlaming oltingugurtli chiqindilaridan xomashyo sifatida foydalanishdir. Yaqin kelajakda ancha miqdor sulfat kislotasi rangli metalluigiya korxonalarining oltingugurtli chiqindilaridan va elektro- stansiyalarining yoqilg'i gazlaridan ajralib chiquvchi S0₂dan ishlab chiqariladi. Bu tabiatni muhofaza qilishning muhim omilidir. Bu holat hukumatimizning atrof-muhitni muhofaza qilish haqidagi qarorlariga, g‘amxo‘rliklariga mos bo‘lib tushadi.

Ill BOB. BIRIKKAN AZOT TEXNOLOGIYASI