Назначение и краткая характеристика проектируемого процесса

Избыток кислорода нарушает стехиометрическое соотношение H2S : SO2 = 2 : 1; кроме того, способствует образованию сернистого ангидрида SO3, который дезактивирует катализатор, образуя Al2(SO4)3, т.е. происходит сульфатация катализатора.

  Температура процесса

На термической ступени установки Клауса, чем выше температура, тем выше степень конверсии сероводорода в серу. В печи-реакторе оптимальная температура 1100-1300°C. В этом температурном интервале степень конверсии максимальна, а количество образующихся по побочным реакциям COS и CS2 незначительно.

На каталитической ступени наблюдается обратная зависимость конверсии от температуры: конверсия повышается с понижением температуры. Но в области низких температур скорости целевых реакций становятся очень малы, и поэтому для повышения скорости реакций здесь необходимо использовать катализаторы. Нижний температурный предел ограничивается точкой росы серы (температура конденсации серы 188 °C). На практике нижний температурный предел в каталитических конверторах устанавливают на уровне 204 °C, чтобы исключить возможность конденсации серы в порах катализатора.

Давление

На термической ступени установки Клауса чем ниже давление, тем выше степень конверсии сероводорода в серу, хотя в области низких давлений эта зависимость невелика. На каталитической ступени наоборот: повышение давления благоприятно влияет на выход серы. На практике в каталитических конверторах обычно поддерживается давление на уровне 0,012-0,017 МПа.

Время контакта

Увеличение времени контакта приводит к повышению выхода серы как на термической, так и на каталитической ступени. На термической ступени оно обычно составляет 1,5-3,0 с. В каталитических конверторах на практике время контакта принимают несколько выше теоретического, учитывая падение активности катализатора во времени.

Эффективность конденсаторов

Неполное извлечение серы в конденсаторах-коагуляторах приводит к повышенным потерям паров серы с хвостовыми газами и снижению конверсии сероводорода в серу.

Катализаторы

Эффективность работы установок Клауса сильно зависит от используемого катализатора, т.е. от его активности, устойчивости к сульфатации и способности ускорять реакции гидролиза COS и CS2. Важным показателем является механическая прочность, так как наличие пыли увеличивает гидравлическое сопротивление реактора и снижает производительность установки.

В качестве катализаторов обычно используют активную форму Al2O3 с добавками Na2O, Fe2O3, TiO2 и др.

 

2.3 Качество сырья, вспомогательных  материалов и готовой продукции

 

Сера используется для производства серной кислоты, сульфатов, гипосульфитов, дисульфида углерода и так далее, при производстве спичек, вулканизации резины, электронном плавлении и производстве зажигательных бомб; она используется в сельском хозяйстве для борьбы с паразитами и в производстве вина. Она также используется как отбеливающее средство для древесной массы и бумаги, текстиля и при сушке фруктов. Сера является компонентом шампуней против перхоти, связующим компонентом и наполнителем асфальта для покрытия дорог, электрическим изолятором и зародыше-образующим агентом в фотопленке.

Диоксид серы служит, в качестве промежуточного химического соединения при производстве серной кислоты, при производстве бумажной массы, крахмала, сульфитов и тиосульфатов. Он используется как отбеливающее средство для сахара, волокон, кожи, клеев и сахарного раствора; при органическом синтезе он используется для получения многочисленных веществ типа дисульфида углерода, тиофена, сульфонов и сульфонатов; он применяется как консервирующее средство в продовольственной и винодельческой промышленностях. В комбинации с аммиаком во влажной среде, она образует искусственные туманы сернистокислого аммония, используемые для предохранения зерновых культур от ночного холода. Двуокись серы используется как дезинфекционное средство на пивоваренных заводах, депрессант при флотации сульфидных руд, экстракционный растворитель при очистке нефти, детергент для керамических труб, и дубильное средство при выделке кожи.

Триоксид серы используется как промежуточное вещество в производстве серной кислоты и олеума для сульфирования, в частности, красок и красителей, и для производства безводной азотной кислоты и взрывчатых веществ. Триоксид серы продается под такими названиями как Сульфан и Триозул, и используется, прежде всего, для сульфирования органических кислот. Тетрафторид серы является фторирующим агентом. Гексафторид серы служит в качестве газообразного изолятора в электрических установках высокого напряжением. Фтористый сульфурил используется как инсектицид и фумигант. Гексафторид серы и триоксихлорфторид используются в изоляционном материале для систем с высоким напряжением.

Многие из этих составов используются в красильной, химической, кожевенной, фото, резиновой и тяжелой промышленностях. Пиросернистокислый натрий, трисульфит натрия, кислый сернистокислый натрий, сернокислый аммоний, серноватистокислый натрий, сернокислый кальций, диоксид серы, сернистокислый натрий и пиросернистокислый калий являются добавками, консервантами и отбеливающими агентами в пищевой промышленности. В текстильной промышленности трисульфит натрия и сернистокислый натрий применяются в качестве отбеливающих средств; сернокислый аммоний и сульфамат аммония используются для защиты от пожаров. Сернокислый аммоний и дисульфид углерода используются в производстве вискозного шелка, а серноватистокислый натрий и кислый сернистокислый натрий являются отбеливающими средствами для древесной массы и бумаги. Кроме того, сернокислый аммоний и серноватистокислый натрий применяются в качестве дубильных средств в кожевенной промышленности, а сульфамат аммония используется для защиты от возгорания древесины и обработки папиросной бумаги.