Sulfat kislotasini kontakt usuli bilan ishlab chiqarish. Reja

6. SVD kontakt massasini tayyorlashning texnologik sxemasi.

SVD vanadiyli kontakt massa quruq usulda tayyorlanadi, uning tarkibiga kaliy pirosulfat — K₂S₂O₇ kiradi va u V₂O₅ K₂S₂O₇ tarzida faol kompleks hosil qiladi. Shuning uchun bu massani sulfit angidrid bilan to‘yintirish talab etilmaydi.

SVD kontakt massasini tayyorlashning texnologik sxemasi quyidagilardan iboratdir (8-rasm).

8-rasm. SVD kontakt massasini ishlab chiqarish sxemasi: 1,2—sharli tegirmon; J—aralashtirgich; 4—qoliplash mashinasi; 5—tunnelli quritgich; b—kuydirish barabani; 7—chayqaluvchi elak.

Boshlang‘ich materiallar: infuzor tuproq (diatomit), vanadiy (V)-oksid, gips va kaliy bisulfit — sharli tegirmonlar (1) va (2) da maydalanadi va aralashtirgich (3) ga uzatiladi, u yerga kerakli miqdordagi suv ham kiritiladi. Aralashtirgichda hosil bo‘ladigan suspenziya qoliplash mashinasi (4) ga uzatiladi, unda talab etiladigan — donador yoki halqasimon massa olinadi. Xom kontakt massa pech (5) da quritiladi, so‘ngra o‘txona gazlari bilan qizdiriladigan baraban (6) da 500—700°C haroratda kuydiriladi.

SVD massasi yuqori mexanik mustahkamlikka ega bo‘lib, BAV kontakt massasidan bir necha marta arzondir.
SVD donachalari to‘q jigarrang bo‘ladi; to‘kma massasi 570—600 g/l, issiqlik sig‘imi 1,05 J/(g-grad). Standart sharoitlardagi (485°C harorat va 4000 soat^-1 hajmiy tezlikda) katalitik faolligi 86% dan kam emas, termik ishlovdan so‘ng esa 83% dan kam emas. Donadorlangan SVD kontakt massasining o‘rtacha diametri 3,5 mm, halqasimon kontakt massaning diametri 8—12 mm, ichki diametri 2,5—4,5 mm, balandligi esa 8—12 mm.
SVD katalizatorining taxminiy tarkibi:
V₂O₅ 2,7K₂O 0,6SO₃ 0,7CaO 25SiO₂ bo‘ladi.
Harorat ortishi bilan vanadiyli kontakt massa faolligining pasayishiga olib keladigan sabablar hozircha aniqlanmagan. Faqatgina bunda harorat ko‘tarilishi natijasida kontakt massa tarkibiga kiruvchi kaliy qum bilan ta’sirlashishi natijasida kaliyning bir qismi faol kompleks V₂O₅ K₂S₂O₇ tarkibidan chiqadi degan taxminni aytish mumkin. Buning natijasida kompleks buziladi, massadan vanadiy(V)- oksid ajraladi, kontakt massaning faolligi pasayadi.
Keyingi paytlarda birmuncha termik barqaror kontakt massalar ishlab chiqarila boshlandi, ularning faolligi 650—670°C haroratda ham kamaymaydi. Vanadiyli kontakt massaning termik barqarorligini oshirish uni tayyorlashda kaliy xlorid miqdorini ko‘paytirish hisobiga amalga oshiriladi. Bunda kaliy xlorid keyinchalik kaliy pirofosfatga aylanadi. Bu esa, hatto, kaliyning bir qismi qum bilan bog‘lansa-da, faol shakldagi vanadiyning saqlanishiga olib keladi.
Kontakt massa sifatining asosiy eng muhim ko‘rsatkichi yondirish harorati hisoblanadi, buning natijasida katalizatorning tezlik bilan qizishi boshlanadi. Vanadiyli kontakt massaning yondirish harorati nafaqat katalizator turiga, balki gazli aralashma tarkibiga ham bog‘liq. U gazdagi kislorod miqdori kamayishi bilan ortadi. Ishlab chiqarish jihozlarida vaqt o‘tishi bilan vanadiyli kontakt massaning yondirish harorati ortadi, shuning uchun gaz harorati katalizatorning birinchi qatlamiga kirishda asta-sekin ortadi.
Ishlab chiqarish jihozlarida vanadiyli kontakt massa faolligi asta- sekin pasayib boradi. Shuning uchun har 3—5 yilda katalizator to‘la yoki qisman almashtiriladi. Yaxshi tozalangan gaz bilan yoki barqaror harorat rejimida ishlanganda vanadiyli kontakt massa faolligi ancha uzoq muddatgacha (10—15 yilgacha) saqlanadi. Kontakt massani tushirib olishdan oldin kontakt jihoziga 20—30 soat mobaynida 400°C haroratda havo purkaladi. Massadan SO₃ to‘la ajralib chiqib bo‘lgandan so‘ng, havoning harorati pasaytiriladi, kontakt jihozi sovitiladi va kontakt massa chiqarib olinadi. Aktivligi pasaygan vanadiyli kontakt massa uni tayyorlovchi zavodga yuboriladi va u yerda yangi katalizator tayyorlash uchun eski kontakt massadagi vanadiy (V)-oksid ajratib olinadi. Kontakt massani qisman yangilashda, kontakt jihozidagi kontakt massaning maydalangan qismi ajratib olinadi, qolgan qismi esa katalizator qatlamining o‘rta qismiga solinadi. Katalizatorning birinchi va oxirgi qatlamiga yangi kontakt massa solinadi, bunda katalizatorning birinchi qatlami past yondirish haroratiga ega bo‘ladi, yuqori qatlami esa yuqori umumiy kontaktlanish darajasini ta’minlaydi.
Kontakt massa gazning o‘tishida nisbatan yuqori gidravlik qarshilik (kontakt bo‘linmasi umumiy gidravlik qarshiligining qariyb yarmini) hosil qiladi. Vaqt o‘tishi bilan massaning qarshiligi uning ifloslanishi va kuyishi hisobiga ortadi. Kontakt massa gidravlik qarshiligini kamaytirish uchun uni yirik donador, tabletka, halqa va hokazo tarzida tayyorlanadi.
Ma’lumki, kontakt massaning katalitik faolligi katalizatorni zaharlaydigan kontakt zaharlari deb ataluvchi oz miqdordagi moddalarning ishtirokda pasayadi. Vanadiyli kontakt massa platinali katalizatorga nisbatan kontakt zaharlari ta’siriga anchagina chidamlidir, lekin shunday bo‘lsa-da, kuyundi gazi tarkibidagi qo‘shimchalar ishtirokida uning faolligi sezilarli darajada pasayadi.
Vanadiyli kontakt massa faolligini, asosan, mishyak birikmalari (asosan, As₂O₅) pasaytiradi. 550°C dan yuqori haroratda V₂O₅ As₂O₅ tarkibli uchuvchan birikma tarzida kontakt massadan yo‘qotiladi. Bu birikma kontakt massaning keyingi qatlamiga yopishib, quyqa hosil qiladi. Shu tufayli katalizator faolligi keskin pasayadi.
Suv bug‘i sulfat kislota kondensatsiyalanishidan yuqori haroratda vanadiyli kontakt massa faolligiga sezilarli darajada ta’sir ko‘rsatmaydi. Past haroratda esa suv bug‘i va sulfat angidriddan hosil bo‘lgan sulfat kislotaning kondensatsiyalanishi va uning katalizatorni yemirishi natijasida kontakt massa faolligi pasayadi.
Normal kontaktlanish haroratida gaz tarkibida bo‘ladigan CO, CO₂, H₂S, CS₂, NH₃, NO, S va Se bug‘lari va boshqa moddalar vanadiyli kontakt massa faolligining sezilarli darajada pasayishiga olib kelmaydi. Past haroratda (masalan, jihozni ishga tushirish yoki to‘xtatishda) ularning ayrimlari vanadiy (V)-oksidni ma’lum darajada qaytarishi mumkin, bu esa kontakt massa tarkibining o‘zgarishiga olib keladi.
Ftor birikmalari (HF va SiF₄) ham vanadiyli kontakt massa­ning buzilishiga va uning faolligining pasayishiga sabab bo‘ladi. Shuning uchun kontakt jihoziga beriladigan gaz tarkibidagi ftor yetarli darajada kam bo‘lishi lozim.