Sulfat kislotasini kontakt usuli bilan ishlab chiqarishning klassik tizimi

XIV.4. KONTAKT BO‘LIMI TEXNOLOGIK TIZIMI.
O‘choq gazi kontakt bo‘limini tashqi issiqlik almashgichiga yuborilib, u erda 250-260^oS ga isib, so‘ng kontakt apparatini qatlamlari orasiga joylashtirilgan, issiqlik almashgichiga yuboriladi. U erda 450^oS gacha isib, kontakt apparatni 1, 2, 3 va 4 qatlamlarida oksidlanib, oltingugurt uch oksidga aylanib, so‘ng o‘choq gazi 380-420^oS atrofida angidridli sovutgichga yuborilib, 60^oS gacha sovutilib, uni tarkibidagi SO₃ ni absorbsiyalash uchun o‘choq gazi, yana quritish-absorbsiya bo‘limini oleum va monogidrat absorberiga yuboriladi.(14.3.-rasm).
XIV.5. OLTINGUGURT UCH OKSIDINI ABSORBSIYASI VA UNGA TA’SIR ETUVCHI OMILLAR.
Ma’lumki, sulfat kislotasi ishlab chiqarish uchun, umumiy tarzda, o‘choq gazi tarkibidagi oltingugurt uch oksidini suv bilan absorbsiyalash zarurdir:
SO_3(g) + H₂O_(c) H₂SO_4(c) + Q₁₇ (14.2.)
Bu reaksiya geterogen, amaliy qaytar va ekzotermik bo‘lgani uchun, Le-SHatel’e prinsipiga muvofiq sulfat kislotasi chiqishini oshirish uchun bosimni oshirib (chunki reaksiya xajm torayishi bilan ketganligi uchun), xaroratni pasaytirmoqlik kerak (chunki reaksiya ekzotermik bo‘lib, issiqlik chiqishi bilan boradi). Ammo, bu reaksiya amaliyotda to‘g‘ridan to‘g‘ri to‘liq ketmaydi, chunki reaksiya natijasida chiqayotgan katta issiqlik hisobiga suyuq sulfat kislota emas, balki kondensatsiyalanishi qiyin bo‘lgan sulfat kislota bug‘lari hosil bo‘lib, ular o‘choq gazi bilan xavoga chiqib ketadi. Bu esa atrof muhitni ifloslanishiga va sulfat kislotani yo‘qolishiga olib keladi. SHuning uchun, amaliyotda o‘choq gazi tarkibidagi SO₃ ni toza suv bilan emas, balki sulfat kislota eritmasi tarkibidagi suv bilan yutish keng qo‘llaniladi, garchand bu xolatda sulfat kislotasining chiqishi anchagina kamayib ketsa ham. Ishlab chiqarilayotgan sulfat kislotasining chiqishini oshirish bir qator eng qulay texnologik sharoitlarga bog‘liqdir.
Avvalom bor shuni ta’kidlash kerakki, absorbsiya jarayonida, o‘choq gazi tarkibidagi SO₃, dastavval, sulfat kislota eritmasida kondensatlanadi, so‘ng suv bilan reaksiyaga kirishib, kuchsiz sulfat kislota eritmasini hosil qilib, u esa absorber tepasidan berilayotgan sulfat kislota eritmasi bilan aralashib, natijada qushimcha sulfat kislota hosil qilib, uni konsentratsiyasini oshiradi. Bu fizik va kimyoviy jarayonlarning hammasida katta miqdorda issiqlik chiqadi.
SHuning uchun, o‘choq gazi tarkibidagi SO₃ ni to‘liq absorbsiyalanishi va uning tezligi bir qator omillarga bog‘liqdir: absorbsiya jarayonidagi temperaturaga, tepadan berilayotgan sulfat kislotani konsentratsiyasiga, o‘choq gazi bilan kislotaning uchrashish yuzasiga, o‘choq gazining chiziqlik tezligiga va xokazolarga bog‘liqdir. O‘choq gazi tarkibidagi SO₃ ni absorbsiyalash jarayonida temperatura qanchalik kichik bo‘lsa, SO₃ ni absorbsiyalanish darajasi shunchalik yuqori bo‘ladi. Xuddi shunday natijaga olib keladi, agarda absorberga berilayotgan sulfat kislotani konsentratsiyasini yuqori ko‘tarsak. Ammo, kislota konsentratsiyasi 98,3% H₂SO₄ ga etganda absorbsiyalanish darajasi eng yuqori bo‘lib, keyinchalik kislota konsentratsiyasini oshirishni yana davom ettirilganda, absorbsiyalanish darajasi kamayib ketadi. Bunga sabab shuki, absorberga berilayotgan sulfat kislota konsentratsiyasi 98,3% ga etganda, sulfat kislotasini suv bilan azeotrop aralashmasi hosil buladi, ya’ni suyuqlik tarkibi (98,3% H₂SO₄ + 1,7% H₂O) uning ustidagi bug‘ tarkibi (98,3% H₂SO_4(b) + 1,7% H₂O_(b)) ga teng bo‘lib qoladi, shuning uchun, suyuqlikdagi sulfat kislotasi konsentratsiyasi 98,3% dan oshiq bo‘lsa, bunday kislota bug‘i tarkibida sulfat kislota bug‘lari ko‘p bo‘lib, ular absorber pastidan berilayotgan o‘choq gazidagi SO₃ ni absorbsiyasiga xalaqit beradi va u chiqindi gaz bilan apparatdan olib chiqib ketilib, atmosfera havosida baland mo‘rining tepa cho‘qqisidan bir oz narida xavodagi suv bug‘i bilan birikib, sulfat kislotasini oq tumanini hosil qilib, SO₃ ning bir qismini yo‘qolishga olib keladi. Agarda absorberga berilayotgan sulfat kislota konsentratsiyasi 98,3% H₂SO₄ dan kichik bo‘lsa, u vaqtda bunday kislota ustida nisbatan H₂O bug‘lari ko‘p bo‘lib ular, o‘choq gazi tarkibidagi SO₃ bilan absorber ichidayoq kondensatlanishi kiyin bo‘lgan H₂SO₄ ok tumani hosil qilib, u mo‘rining bevosita cho‘qqisidan chiqib turadi, va bu xolatda ham o‘choq gazi tarkibidagi SO₃ ni bir qismini yo‘qolishiga olib keladi. SHunday qilib, absorberga beriladigan sulfat kislotaning eng qulay konsentratsiyasi nazariy jixatdan 98,3% H₂SO₄ dir, amaliyotda esa 97,8% dan 98,9% li sulfat kislota eritmasi 60^oSdan yuqori bo‘lmagan xaroratda ishlatiladi. Absorbsiya jarayoni ekzotermik bo‘lgani uchun, sulfat kislotasining absorberdan chiqishdagi konsentratsiyasi kirishdagiga qaraganda 0,5-1,0% gagina yuqori bo‘lishiga yo‘l qo‘yiladi, xolos. Absorber tepasidan berilayotgan sulfat kislota bilan pastdan berilayotgan o‘choq gazining uchrashish yuzasi qanchalik katta bo‘lsa, absorbsiya jarayoni shunchalik to‘liqroq va tezroq amalga oshadi. Uchrashish yuzasini oshirish uchun, odatda, xar xil shakl va o‘lchamdagi keramika, plastmassa, po‘lat va xokazolardan yasalgan jinslar ishlatiladi. Umumiy yuzani oshirish uchun jinslar hajmini oshirish kerak: bu vaqtda absorberlar o‘lchamlari va qolaversa ularni qiymatlari ham oshib, kislota tannarxi oshib ketadi. SHuning uchun, o‘choq gazini fiktiv chiziqli tezligini oshirish xisobiga SO₃ni absorbsiyalanish koeffitsentining o‘stirishga xarakat qilinadi, chunki quyidagi tenglamadan ko‘ringanidek.
K=K_o W^m (14.3.)
Bu erda: K-absorbsiya koeffitsenti, kg/m².soat.mm. simob ustuni; W-absorberdagi gazning fiktiv tezligi (absorber ichidagi jinslar e’tiborga olinmagan xolatda), m/sek.K₀-o‘choq gazi tezligi W=1m.sek bo‘lganidagi absorbsiyalanish koeffitsentiga teng doimiy sondir. m-daraja koeffitsienti: laminar rejimda 0,5 ga teng; turbulent rejimida 0,8 ga tengdir. Ammo o‘choq gazining fiktivli tezligi meyoridan oshirilganda, u aks ta’sir ko‘rsatib, absorberning gidravlik qarshiligini oshirishga va sachratqi tomchilarni o‘choq bilan birga absorberdan chiqib ketishiga olib keladi. Bunday xolat esa minora va absorberlar unumdorligini pasayishiga olib keladi:
P₂ = P₁ (W₂)² (14.4.)
W₁
Bu erda R₁, R₂,-lar mos ravishda W₁, W₂ chiziqli tezliklarga to‘g‘ri kelgan gidravlik qarshiliklardir. Bu tenglamadan ko‘rinadiki, gazning tezligi ikki marta oshirilganda, gidravlik qarshilik esa 4 marotaba ortar ekan.
XIV.6. OLTINGUGURT UCH OKSIDI ABSORBSIYASI TURLARI.
Bu turlarning xar xilligi, asosan iste’molchining talabidan kelib chiqadi, ya’ni istemolchiga ko‘poros moyimi yoki oleum ishlab chiqarish kerakmi. Bunday maxsulotlarni ishlab chiqarish uchun esa bir bosqichli yoki ikki bosqichli absorbsiya turi qo‘llaniladi, chunki oltingugurt uch oksidni bir bosqichli absorbsiyasi natijasida kuporos moyi, ikki bosqichli absorbsiyasi natijasida esa oleum ishlab chiqariladi (14.2.-rasm). Bir bosqichlik absorbsiyada tarkibida SO₃ gazi bor o‘choq gazi monogidratli absorberning pastki qismidan kirib, tepadan berilayotgan sulfat kislotasining 98,3 0,5% lik eritmasi (texnikada bunday konsentratsiyalik eritmani shartli ravishda sulfat kislota monogidrati, ya’ni oddiyroq qilib monogidrat deb yuritiladi va shundan monogidrat absorberi degan nom ham kelib chiqqan) bilan uchrashadi. Bu kislotaning miqdori shunday beriladiki, monogidrat absorberining pastki qismidan chiqayotgan kislotaning konsentratsiyasi yuqoridan berilayotganiga qaraganda 0,50% ga oshgan bo‘lsin. Bunday o‘rtacha 98,8% lik sulfat kislota quritish absorbsiya bo‘limining quritish minorasiga borilib, u erdagi kuchsiz sulfat kislota eritmasi bilan aralashib, kuporasi moyi hosil qiladi. Bir bosqichlik absorbsiyada birgina monogidrat absorberi ishlatilsa, ikki bosqichlik absorbsiyada esa 2ta ketma-ket o‘rnatilgan absorber ishlatiladi, ulardan birgina tarkibida o‘rtacha 18,5% ozod oltingugurt uch oksid bor bo‘lgan oleum, ikkinchisiga esa sulfat kislota monogidrati, ya’ni 98,3% H₂SO₄ eritmasi beriladi. SHuni ta’kidlash kerakki, ikki bosqichli absorbsiyada, o‘choq gazi avval oleumli absorberga, so‘ng esa monogidratli absorberga yuboriladi. Aksincha bo‘lishi mumkin emas, chunki u holda monogidrat absorberidan oleum absorberiga kirayotgan o‘choq gazi tarkibidagi ma’lum miqdorda suv bug‘i paydo bo‘lib, (bu suv bug‘i azeotrop tarkibiga ega bo‘lgan sulfat kislotaning bug‘ qismidan o‘tadi), oleumli absorberning tepasidan berilayotgan oleumning konsentratsiyasini pasaytirib yuboradi. SHunday qilib, oleumli absorberda ham undan chiqayotgan oleumni tarkibida ozod SO₃ miqdori, faqat 0,5%ga, ya’ni 19,0-19,5% gacha o‘sishiga yo‘l qo‘yiladi, chunki oleumli absorberda ham ekzotermik jarayonilar ketib, qanchalik oleumning konsentratsiyasi oshib natijada ko‘proq issiqlik chiqib, bu esa absorbsiya jarayoniga aks ta’sir etadi. Kuchli oleum tarkibiga sulfat kislota monogidrati qushib, oleumni konsentratsiyasi avvalgi xolatiga keltiriladi. Monogidrat tarkibiga ega quritish minorasida hosil bulayotgan kuchsiz sulfat kislota, ayrim xolatlarda esa suv ham qo‘shib, ular konsentratsiya va xaroratlari barqaror xolatlarga keltiriladilar.
Nazorat savollari:
1. Kontakt usuli bilan klassik tizim bo‘yicha sulfat kislota olish
qanday asosiy bo‘limlardan iborat?
2. O‘choq bo‘limi nima uchun hizmat kiladi?
3. YUvish bo‘limida o‘choq gazi nimalardan va qanday tozalanadi?
4.Oltingugurt 3 oksidi absorbsiyasiga qanday omillar ta’sir etadi?