Автор: Пользователь скрыл имя, 23 Мая 2013 в 20:03, реферат
Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Ее мировое производство составляет около 150 млн. тонн в год. Серная кислота – самая дешевая из всех кислот, не дымит (почти не испаряется), в широком диапазоне температур находится в жидком состоянии, в концентрированном виде не разрушает черные металлы и в то же время является одной из самых сильных кислот.
Степени превращения, представляющие промышленный интерес (около 99%) достигаются при температурах 400-420оС. Так как давление не сильно влияет на хр, в промышленности процесс проводят при давлении, близком к атмосферному.
Взаимодействие диоксида серы с кислородом, как это следует из стехиометрического уравнения, является реакцией тримолекулярной – должны встретиться три молекулы для совершения акта взаимодействия. Энергия активации весьма велика и составляет более 300 кДж/моль SО3.
Это обстоятельство вынуждает применять катализатор, что ведет к изменению маршрута взаимодействия, снижению энергии активации и, следовательно, увеличению константы скорости реакции.
Применяемые катализаторы.
На оксидно-железном катализаторе ( )
энергия активации составляет Ек =160 кДж/моль. Катализатор характеризуется высокой температурой зажигания оС, и равновесная степень превращения SO2 хр ≈ 70%.
Для ванадиевых катализаторов с калиевым активатором ( ) суммарная скорость реакции выражается уравнением:
и кДж/моль. При оС и хр ≈ 99%.
Для наиболее активного платинового катализатора (металлическая платина)
где – равновесная концентрация
Порядок реакции и кДж/моль при Однако платина не нашла применения вследствие дороговизны и лёгкой отравляемости примесями обжигового газа, особенно мышьяком.
В настоящее время применяют катализатор, содержащий пятиоксид ванадия (~7%) и активатор К2О, носителями для создания развитой поверхности служат пористые алюмосиликаты или диоксид кремния.
В целом мы можем классифицировать окисление диоксида серы как простой, экзотермический, двусторонний смещаемый, гетерогенно-каталитический процесс.
Процесс катализа складывается из диффузионных и кинетических стадий. В крупных гранулах катализатора суммарная скорость процесса определяется диффузией реагентов в порах, но при размерах частиц не более 5 мм лимитирующей стадией является общий акт каталитического химического взаимодействия, т.е. процесс протекает с химическим торможением.
Основным типовым технологическим приемом для простого или сложного, экзотермического, двустороннего смещаемого процесса является его проведение в полочном реакторе при понижающейся от начала к концу контактирования (от слоя к слою катализатора) температуре. Температурный режим при этом приближен к линии оптимальных температур процесса.