Контактное окисление оксида серы (IV)

Реакция окисления

SO₂ + ¹/₂ O₂ SO₃

протекает с уменьшением объема и выделением тепла.

Температура. Выбор температурного режима, обеспечивающего высокую скорость и выход обратимой экзотермической реакции, довольно сложен, так как изменение температуры противоположным образом влияет на величину равновесного выхода продукта и скорость превращения SO₂ в SO₃. Налицо противоречие между кинетикой и термодинамикой процесса.

Процесс окисления SO₂ в SO₃ обратимый, экзотермический, поэтому для получения 100%-го выхода оксида серы (VI) необходима температура не выше, чем 400 - 425°С. Однако скорость процесса при этой температуре мала даже при наличии катализатора

Для обеспечения и высокой интенсивности процесса, и высокого выхода необходимо проводить окисление оксида серы (IV) при переменных условиях (режим работы по Линии Оптимальных Температур - ЛОТ).

На рис.2.3.3 приведен график зависимости равновесного и практического выхода от температуры при различных временах контактирования. С увеличением времени контактирования максимум на кривых смещается в сторону более низких температур. Кривую, соединяющую максимумы на различных кривых, называют линией оптимальных температур.

ЛОТ – это режим проведения процесса с понижением температуры и увеличением времени контактирования. При проведении процесса по линии оптимальных температур окисление оксида серы (IV) протекает с максимально возможными скоростями в каждый момент. Понижение температуры к концу процесса с 600 до 400°С позволяет получить высокий выход продукта при достаточной производительности процесса. Схема организации этого процесса приведена на рис.2.3.4

Рис.2.3.3 Зависимость выхода продукта η от температуры при различном времени контактирования.

Рис.2.3.4 Диаграмма η – t пятиступенчатого процесса контактирования с промежуточным теплообменом.

Этиловый спирт получают прямой гидратацией этилена:

С₂Н₄ + Н₂О С₂Н₅ОН + Q (6.1.)

Помимо основной реакции, протекают побочные:

2С₂Н₄ + Н₂О = (С₂Н₅)₂О + Q (6.2.)

С₂Н₄ + Н₂О = С₂Н₄О + Н₂ - Q (6.3.)

процесс получения этанола: сложный, обратимый, экзотермический. Чтобы сдвинуть равновесие в сторону гидратации этилена необходимо понижение температуры и повышение давления, так как процесс идет с уменьшением числа молей.