Окисления сернистого газа до оксида серы 6

Процесс окисления сернистого газа ( $S{O}_2$) до серного ангидрида ( $S{O}_6$ — некорректная запись, химически верная формула $S{O}_3$) является ключевой стадией в производстве серной кислоты контактным способом. Химизм процесса Реакция взаимодействия диоксида серы с кислородом описывается следующим термохимическим уравнением: $2S{O}_2+O_{2}2S{O}_3+Q$Данная реакция характеризуется тремя основными признаками:

• Обратимость: процесс не идет до конца и стремится к равновесию.
• Экзотермичность: протекает с выделением тепла ( $Q\approx 197$ кДж). Уменьшение объема: из трех молекул газа образуются две.

Оптимальные условия протекания Для достижения максимального выхода продукта ( $S{O}_3$) необходимо смещать равновесие вправо в соответствии с принципом Ле Шателье:

1. Температурный режим: Поскольку реакция экзотермическая, понижение температуры смещает равновесие в сторону продукта. Однако при низких температурах скорость реакции слишком мала. На практике используют диапазон 400–600°C.
2. Давление: Повышение давления благоприятствует выходу $S{O}_3$, так как объем продуктов меньше объема исходных веществ. Однако в промышленности чаще используют атмосферное давление, увеличивая концентрацию кислорода для удешевления процесса. Катализатор: Без катализатора скорость реакции ничтожна даже при нагревании. В современном производстве используют оксид ванадия(V) ( $V_2{O}_5$) с добавками оксидов щелочных металлов.

Технологическая схема (Контактный метод) Процесс осуществляется в контактном аппарате, который устроен следующим образом:

• Слои катализатора: Газовая смесь проходит через несколько слоев катализатора (обычно 4–5 полок).
• Промежуточное охлаждение: Так как при прохождении через слой катализатора газ сильно нагревается (что мешает равновесию), между полками устанавливают теплообменники для охлаждения смеси до оптимальной температуры.
• Очистка: Перед подачей в контактный аппарат сернистый газ тщательно очищают от пыли, влаги и «каталитических ядов» (особенно соединений мышьяка), которые могут вывести катализатор из строя.

Механизм действия катализатора Катализ в данном процессе является гетерогенным. Считается, что процесс проходит через стадию образования промежуточных соединений:

1. $V_2{O}_5+S{O}_{2}2V{O}_2+S{O}_3$ $2V{O}_2+1/2O_2{V}_2{O}_5$

Таким образом, оксид ванадия переносит кислород на молекулу сернистого газа, постоянно регенерируясь. Степень превращения При соблюдении технологического режима (двойное контактирование и двойная абсорбция — ДКДА) степень окисления $S{O}_2$ в $S{O}_3$ достигает 99,5–99,8%, что минимизирует выбросы вредных веществ в атмосферу. Я могу составить подробное описание следующего этапа производства — абсорбции полученного оксида серы (VI) серной кислотой. Хотите продолжить?