Контактное окисление диоксида серы
    Реакция (III) окисления диоксида серы характеризуется очень высоким значением энергии активации и поэтому практическое ее осуществление возможно лишь в присутствии катализатора.
    В промышленности основным катализатором окисления SO2 является катализатор на основе оксида ванадия V2O5 (ванадиевая контактная масса). Каталитическую активность в этой реакции проявляют и другие соединения, прежде всего платина. Однако платиновые катализаторы чрезвычайно чувствительны даже к следам мышьяка, селена, хлора и других примесей и поэтому постепенно были вытеснены ванадиевым катализатором.
    Каталитическую активность проявляет также оксид железа(III) Fe2O3, однако лишь в области высоких температур. Каталитической активностью Fe2O3, входящего в состав огарка можно объяснить наличие в обжиговом газе, выходящем из печей КС, небольших количеств триоксида серы.
    Скорость реакции и вид кинетического уравнения зависит от типа применяемого катализатора. В промышленности применяют в основном ванадиевые контактные массы БАВ, СВД, СВС, ИК, в составе которых ~ 8% V2O5, нанесенного на пористый носитель.
    Скорость каталитического окисления диоксида серы на ванадиевом катализаторе описывается уравнением:
    
    dxso2 kp 1-xso2 x?so2
    = · ?- (1.1),
    d? a 1-0,2xso2 pK?p(1-xso2)?
    
    b - 0,5axso2
    где ? = ; xso2 - степень превращения;
    1 - 0,5axso2 ? - время контактирования;
    k - константа скорости прямой реакции; Kp - константа равновесия реакции (III); р - давление.
    Для упрощенных расчетов можно пользоваться уравнением Борескова:
    0,8
    dcso2 cso2 - cso2· e
    ?rso2 = - = k co2 (1.2)
    d? cso3
    Из уравнений (1.1) и (1.2) следует, что скорость реакции зависит от степени приближения к равновесию и как функция температуры проходит через максимум (с ростом температуры растет константа скорости прямой реакции и уменьшаются константа равновесия и равновесная степень превращения).
    Скорость реакции повышается с ростом концентрации кислорода, поэтому процесс в промышленности проводят при его избытке.
    Так как реакция окисления SO2 относится к типу экзотермических, температурный режим ее проведения должен приближаться к линии оптимальных температур. На выбор температурного режима дополнительно накладываются два ограничения, связанные со свойствами катализатора. Нижнем температурным пределом является температура зажигания ванадиевых катализаторов, составляющая в зависимости от конкретного вида катализатора и состава газа 400 - 440?C. Верхний температурный предел составляет 600 - 650?C и определяется тем, что выше этих температур происходит перестройка структуры катализатора и он теряет свою активность.
    В диапазоне 400 - 600?C процесс стремятся провести так, чтобы по мере увеличения степени превращения температура уменьшалась.
    Одна из важнейших задач стоящих перед сернокислой промышленностью, - увеличение степени превращения диоксида серы и снижения его выбросов в атмосферу. ............