Które z urządzeń opisano oznaczeniem 2a i 2b na schemacie instalacji absorpcji SO3?
A. Wieże absorpcyjne.
B. Reaktory radialne.
C. Wieże ekstrakcyjne.
D. Konwertery rurowe.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2015 (arkusz A.06-X-15.05).
Oznaczenia 2a i 2b odnoszą się do wież absorpcyjnych, czyli aparatów, w których gazowy SO₃ jest pochłaniany przez stężony kwas siarkowy. W praktyce produkcji H₂SO₄ nie wprowadza się SO₃ bezpośrednio do wody, bo reakcja jest bardzo gwałtowna i tworzy się trudna do opanowania mgła kwasu siarkowego. Dlatego stosuje się absorpcję w kwasie o odpowiednim stężeniu, często około 98–99%, a powstający układ może dawać oleum albo kwas o wymaganym stężeniu. Wieże absorpcyjne są zwykle wypełnione elementami zwiększającymi powierzchnię kontaktu gaz-ciecz, a kwas jest rozprowadzany od góry, natomiast gaz płynie najczęściej przeciwprądowo. Moim zdaniem to jeden z tych elementów instalacji, który łatwo rozpoznać po funkcji: skoro etap dotyczy absorpcji SO₃, to szukamy aparatu do intensywnego kontaktu faz, a nie reaktora. Dobra praktyka przemysłowa wymaga tu kontroli temperatury, stężenia kwasu, spadku ciśnienia na wypełnieniu oraz skuteczności odkraplaczy. Ważne są też materiały odporne na korozję i szczelność instalacji, bo opary kwasu są bardzo agresywne. W schematach technologicznych takie wieże mogą występować jako absorpcja pośrednia i końcowa, więc oznaczenia 2a i 2b dobrze pasują właśnie do dwóch wież absorpcyjnych pracujących w układzie kontaktowym.
W tym pytaniu łatwo pomylić różne aparaty, bo w instalacjach chemicznych wiele urządzeń wygląda na schemacie dość podobnie: kolumna, zbiornik pionowy, wymiennik, reaktor. Trzeba jednak patrzeć na rolę w procesie. Wieże ekstrakcyjne służą do rozdziału składników między dwie niemieszające się ciecze, na przykład fazę wodną i organiczną. To jest zupełnie inna operacja jednostkowa niż pochłanianie gazowego SO₃ w kwasie siarkowym. Samo słowo wieża nie wystarcza, żeby uznać odpowiedź za dobrą, bo liczy się mechanizm wymiany masy i rodzaj faz biorących udział w procesie. Reaktory radialne kojarzą się raczej z katalitycznym etapem utleniania SO₂ do SO₃, gdzie gaz przepływa przez złoże katalizatora, często pięciotlenku wanadu V₂O₅. Tam zachodzi reakcja chemiczna, a nie typowa absorpcja produktu gazowego w cieczy. Konwertery rurowe również należą bardziej do aparatów reakcyjnych lub układów, gdzie istotna jest wymiana ciepła i przepływ przez rury, więc nie opisują właściwego etapu pochłaniania SO₃. Typowy błąd myślowy polega na tym, że ktoś widzi instalację kwasu siarkowego i od razu wybiera reaktor albo konwerter, bo pamięta proces kontaktowy. A tu pytanie dotyczy konkretnego fragmentu absorpcji, czyli miejsca, gdzie SO₃ przechodzi z fazy gazowej do ciekłej. Z mojego doświadczenia najlepiej zapamiętać to przez analizę strumieni: jeśli do aparatu wchodzi gaz z SO₃ i obiegowy stężony H₂SO₄, a celem jest otrzymanie kwasu lub oleum, to jest to wieża absorpcyjna. W dokumentacji technicznej i na schematach PFD/P&ID właśnie takie rozumowanie jest najbezpieczniejsze.