ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Способы производства серной кислоты

В летописи X в. упоминается о серной кислоте, где ее называют «купоросным маслом». Источником этого на­звания служил способ получения маслянистой жидкости сухой перегонкой железного купороса. Серную кислоту получали в небольших количествах (в основном для ме­дицинских целей) в XV в. путем нагревания смеси серы и сслигры в больших сосудах, стенки которых смачивали водой.

В XVIII в. в Англии был построен первый сернокис­лотный завод. Выделяющиеся при нагревании смеси серы и селитры газы поглощались водой с образованием сер­ной кислоты в свинцовых камерах, поэтому способ полу­чил название камерного. Первая камерная система в на­шей стране была пущена в 1806 г. В начале XX в. вместо свинцовых камер стали в промышленных масштабах при­менять башни с насадкой; такой способ производства серной кислоты с использованием окислов азота стали называть башенным. Камерные системы были вытесне­ны башенными вследствие малой их интенсивности, низ­кой концентрации получаемой кислоты (около 65% H2SO4), большого расхода на строительство камер дефи­цитного материала — свинца, а также необходимости в больших помещениях.

Получение серной кислоты в камерных и башенных системах является нитрозным процессом.

В 1831 г. англичанином П. Филипсом был предложен метод непосредственного окисления сернистого ангидри­да кислородом на платиновом катализаторе. Это и по­ложило начало контактному способу получения серной кислоты. Однако широкое распространение нового спо­соба долгие годы тормозилось главным образом из-за того, что не были установлены причины отравления пла­тинового катализатора. В начале XX в. эта проблема была решена Р. Книтчем (в Германии), он же разрабо­тал метод очистки обжигового сернистого газа от вредных примесей в промышленных условиях. В результате этих работ контактный способ производства серной кислоты получил широкое распространение.

(^Контактным способом получают концентрированную серную кислоту и олеум (раствор трсхокиси серы в сер­ной кислоте), необходимые для многих потребителей. Другое важное достоинство этого способа — в возможно­сти получения очень чистой кислоты, требующейся, в частности, для текстильной промышленности^!Так как башенная кислота содержит около 75% H2S04, примеси окислов азота и значительный твердый остаток, она не может конкурировать с контактной серной кислотой. По­этому в настоящее время около 80% всей получаемой в мире серной кислоты производят контактным способом.

Сернистый ангидрид S02 для производства серной кислоты получают обжигом серы или природных соеди­нений ее с металлами. Например, при обжиге серного

Колчедана FeS2 происходит окисление железа и образу­ется сернистый ангидрид:

4FeS2-f 11 02-v2Fe203 + 8S02 (1)

Для получения серной кислоты необходимо предвари­тельно окислить сернистый ангидрид до серного ангид­рида. Однако, как уже упоминалось, реакция окислення идет очень медленно и ее ускоряют или путем примене­ния катализатора (контактный способ) или путем исполь­зования окислов азота в качестве передатчиков кислоро­да (нитрозный способ).

В нитрозном способе для окисления S02 применяют эквимолекулярную смесь N0 и N02 (N203 — азотистый ангидрид).

Отдавая свой кислород сернистому ангидриду, N02 и N2O3 восстанавливаются до окиси азота N0. Окись азо­та окисляется далее кислородом воздуха вновь до N02, и смесь NO и N02 возвращается в процесс. При помощи химических реакций нитрозный процесс может быть вы­

Ражен следующим образом:

TOC \o "1-3" \h \z S02-bN02 + H20^H2S04-|-N0 (2)

S02 - j - N203 -)- H20 H2S04 - f - 2N0 (3)

2N0+02^2N02 (4)

N02-j-N0^N203 (5)

• Существенным недостатком башенной системы явля­ются потери окислов азота из-за неполного возвращения их в процесс. Чтобы восполнить эти потери, в башенную систему вводят азотную кислоту HN03, которая при раз­ложении дает окислы азота. Расход 100%-ной азотной кислоты составляет 10—15 кг на 1 т получаемой башен­ной кислоты, что существенно увеличивает ее себестои­мость. Выброс в атмосферу окислов азота, происходящий при работе башенной системы, загрязняет окружающую среду, и поэтому недопустим. Присутствие в отходящих газах двуокиси азота придает газу рыжевато-бурую ок­раску, поэтому отходящие газы башенных систем назы­вают «лисий хвост».

Сущность контактного способа состоит в том, что сернистый ангидрид окисляется до серного в присутствии катализатора при высокой температуре (440—550°С). Реакция идет с выделением тепла:

2S02 +02;Ј2S03+Q (6)

Поэтому для поддержания в контактном аппарате нуж­ной температуры не требуется затрачивать топлива, т. е. процесс окисления на катализаторе сернистого ангидри­да до серного автотермичен.

Образующийся серный ангидрид приводится в сопри­косновение с 98,3%-ной серной кислотой. При этом сер­ный ангидрид взаимодействует с водой, содержащейся в кислоте, и концентрация кислоты повышается. Для поддержания концентрации поглощающей кислоты на уровне 98,3% в систему добавляют воду. Если подачу воды ограничить, то увеличение концентрации кислоты будет продолжаться и превысит 100%. В этом случае сер­ная кислота содержит, как принято говорить, свободный серный ангидрид. Такая кислота называется олеумом (или «дымящей» серной кислотой). Состав олеума можно записать формулой H2S04-nS03. Коэффициент п указы­вает количество серного ангидрида, растворенного в сер­ной кислоте, и выражается обычно в массовых долях, вы­раженных в процентах. В промышленности выпускают олеум с содержанием свободного серного ангидрида 18,5—20%. Добавляя к олеуму воду, можно получить кислоту любой концентрации. Это особенно ценно при необходимости перевозить серную кислоту на далекие расстояния.

В качестве катализатора сейчас используют ванадие­вый, заменивший применявшийся ранее платиновый. Ванадиевый катализатор (ванадиевая контактная масса) более стоек по отношению к ядам, содержащимся в га­зах и отравляющим контактную массу, а кроме того, он намного дешевле платинового.

ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Обжиг серного колчедана

Обжигом называют процесс горения колчедана с по­лучением сернистого газа. Это сложный химический процесс, состоящий из ряда последовательно и одно­временно идущих реакций. При обжиге колчедана вначале происходит термиче­ское разложение дисульфида железа …

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Экономическую эффективность предприятия опреде­ляют три основных показателя: удельные капитальные затраты, себестоимость продукции и производительность труда. Эти показатели связаны между собой и зависят от производительности системы (одной технологической линии), ее технологического …

Электрический способ осаждения пыли

Аппараты для электрической очистки называются электрофильтрами. В электрофильтрах газ пропускает­ся между двумя электродами, один из которых заземлен (осадительный электрод), а другой соединен с отрица­тельным полюсом (коронирующий электрод). Около ко- ронирующего …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.