Сировина для сірчаної кислоти і методи її

0 40 80 20 60 100

Розглянуті властивості сірчаної кислоти необхідно враховувати як при виборі технологічного режиму процесу, так і при проектуванні окремих апаратів, трубопроводів і т. Д. Наприклад, при розміщенні цеху на відкритому майданчику необхідно передбачити теплоізоляцію трубопроводів, по яких циркулюють розчини сірчаної кислоти, що мають досить високі температури кристалізації. Облік діаграми фазового рівноваги пари і рідини дозволяє правильно вибрати умови проведення стадії абсорбції триоксид сірки, що забезпечують високий ступінь абсорбції та запобіжні побічні явища, такі, наприклад, як освіта сірчанокислотного туману.

СИРОВИНА ДЛЯ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ І МЕТОДИ ЇЇ

Вихідними реагентами для отримання сірчаної кислоти можуть бути елементна сірка і сірковмісні сполуки, з яких можна отримати або сірку, або діоксид сірки

Традиційно основними джерелами сировини є сірка і залізний (сірчаний) колчедан. Близько половини сірчаної кислоти отримують з сірки, третина - з колчедану. Значне місце в сировинному балансі займають гази кольорової металургії, що містять діоксид сірки.

У той же час гази - найбільш дешеву сировину, низькі оптові ціни і на колчедан, найбільш же дорогим сировиною є сірки. Отже, для того щоб виробництво сірчаної кислоти з сірки було економічно доцільно, повинна бути розроблена схема, в якій вартість її переробки буде істотно нижче вартості переробки колчедану або газів, що відходять.

Отримання сірчаної кислоти включає кілька етапів. Першим етапом є отримання діоксиду сірки окисленням (випалюванням) серосодержащего сировини (необхідність в цій стадії відпадає при використанні в якості сировини газів, що відходять, так як в цьому випадку випал сульфідів є однією з стадій інших технологічних процесів). Наступний етап - перетворення оксиду сірки (IV) в оксид сірки (VI). Цей окислювальний процес характеризується дуже високим значенням енергії активації, для зниження якої необхідно, як правило застосування каталізаторів. Залежно від того, як здійснюється процес окислення SO2 в SO3, розрізняють два основні методи отримання сірчаної кислоти.

У контактному методі отримання сірчаної кислоти процес окислення SO2 в SO3 проводять на твердих каталізаторах.

Триоксид сірки переводять в сірчану кислоту на останній стадії процесу - абсорбції триоксид сірки, яку спрощено можна представити рівнянням реакції:

SO3 + H2Oà H2SO4

При проведення процесу по нітрозному (баштовому) методу в якості переносника кисню використовують оксиди азоту.

Окислювання діоксиду сірки здійснюється в рідкій фазі і кінцевим продуктом є сірчана кислота:

SO2 + N2O3 + H2O à H2SO4 + 2NO

В даний час в промисловості в основному застосовують контактний метод отримання сірчаної кислоти, що дозволяє використовувати апарати з більшою інтенсивністю.

КОНТАКТНИЙ МЕТОД ОТРИМАННЯ СІРЧАНОЇ

Розглянемо процес отримання сірчаної кислоти контактним методом з двох видів сировини: сірчаного (залізного) колчедана і сірки.

Першою стадією процесу є окислення сировини з отриманням обжигового газу, що містить діоксид сірки. Залежно від виду сировини протікають екзотермічні хімічні реакції випалу:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (I)

S + O2 à SO2 (II)

При протіканні реакції (I) крім газоподібного продукту реакції SO2 утворюється твердий продукт Fe2O3, який може бути присутнім в газовій фазі у вигляді пилу. Колчедан містить різні домішки, зокрема сполуки миш'яку і фтору, які в процесі випалу переходять в газову фазу. Присутність цих сполук на стадії контактного окислення діоксиду сірки може викликати отруєння каталізатора. Тому реакційний газ після стадії випалу колчедану повинен бути попередньо спрямований на стадію підготовки до контактного окислення (друга стадія), яка крім очищення від каталітичних отрут включає виділення парів води (осушку), а також отримання побічних продуктів (Se і Te).

Якщо випалювальних газ отримують спалюванням сірки, то відпадає необхідність очищення від домішок. Стадія підготовки включатиме лише осушення газу та утилізацію теплоти.

На третій стадії протікає оборотна екзотермічна хімічна реакція контактного окислення діоксиду сірки:

SO2 + 1 / 2O2 ↔ SO3 (III)

Остання стадія процесу - абсорбція триоксид сірки концентрованої сірчаної кислотою або олеум.

Найважливішим завданням у виробництві сірчаної кислоти є підвищення ступеня перетворення SO2 в SO3. Крім збільшення продуктивності щодо сірчаної кислоти виконання цього завдання дозволяє вирішити і екологічні проблеми - знизити викиди в навколишнє середовище шкідливого компонента SO2.

Підвищення ступеня перетворення SO2 може бути досягнуто різними шляхами. Найбільш поширений з них - створення схем подвійного контактування і подвійний абсорбції (ДКДА).