- Основные стадии производства серной кислоты
- Основные стадии получения диоксида серы
- Библиографическая ссылка
- Значение и применение серной кислоты
- Осушка обжигового газа
- Очистка обжигового газа от пыли
- Получение диоксида серыso2
- Принципиальная схема производства серной кислоты из железного колчедана
- Промышленные сорта серной кислоты
- Репетитор по химии и биологии: конспекты. производство серной кислоты
- Свойства серной кислоты
- Специальная тонкая очистка печного газа
- Способы получения серной кислоты
- Сырьевые источники для производства серной кислоты
Основные стадии производства серной кислоты
Серную кислоту получают из различных видов сырья. Общим для каждого вида сырья является то, что сначала получают диоксид серы SO2, затем его окисляют до SO3, после чего при абсорбции водой образуется серная кислота. Кроме того, в производстве обязательна очистка отходящих газов.
Таким образом, можно выделить четыре основных стадии производства серной кислоты:
- получение SO2;
- окисление SO2 с целью получения SO3;
- абсорбция SO3, приводящая к образованию H2SO4;
- очистка отходящих газов.
Основные стадии получения диоксида серы
Уравнение химической реакции получения диоксида серы.
4FeS2 11O2 = 2Fe2O3 8SO2
Основные процессы (стадии) получения диоксида серы:
- сушка флотационного колчедана;
- обжиг колчедана;
- охлаждение обжигового газа;
- очистка обжигового газа от пыли;
- специальная очистка (промывка);
- осушка газа.
В соответствии с указанной последовательностью самостоятельно составьте принципиальную схему получения диоксида серы из флотационного колчедана и объясните назначение каждой стадии.
Самой первой стадии предшествует измельчение колчедана.
Подумайте и ответьте, для чего измельчают сырьё?
Подумайте и ответьте, для чего проводят сушку колчедана?
Рассмотрим, что происходит при обжиге колчедана. В состав флотационного колчедана входит пирит FeS2, который при взаимодействии с кислородом воздуха образует обжиговый газ, содержащий примерно 12 – 15% SO2 и огарок, содержащий твёрдую фазу – оксид железа (III) Fe2O3, не прореагировавший пирит FeS2 и твёрдые примеси колчедана.
Подумайте и ответьте, почему требуется охлаждение обжигового газа перед очисткой? как используется тепло реакции? зачем необходима очистка от пыли? зачем нужна специальная очистка?
Все указанные операции (стадии) нужны, как минимум, для предотвращения засорения аппаратуры, для уменьшения гидравлического сопротивления в системе, главное для предотвращения отравления катализатора, предотвращения загрязнения готового продукта, для извлечения ценных продуктов (селена, теллура, фтора).
Библиографическая ссылка
Гуляшинов П.А., Палеев П.Л., Гуляшинов А.Н. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СКОРОДИТА И ПИРИТА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2022. – № 12-1.
– С. 22-27;
Значение и применение серной кислоты
Серная кислота – это один из самых крупнотоннажных продуктов промышленного производства. Серной кислоты получают больше, чем азотной, соляной, уксусной и других кислот вместе взятых.
Во всём мире более полутора тысяч установок серной кислоты и производят они около 160 млн. т серной кислоты.
Серная кислота применяется практически во всех отраслях промышленности. Наибольшее её количество расходуется на следующие производства:
- минеральные удобрения (40 – 50%)
- взрывчатые вещества
- минеральные кислоты и соли.
Она применяется:
- для очистки нефтепродуктов
- в металлообработке
- в производстве органических соединений
- красителей
- химических волокон и т.д.
Крупными производителями серной кислоты являются Япония и Германия.
Осушка обжигового газа
Подумайте и ответьте, почему нужна осушка?
Ответ. Газ во второй промывной колонне практически полностью насыщается водяными парами. Содержание водяных паров тем больше, чем выше температура газа во второй промывной башне и ниже концентрация кислоты, орошающей эту башню.
Таким образом, газ, поступающий в сушильные башни, содержит большое количество водяных паров.
Осушка газа проводится в насадочной (скруберной) башне, где пары воды абсорбируются 93 – 95%-й серной кислотой, орошающей эти башни.
Содержание влаги в газе, выходящем из сушильных башен, не должно превышать 0,01 – 0,02%(об.) или 0,08 – 0,15г/м3.
Концентрация серной кислоты, выходящей из башни, не должна уменьшаться более чем на 0,5%.
Для поддержания необходимой концентрации серной кислоты в сборник сушильной кислоты непрерывно добавляют концентрированную серную кислоту, а избыток сушильной кислоты перекачивается насосом в абсорбционное отделение.
Температура кислоты на входе в сушильную башню 30 – 40°С, на выходе 45 – 50°С. Почему температура изменилась?
В первой башне концентрация серной кислоты 90 – 93%, во второй концентрация 94 – 95%.
Перед сушильными башнями газ разбавляют воздухом. Зачем это делают и почему «перед» сушильными башнями?
Ответ. Газы, получаемые при сжигании серосодержащего сырья (колчедана) содержит от 9 до 17% (об.) SO2. Оптимальное же содержание SO2 в газе, поступающем на контактирование, должно быть 7,3±0,2% (об.). Поэтому обжиговый газ разбавляют воздухом, который также требует осушки.
А почему разбавление необходимо именно перед сушильными башнями?
Ответ. Разбавлять раньше нецелесообразно, так как увеличивается гидравлическое сопротивление аппаратуры очистного отделения, следовательно, снижается производительность аппаратов.
Осушка – гетерогенный массообменный процесс. Скорость процесса описывается уравнением:
m(H2O) = kF∆p,
где m(H2O) – масса паров воды, поглощаемых из газа (или скорость процесса);
k – коэффициент массопередачи (или коэффициент абсорбции паров воды);
F – поверхность соприкосновения фаз (или поверхность насадки);
∆p – среднелогарифмическая разность давлений паров воды в начале и в конце процесса (или движущая сила процесса).где и – давление паров воды в газе на входе и на выходе соответственно;
и – давление паров воды над серной кислотой на входе и на выходе соответственно.
Очистка обжигового газа от пыли
По выходе из печи кипящего слоя в газе содержится до 300г/м3 пыли. Наличие пыли в газе, поступающем на катализатор недопустимо, так как пыль засоряет аппаратуру и в результате повышается гидравлическое сопротивление, а также пыль загрязняет катализатор.
Итак, очистка от пыли необходима. Что надо сделать перед очисткой? Перед очисткой требуется охлаждение обжигового газа, для чего непосредственно после печи ставят котёл-утилизатор.
Очистка газа от пыли проводится в два этапа: грубая и тонкая.
Грубая очистка осуществляется следующим образом: после котла–утилизатора газ поступает в циклон, где осаждается основная часть пыли, в результате чего содержание пыли в газе снижается до 10 – 20 г/м3.
Тонкая очистка осуществляется так: из циклона газ направляется в сухой электрофильтр, где достигается более высокая степень очистки газа (содержание пыли в газе остаётся 0,05 – 0,1г/м3).
Получение диоксида серыso2
Физические свойства диоксида серы SO2. Диоксид серы в обычных условиях – газ. Температура сжижения его равна(–10)ºС, поэтому диоксид серы может использоваться как хладагент.
Химические свойства. Сера в этом соединении имеет степень окисления ( 4), поэтому проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства.
ПДК = 0,05% (об.)
Сырьём для получения SO2 являются следующие материалы:
– флотационный колчедан, содержащий пирит
4FeS2 11O2 =2Fe2O3 8SO2 (2.1)
– элементарная сера
S O2 = SO2 (2.2)
– газы, содержащие сероводород (это природные газы, газы коксохимии, газы цветной металлургии)
2Н2S 3O2 = 2Н2О 2SO2 (2.3)
– отходящие газ цветной металлургии, содержащие SO2,
2Ме n H2SO4 = Ме2(SO4)n SO2 n H2O (2.4)
– отработанная серная кислота
2H2SO4 = 2 SO2 O2 2H2O. (2.5)
Диоксид серы применяется для получения серной кислоты.
Принципиальная схема производства серной кислоты из железного колчедана
По технологическому оформлению производство серной кислоты из железного колчедана является наиболее сложным и состоит из нескольких последовательных стадий.
На Рис. 19 представлена принципиальная схема этого производства.
1 – обжиг флотационного колчедана и получение обжигового газа; 2 – охлаждение газа в котле-утилизаторе; 3 – очистка газа от пыли; 4 – промывка и осушка газа; 5 – подогрев газа; 6 – окисление сернистого ангидрида в серный на катализаторе; 7 – абсорбция серного ангидрида и образование серной кислоты.
Промышленные сорта серной кислоты
В нашей стране выпускают серную кислоту следующих сортов:
- техническая (купоросное масло), примерно 92,5% H2SO4;
- моногидрат, примерно 98,5% H2SO4;
- олеум, примерно 18,5% свободного SO3 в моногидрате;
- нитрозная или башенная, примерно 75% H2SO4.
Предусматривается также производство специальных сортов серной кислоты (реактивная, аккумуляторная и т.д.).
Репетитор по химии и биологии: конспекты. производство серной кислоты
На этой странице Вы можете найти конспект на тему «Производство
серной кислоты» и оценить уровень подготовленного материала. Я надеюсь, что Вы, обращаясь ко мне за помощью, уже не будете покупать кота в мешке. Вы будете знать, что Вашего ребенка или Вас учит знающий свое дело специалист — репетитор по химии. Более подробную информацию обо мне Вы сможете прочитать здесь.
С уважением,
доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта
репетитор по химии и биологии
Соколов Дмитрий Игоревич
Производство
серной кислоты.
Серную кислоту в промышленности производят двумя
способами: контактным и нитрозным.
Контактный
способ производства серной кислоты.
Серную кислоту
контактным способом производят в больших количествах на сернокислотных заводах.
I. Сырьё, используемое для
производства серной кислоты:
II. Подготовка сырья.
Разберём производство серной кислоты из пирита FeS2.
1) Измельчение пирита. Перед использованием большие
куски пирита измельчают в дробильных машинах. Вы знаете, что при измельчении
вещества скорость реакции увеличивается, т.к. увеличивается площадь поверхности
соприкосновения реагирующих веществ.
2) Очистка пирита. После измельчения пирита, его
очищают от примесей (пустой породы и земли) методом флотации. Для этого
измельчённый пирит опускают в огромные чаны с водой, перемешивают, пустая
порода всплывает наверх, затем пустую породу удаляют.
III. Химизм производства.
Производство серной кислоты
из пирита состоит из трёх стадий.
ПЕРВАЯ СТАДИЯ
— обжиг пирита в печи для обжига в «кипящем слое».
Уравнение реакции первой
стадии
t = 800°C
4FeS2
11O2 
2Fe2O3
8SO2 Q
Измельчённый очищенный влажный (после флотации)
пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу
(принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более
полного обжига пирита. Температура в печи для обжига
достигает 800°С. Пирит раскаляется до красна и находится в «подвешенном
состоянии» из-за продуваемого снизу воздуха. Похоже это всё на
кипящую жидкость раскалённо-красного цвета.
За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции
поддерживается температура в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по
периметру печи проходят трубы с водой, которая нагревается. Горячую воду
используют дальше для центрального отопления рядом стоящих помещений.
Образовавшийся оксид железа Fe2O3
(огарок) в производстве серной кислоты не используют. Но его собирают и
отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают
металл железо и его сплавы с углеродом — сталь (2% углерода С
в сплаве) и чугун (4% углерода С в сплаве).
Таким образом выполняется
принцип химического производства — безотходность производства.
Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2,
O2, пары воды (пирит был влажный!) и мельчайшие частицы огарка
(оксида железа). Такой печной газ необходимо очистить от примесей твёрдых
частиц огарка и паров воды.
Очистка печного газа от
твёрдых частичек огарка проводят в два этапа — в циклоне (используется
центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и
ссыпаются вниз) и в электрофильтрах (используется электростатическое
притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам
электрофильтра, при достаточном накоплении под собственной тяжестью они
ссыпаются вниз), для удаления паров воды в печном газе (осушка печного газа)
используют серную концентрированную кислоту, которая является очень хорошим осушителем,
поскольку поглощает воду.
Осушку печного газа проводят в сушильной башне —
снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льётся концентрированная
серная кислота. На выходе из сушильной башни печной газ уже не содержит ни частичек
огарка, ни паров воды. Печной газ теперь представляет собой смесь оксида серы
SO2 и кислорода О2.
ВТОРАЯ СТАДИЯ
— окисление SO2 в SO3 кислородом.
Протекает в контактном
аппарате.
Уравнение реакции этой
стадии: 2SO2 O2
2SO3
Q
Сложность второй стадии заключается в том, что
процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Поэтому необходимо
выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO3).
а) температура:
Прямая реакция является экзотермической Q, согласно
правилам по смещению химического равновесия, для того, чтобы сместить
равновесие реакции в сторону экзотермической реакции, температуру в системе
необходимо понижать. Но, с другой стороны, при низких температурах, скорость
реакции существенно падает. Экспериментальным путём химики-технологи
установили, что оптимальной температурой для протекания прямой реакции с
максимальным образованием SO3 является температура 400-500°С. Это
достаточно низкая температура в химических производствах. Для того, чтобы увеличить скорость реакции при столь низкой
температуре в реакцию вводят катализатор. Экспериментальным путём установили,
что наилучшим катализатором для этого процесса является оксид ванадия V2O5.
б) давление:
Прямая реакция протекает с уменьшением объёмов
газов: слева 3V газов (2V SO2 и 1V O2), а справа — 2V SO3.
Раз прямая реакция протекает с уменьшением объёмов газов, то, согласно правилам
смещения химического равновесия давление в системе нужно повышать. Поэтому этот
процесс проводят при повышенном давлении.
Прежде чем смесь SO2 и O2
попадёт в контактный аппарат, её необходимо нагреть до температуры 400-500°С.
Нагрев смеси начинается в теплообменнике, который установлен перед контактным
аппаратом. Смесь проходит между трубками теплообменника и нагревается от этих
трубок. Внутри трубок проходит горячий SO3
из контактного аппарата. Попадая в контактный аппарат смесь SO2 и О2 продолжает нагреваться до нужной температуры,
проходя между трубками в контактном аппарате.
Температура 400-500°С в
контактном аппарате поддерживается за счёт выделения теплоты в реакции
превращения SO2 в SO3. Как только смесь оксида серы и
кислорода достигнет слоёв катализатора, начинается процесс окисления SO2
в SO3.
Образовавшийся оксид серы SO3 выходит из
контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню.
ТРЕТЬЯ СТАДИЯ
— поглощение SO3 серной кислотой.
Протекает в поглотительной башне.
А почему оксид серы SO3 не поглощают
водой? Ведь можно было бы оксид серы растворить в воде: SO3 H2O
H2SO4.
Но дело в том, что если для поглощения оксида серы использовать воду,
образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек
серной кислоты (оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества
теплоты, серная кислота настолько разогревается, что закипает и превращается в
пар). Для того, чтобы не образовывалось
сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту.
Два процента воды — это так мало, что нагревание жидкости будет слабым и
неопасным. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум:
H2SO4·nSO3.
Уравнение реакции этого процесса nSO3 H2SO4H2SO4·nSO3
Образовавшийся олеум сливают в металлические
резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют
железнодорожные составы и отправляют потребителю.
Нитрозный
способ производства серной кислоты.
Технологическая схема производства серной кислоты
контактным путём хорошо известна из школьных учебников. В нашей стране
используется и другой, так называемый нитрозный, способ её получения.
На первой стадии, одинаковой для обоих методов,
получают сернистый ангидрид SO2. Исходным сырьём может
быть, в принципе, любое вещество, содержащее серу: природные сульфиды железа
(прежде всего, пирит FeS2), а также сульфиды меди и
никеля, сульфидные полиметаллические руды, гипс CaSO4.2H2Oи
элементарные сера. Всё больше и больше используют газы, которые выделяются при
переработке и сжигании горючих ископаемых (угля, нефти), содержащих соединения
серы.
ПолученныйSO2 окисляют до H2SO4, используется для этого в
нитрозном методе используется окислы азота. С этой стадии оба метода отличаются
друг от друга.
В специальной окислительной башне 3 смешивают окись
азота NO и NO2 с воздухом в таком соотношении, чтобы половина имеющихсяNOи NO2.
2NO O2® 2NO2
В результате газовая смесь содержит равныеNOи NO2. Она подаётся в башни 4 и
5, орошаемые 75% — ной серной кислотой; здесь смесь окислов азота поглощается с
образованием нитрозиллерной кислоты:
NO
NO2 2H2SO4 ®2NO(HSO4) H2O
Раствор нитрозиллерной
кислоты в серной кислоте, называемый нитрозой, орошает башни 1 и 2, куда
противотоком поступает SO2 и добавляется вода. В
результате гидролиза нитрозиллерной кислоты
образуется азотная кислота:
NO(HSO4) H2O®H2SO4 HNO2
Она — то и окисляет SO2 по уравнению:
SO2 2HNO2®H2SO4 2NO
В нижней части башен 1 и 2 накапливается 75%-ная
серная кислота, естественно, в большем количестве, чем её было затрачено на
приготовление нитрозы (ведь добавляется «новорождённая» серная кислота). Окись
азота NO возвращается снова на окисление. Поскольку некоторое количество её
меряется с выхлопными газами, приходится добавлять в систему HNO3, служащую источником
окислов азота.
Недостаток башенного метода состоит в том, что
полученная серная кислота имеет концентрацию лишь 75% (при большей концентрации
плохо идёт гидролиз нитрозиллерной кислоты).
Концентрирование же серной кислоты упариванием представляет дополнительную
трудность. Преимущество этого метода в том, что примеси содержащиеся в SO2, не влияют на ход процесса,
так что исходный SO2 достаточно очистить от пыли, т.е. механических
загрязнений. Естественно, башенная серная кислота бывает недостаточно чистой,
что ограничивает её применение.
Охрана окружающей среды,
связанная с производством серной
кислоты.
Основным сырьем для производства серной кислоты,
является сера. Она относится к числу наиболее распространенных числу химических
элементов на нашей планете.
Производство серной кислоты происходит
в три стадии на первой стадии получаютSO2, путем обжига FeS2, затем SO3, после чего на третьей
стадии получают серную кислоту.
Научно-техническая революция и связанный с ней
интенсивный рост химического производства, вызывает существенные негативные
изменения в окружающей среде. Например отравление
пресных вод, загрязнение земной атмосферы, истребление животных и птиц. В
результате мир оказался в тисках экологического кризиса. Вредные выбросы
сернокислых заводов следует оценивать не только по действию содержащегося в них
оксида серы на расположенные вблизи предприятия зоны, но и учитывать другие
факторы — увеличение количества случаев респираторных заболеваний человека и
животных, гибель растительности и подавление ее роста, разрушение конструкций
из известняка и мрамора, повышение коррозионного износа металлов. По вине
“кислых” дождей повреждены памятники архитектуры (Тадж-Макал).
В зоне до 300 км от источника загрязнения (SO2) опасность представляет
серная кислота, в зоне до 600 км. — сульфаты.
Серная кислота и сульфаты замедляют рост с/х культур.
Закисление
водоемов (весной при таянии снега, вызывает гибель икр и молоди рыб.
Помимо экологического ущерба налицо экономический ущерб — громадные суммы
каждый год теряются при раскисление почв.
Рассмотрим химические метода отчистки от наиболее
распространенных газообразных загрязняющих воздух веществ. Известно более 60
методов. Наиболее перспективны методы, основанные на поглощение оксида серы
известняком, раствором сульфита — гидросульфита аммония и щелочным раствором
алюмината натрия. Интерес также представляют каталитические методы окисления
оксида серы в присутствии оксида ванадия.
Особое значение имеет очистка газов от
фторсодержащих примесей, которые даже в незначительной концентрации вредно
влияют на растительность. Если в газах содержится фтороводород
и фтор, то их пропускают через колоны с насадкой
противотоком по отношению к 5-10% раствору гидроксида
натрия. В течении одной минуты протекают следующие
реакции:
F2 2NaOH-> O2 H2O 2NaF
HF NaOH->NaF H2O;
Образующийся фторид натрия обрабатывают
для регенерации гидроксида натрия:
2NaF CaO H2O->CaF2 2NaOH
Свойства серной кислоты
Большое разнообразие областей применения связано с комплексом её свойств. Серная кислота самая дешевая из кислот, она не дымит, не имеет запаха. При обычных условиях это жидкость. В концентрированном состоянии она не способна разрушать черные металлы, что удобно для её использования и транспортировки.
В технике под «серной кислотой» подразумеваются любые смеси триоксида серы с водой:
mSO3 nH2O = H2SO4.
При m = n = 1 получается моногидрат, или 100%-я H2SO4 (плотность 1850 т/м3 или 1,85 г/см3 или 1850 кг/дм3).
Если m < n, то образуется разбавленная серная кислота,
если m > n, то – олеум.
Изучите диаграммы состояния «состав – свойства» (Рис. 15 и 16).
На рисунке (Рис.15) представлена диаграмма кристаллизации системы H2O – SO3.
Часть диаграммы (слева) представляет зависимость температуры кристаллизации серной кислоты от её концентрации, другая часть (справа) представляет зависимость температуры кристаллизации олеума от содержания в нём триоксида серы.
Из рисунка видно, что на кривой имеется несколько экстремумов. Наличие максимумов свидетельствует о том, что с водой триоксид серы образует ряд соединений. Каждая максимальная точка соответствуют определённому соединению. Точки минимумов показывают, при каком соотношении H2O и SO3 имеет место минимальная температура замерзания смеси.
С учётом этих данных товарные сорта серной кислоты и олеума производят в виде эвтектических смесей, имеющих меньшую температуру кристаллизации. Благодаря этому уменьшается вероятность замерзания готового продукта при снижении температуры в условиях производства, хранения и транспортировки.
Чтобы уменьшить возможность кристаллизации серной кислоты при перевозке и хранении, товарные сорта должны иметь такую концентрацию, которая соответствует достаточно низкой температуре её кристаллизации (левая часть диаграммы). Так, башенная кислота (75% H2SO4) имеет температуру замерзания (–41ºС), а контактная кислота (92,5% H2SO4) имеет температуру замерзания (–35 ºС).
Аналогично выбирают товарные сорта олеума (правая часть диаграммы). Так 20%-й олеум имеет температуру кристаллизации (–11ºС), а 65%-й олеум имеет (–0,35ºС).
Эти данные имеют большое практическое значение, так как во многих процессах и в производстве самой серной кислоты используется серная кислота различной концентрации. Кроме того, необходимо учитывать, что поскольку оборудование цехов в большинстве случаев размещено на открытой площадке, имеется опасность кристаллизации серной кислоты.
Температура кипения серной кислоты также зависит от её концентрации. На рисунке (Рис. 16) представлена диаграмма кипения раствора серной кислоты (левая часть диаграммы) и олеума (правая часть диаграммы).
Из рисунка видно, что смесь, содержащая 98,3% H2SO4, является азеотропной (состав её жидкой и паровой фаз одинаковый). При небольших отклонениях концентрации серной кислоты от азеотропной точки, состав её жидкой и газовой фаз значительно отличается.
Серная кислота является сильным окислителем.
Концентрированная и разбавленная кислоты с металлами взаимодействует по-разному.
Концентрированная серная кислота пассивирует некоторые металлы.
При повышенных температурах пары серной кислоты диссоциируют
H2SO4 ↔ SO3 Н2О,
а выше 400 ºС диссоциация почти полная.
При дальнейшем нагревании триоксид серы разлагается по реакции
2SO3 → 2SO2 O2,
а при температуре выше 1000 ºС – почти полностью, что используется для получения серной кислоты из отработанной.
Специальная тонкая очистка печного газа
После выделения пыли обжиговой газ подвергается специальной очистке (или промывке). Это делается для удаления примесей, присутствие которых недопустимо в газе, поступающем на катализатор. Это остатки пыли, соединения мышьяка, селена, теллура, фтора и др.
Проводится очистка в башнях с насадкой или в полых башнях, которые орошаются серной кислотой различной концентрации.
Обжиговый газ из печного отделения поступает в промывное. Здесь обжиговый газ направляется в первую промывную колонну, в верхней части которой разбрызгивается 50% серная кислота. Затем газ проходит вторую промывную колонну с насадкой, орошаемой противоточно (10 – 20) % серной кислотой.
Однако часть SO3 при охлаждении образует пары серной кислоты, которые конденсируются в виде тумана. Для выделения тумана серной кислоты газ направляется в мокрые электрофильтры, а затем в сушильные башни для удаления влаги
Способы получения серной кислоты
Серную кислоту получают двумя принципиально отличными способами.
Контактный. Этот способ отличается тем, что стадия окисления SO2 в SO3 осуществляется на твёрдых катализаторах. Получаемая серная кислота отличается высокой концентрацией и чистотой.
Нитрозный. Здесь окисление SO2 в SO3 происходит под действием нитрозы – оксидов азота, поглощенных серной кислотой.
Нитрозный метод возник раньше контактного. Первым был так называемый камерный метод. Он предполагал сжигание серы в смеси с нитратом калия в свинцовых камерах.
Позже свинцовые камеры были заменены башнями, а в качестве сырья стали использовать серный колчедан. Этот метод ещё называют башенным.
В настоящее время нитрозный способ вследствие несовершенства утратил своё значение, так как готовая серная кислота загрязнена примесями и концентрация кислоты не превышает 75%. Поэтому в этом методе требуется очистка и концентрирование готового продукта. Без дополнительной переработки её можно использовать лишь в производстве удобрений.
Сырьевые источники для производства серной кислоты
Сырьём для производства серной кислоты служат сульфидные руды. Например, используется пирит (FeS2), или серный колчедан (флотационный колчедан). Содержание серы в нём от 40 до 54%. В нашей стране только 1/4 всего объёма серной кислоты вырабатывается из флотационного колчедана. Сульфидные руды, содержащие медь, цинк и др., также могут быть сырьём.
Сера. Используется либо самородная сера, либо сера, полученная из природных газов, а также полученная в процессе нефтепереработки.
Сероводород. Используют сероводород, выделяемый как побочный продукт в нефтехимической и нефтегазоперерабатывающих отраслях. Производство серной кислоты из сероводорода называется методом «мокрого катализа».
Кислые гудроны (или отработанная серная кислота).
Природные сульфаты – гипс (CaSO4·2H2O), ангидрит (CaSO4).