Реферати українською » Химия » Виробництво сірчаної кислоти


Реферат Виробництво сірчаної кислоти

1. Товарні й що визначають технологію властивості сірчаної кислоти.

Серная кислота - одна з основних великотоннажних продуктів хімічної промисловості. Її застосовують у різних галузях народного господарства, оскільки він має комплексом особливостей, які полегшують її технологічне використання. Серная кислота не димить, немає кольору та запаху, при звичайній температурі перебуває у рідкому стані, в концентрованому вигляді не кородує чорний метал. У той самий час, сірчана кислота належить до сильних мінеральних кислот, утворює численні стійкі солі і дешева.

У техніці під сірчаної кислотою розуміють системи, які з оксиду сірки (VI) та води різного складу: п SО3 · т М2Про.

При п = т = 1 це моногидрат сірчаної кислоти (100 % -ная сірчана кислота), при т > п – водні розчини моногідрату, при т < п – розчини оксиду сірки (VI) в моногидрате (олеум).

Моногидрат сірчаної кислоти – безбарвна масляниста рідина з температурою кристалізації 10,37 проЗ, температурою кипіння 296,2 проЗ повагою та щільністю 1,85 т/м3. З водою і оксидом сірки (VI) він змішується як не глянь, створюючи гідрати складу М24 · М2Про, М24 · 2Н2Про, М24 · 4Н2Про і з'єднання з оксидом сірки М24 · SО3 і М24 ·2SО3

Ці гідрати і з'єднання з оксидом сірки мають різні температури кристалізації й творять ряд эвтектик. Деякі з цих эвтектик мають температуру кристалізації нижче нуля чи близькі нанівець. Ці особливості розчинів сірчаної кислоти беруться до виборі її товарних сортів, котрі за умовам виробництва і збереження повинен мати низьку температуру кристалізації.

Температура кипіння сірчаної кислоти також залежить від неї концентрації, тобто складу системи «оксид сірки (VI) – вода». З підвищенням концентрації водної сірчаної кислоти температура її кипіння зростає й сягає максимуму 336,5 проЗ при концентрації 98,3 %, який відповідає азеотропному складу, та був знижується. Температура кипіння олеума зі збільшенням змісту вільного оксиду сірки (VI) знижується від 296,2 проЗ (температура кипіння моногідрату) до 44,7 проЗ, відповідає температурі кипіння 100 %-ного оксиду сірки (VI).

При нагріванні парів сірчаної кислоти вище 400 проЗ її піддають термічної дисоціації за схемою:

400проЗ 700 проЗ

2 М24   <=> 2Н2Про + 2SО3  <=> 2Н2Про + 2SО2 + Про2.

Серед мінеральних кислот сірчана кислота за обсягом виробництва та споживання займає місце. Світове виробництво за останні 25 років зросла більш ніж у втричі, і становить час більш 160 млн. тонн на рік.

Області застосування сірчаної кислоти і олеума дуже різні. Значна частина коштів її використовується у виробництві мінеральних добрив (від 30 до 60 %), соціальній та виробництві барвників (від 2 до 16 %), хімічних волокон ( від 5 до 15 %) і металургії (від 2 до 3 %). Вона застосовується щодо різноманітних технологічних цілей у текстильної, харчової та інших галузях промисловості. На рис. 1 представлено застосування сірчаної кислоти і олеума в народному господарстві.


Виробництво хроматов Виробництво сульфатів Мінеральні добрива Сульфат амонію
Вибухові речовини Травление металів
Виробництво кислот, спиртів, ефірів та інших органічних речовин

Мінеральні кислоти

М3РВ4

НF

Серная кислота
Органічні барвники Металургія кольорових металів
Виробництво глюкози і меляси Мінеральні пігменти та фарби

 

Хімічні волокна, текстильна промисловість Очищення нафтопродуктів і мінеральних масел

 

Рис. 1. Застосування сірчаної кислоти.


2. Сировинні джерела отримання сірчаної кислоти.

Сировиною у виробництві сірчаної кислоти може бути елементарна сірка й різні серусодержащие сполуки, у тому числі може бути отримана сірка чи оксид сірки (IV).

Природні поклади самородної сірки невеликі, хоча кларк її дорівнює 0,1 %. Найчастіше сірка перебуває у природою формі сульфидов металів і сульфатів метало, і навіть входить до складу нафти, кам'яного вугілля, природного і попутного газів. Значні кількості сірки зберігають у вигляді оксиду сірки в топочных гази та газах кольорової металургії і у вигляді сірководню, выделяющегося при очищенні горючих газів.

Отже, сировинні джерела виробництва сірчаної кислоти досить різноманітні, до цього часу як використовують переважно елементарну сірку і залізний колчедан. Обмежене використання таких видів сировини, як топочные гази теплових електростанцій і гази мідеплавильного виробництва, пояснюється низькою концентрацією у яких оксиду сірки (IV).

У цьому частка колчедана у балансі сировини зменшується, а частка сірки зростає.

У загальній схемою сернокислотного виробництва важливе значення мають два перших стадії – підготовка сировини й його спалювання чи випал. Їх утримання і аппаратурное оформлення істотно залежить від природи сировини, що значною ступеня, визначає складність технологічного виробництва сірчаної кислоти.


3. Короткий опис сучасних промислових способів отримання сірчаної кислоти. Шляхи вдосконалювання і перспективи розвитку.

Виробництво сірчаної кислоти з серусодержащего сировини включає кілька хімічних процесів, у яких відбувається зміна ступеня окислення сировини й проміжних продуктів. Це то, можливо представлено як наступній схеми:

де I – стадія отримання пічного газу (оксиду сірки (IV)),

II – стадія каталітичного окислення оксиду сірки (IV) до оксиду сірки (VI) і абсорбції його (переробка в сірчану кислоту).

У реальному виробництві до цих хімічним процесам додаються процеси підготовки сировини, очищення пічного газу та інші механічні і фізико-хімічні операції. У випадку виробництво сірчаної кислоти може бути висловлене наступного вигляді:

Сировину підготовка сировини спалювання (випал) сировини

очищення пічного газу контактування абсорбція

контактированного газу СЕРНАЯ КИСЛОТА

Конкретна технологічна схема виробництва залежить від виду сировини, особливостей каталітичного окислення оксиду сірки (IV), наявності або відсутність стадії абсорбції оксиду сірки (VI).

Залежно від цього, як здійснюється процес окислення SО2 в 3, розрізняють дві основні методу отримання сірчаної кислоти.

У контактному методі отримання сірчаної кислоти процес окислення SО2 в 3 проводять на твердих катализаторах.

Триоксид сірки переводять їх у сірчану кислоту в останній стадії процесу – абсорбції триоксида сірки, яку спрощено можна рівнянням реакції:

3 + М2Про  М24

Під час проведення процесу з нитрозному (башенному) методу як переносника кисню використовують оксиди азоту.

Окисление діоксиду сірки ввозяться рідкої фазі і кінцевим продуктом є сірчана кислота:

3 + N2Про3 + М2Про   М24 + 2NО

Нині у промисловості переважно застосовують контактний метод отримання сірчаної кислоти, дозволяє використовувати апарати з більшою інтенсивністю.

Розглянемо процес одержання сірчаної кислоти контактним методом із видів сировини: сірчаного (залізного) колчедана і сірки.

1) Хімічна схему одержання сірчаної кислоти з колчедана включає три послідовні стадії:

- окислювання дисульфида заліза пиритного концентрату киснем повітря:

4FеS2 + 11О2 = 2Fе2P.S3 + 8SО2,

- каталітичне окислювання оксиду сірки (IV) надлишком кисню пічного газу:

2SО2 + Про2  2SО3

- абсорбція оксиду сірки (VI) із заснуванням сірчаної кислоти:

3 + М2Про  М24

По технологічного оформленню виробництво сірчаної кислоти з залізного колчедана є найскладнішим і складається з кількох послідовно проведених стадій.

Принципова (структурна) схема цього виробництва представлена на рис. 2:

Рис. 2 Структурна схема виробництва сірчаної кислоти з флотационного колчедана методом одинарного контактування.

I – отримання обжигового газу: 1 – випал колчедана; 2 – охолодження газу котле-утилизаторе; 3 – загальна очищення газу, 4 – спеціальна очищення газу; II – контактування: 5 – підігрів газу теплообменнике; 6 – контактування; III – абсорбція: 7 – абсорбція оксиду сірки (IV) й освіту сірчаної кислоти.

Обжиг колчедана в струмі повітря є необоротний некаталитический гетерогенний процес, протекающий із тепла через стадії термічної дисоціації дисульфида заліза:

FеS2 = 2FеS + P.S2

і окислення продуктів дисоціації:

P.S2 + 2О2 = 2SО2

4FеS + 7О2 = 2Fе2P.S3 + 4SО2

що описується загальним рівнянням

4FеS2 + 11О2 = 2Fе2P.S3 + 8SО2,

де

Схожі реферати:

Навігація