Chiar și în acid sulfuric 13-lea preparat din FeSO4 sulfat feros. de aici numele unuia dintre soiurile de acid sulfuric - vitriol.
Inca din secolul al 18-lea acid sulfuric s-a preparat prin nitros că numai în mijlocul secolului XX a fost înlocuită printr-o metodă de contact.
Prima etapă a unei producții de acid sulfuric - obținerea dioxidului de sulf dintr-un conținut de sulf de materie primă. Ca materii prime pot fi utilizate sulf elementar, pirită (pirita), H2S de hidrogen sulfurat și t. D. După purificare, este oxidat la trioxid de dioxid de sulf, în prezența unui catalizator.
Catalizatorul a servit metoda de oxizi de azot de azot. Dioxidul de sulf este oxidat în principal, în fază lichidă, în turnuri (coloane) ambalate. Prin urmare, această metodă este alocată unui alt turn. Metoda nitros are mai multe dezavantaje, dintre care cel mai important este contaminarea atmosferei cu gazele nocive, cum ar fi NO2, SO2 și SO3. În plus, acidul sulfuric rezultat are o concentrație mai mică și este contaminat cu produse secundare. În metoda de contact se utilizează drept catalizatori solizi obținuți și un acid mai concentrat, fără produse secundare de impurități.
prelucrează materii prime. Pe lângă piritele mai sus menționate fier, sulf elementar, hidrogen sulfurat, sursă de materii prime pentru producerea de acid sulfuric poate fi sulfurile metalice: CuFeS2 calcopirita. chalcocite CuS2. sulfați de gips CaSO4 2H2O, anhidrit CaSO4. mirabilită Na2 SO4 10H2 O, etc.
În România depozite de sulf nativ acolo. Prepararea sulfului gazos din hidrogen sulfurat recuperată în procesul de purificare și de gaze combustibile pe bază de proces de oxidare parțială pentru catalizator solid. În acest caz apar reacții:
Cantități semnificative de sulf pot fi obținute din neferoase de fabricație a produselor din metal, cum ar fi cupru:
Prăjirea piritelor de fier. Această temperatură ridicată heterogenă (1000 ° C), proces catalitic ireversibil, care cuprinde un număr de etape. Reacția are loc principala, conform schemei
Cu o lipsă de oxigen are loc reacții diferite
In oxidarea sulfurii de fier pe suprafața stratului de boabe de oxid mineral obținut a cărui crește pe măsură ce arderea sulfului din minerale grosime. Rata totală a procesului este apoi determinată de viteza de difuzie a gazelor în porii stratului de oxid. Prin urmare, Pirite procesul de prăjire are loc în timpul zona intradiffusion. Viteza de proces este în general descrisă de ecuația
Din ecuația rezultă că viteza de proces poate fi crescută prin creșterea masei coeficientului de transfer k. ceea ce este cel mai eficient pentru a ridica temperatura. Dar, la aproximativ 850-1000 C, materialul este sinterizat într-un cuptor și se reduce drastic reactivitate suprafață F.
Prin urmare, temperatura de proces este determinată de compoziția chimică și natura piritele și proiectarea cuptorului.
Pentru a crește forța motrice a procesului, cu creșterea concentrațiilor de pirită în pirită și oxigen în zona de ardere. Concentrarea este crescută prin flotație minereu pirită și oxigen - utilizarea aerului în exces este de 1,5-2 ori stoichiometrice.
Pentru a mări suprafața de contact piritele faze de flotație frezate la o dimensiune a particulelor de 0,3-0,03 mm.
pirite imbunatatire tehnologia de prăjire a progresat de la utilizarea cuptoarelor cu rafturi mecanice pentru cuptoare prăjire și pulverizat în continuare la cuptoarele moderne cu pirite în pat fluidizat, care a înlocuit practic toate celelalte tipuri de cuptoare.
Cuptorul este tsilindrichesko- camera conică, al cărui fund este instalată o rețea de distribuție a gazelor, care este alimentat continuu materialul calcinat. Sub grătarul, aerul este furnizat la o viteză de a asigura trecerea particulelor în suspensie, dar insuficientă pentru îndepărtarea materialului sub formă de particule din cuptor. Performanța acestor furnale este de 10 ori mai mare decât oricare alta și este de 1800 kg / m3 volum de reactor pe zi. Astfel, a obținut un gaz care conține până la 14% SO2. Căldura de reacție este utilizată pentru a genera abur prin plasarea în zona de reacție a elementelor de schimb de căldură, în care este alimentat cu apă și se obține abur. ieșire a aburului de 1,3 t / t de pirită.
Clearance-ul tehnologic de producție de acid sulfuric de pirita este foarte complex și include o serie de blocuri este realizată secvențial în care etapa de proces necesar.
Schema bloc a unui astfel de fabricație este prezentată mai jos (fig. 9.4).
apa pirita absorbant 1 2 3 4 5 6 7
Fig. 9.4. Schema bloc a producției de acid sulfuric din pirită: I - obținerea de unitate
de ardere a gazelor; II - unitatea de contact; III - unitate de absorbție
Procedeu Contact Instalație de acid sulfuric. Acest procedeu după obținerea dioxidului de sulf cuprinde un alt pas 3:
1) Gazul curățat de impurități dăunătoare catalizatorului;
3) absorbția acidului sulfuric SO3.
gaz de purificare. De la Ogarkova întâi purificat praf de gaz în cicloane și apoi, după utilizarea căldurii gazului, - în electrostatic uscat. După patul fluidizat cuptoare proporție de praf în gaze este de 200 g / cm3 după ciclonul - 20 g / cm3 după filtre - 0,1 g / cm3.
Pentru eliberarea completă a gazului din reziduurile de praf și îndepărtarea mai completă a oxidului de arsenic și seleniu sunt otrăvuri otrăvi ireversibil catalizatorul, purificarea se realizează în turnurile de spălare concentrația de acid sulfuric de 93 - 95% și apoi turbocompresorul este alimentat în unitatea de contact pentru oxidarea dioxidului de sulf.
Contact oxidarea dioxidului de sulf. Aceasta este etapa principală a procesului de producere a acidului sulfuric. Acesta este un exemplu tipic al unui proces catalitic exotenr.â.
Conform principiului Le Chatelier lui, echilibrul în această reacție trebuie să fie deplasat spre dreapta, cu creșterea presiunii și scăderea temperaturii. În practică, creșterea presiunii datorită concentrațiilor mici de dioxid de sulf și oxigen în gazul de prăjire (80% azot).
Cheltuielile de energie cresc atunci când presiunea depășește beneficiul din această metodă. Constanta de echilibru pentru această reacție este
în cazul în care PSO. PSO. PO - presiunea parțială de echilibru a dioxidului de sulf, trioxid de sulf și
oxigen respectiv.
Gradul de echilibru de conversie a SO2 la SO3
sau după transformare
sau prin concentrare
Dependența gradului de echilibru de conversie a compoziției gazelor la o presiune de 0,1 MPa și
475 ° C, după cum urmează:
Efectul parametrilor de proces asupra gradului de conversie a SO2 la SO3
500 600 700 400 800 900 1000
Temperatura, C
Fig. 9.5. ieșire Dependența SO3 de la temperatura de proces
După cum se vede din grafic, cel mai mare randament de SO3 (99,2%) este atinsă la aproximativ 400 ° C Cu toate acestea, la temperaturi scăzute, viteza de reacție este scăzută și, prin urmare, productivitatea procesului. De aceea, atunci când se lucrează cu catalizatori moderni oxidare vanadiu se realizează în mai multe etape, cu o scădere treptată a temperaturii de la 580-600 ° C - în prima etapă și la 400-450 ° C - în urmă.
Viteza procesului de oxidare a SO2 este determinată în primul rând de activitatea catalizatorului, precum și parametrii de proces.
Istoria dezvoltării oxidării SO2 catalitic la aplicarea SO3 cunoaște trei catalizatori: metale platină, oxid de fier (3) și oxid de vanadiu (5). Platina mai activ, dar este scump si predispus la otrăvirea ireversibile chiar și urme de arsenic si seleniu. Fe2 O3. nu este supus otrăvirea cu arsenic si seleniu. dar este activ la temperaturi ridicate (peste 625 C), adică atunci când gradul de echilibru de conversie este mai mică de 70% și, prin urmare, se aplică numai la precontactare la X = 50-60%.
La orice catalizator SO2 crește rata de conversie cu timpul, se apropie de echilibru curba putrefacție. Cu cât temperatura, echilibrul este atins mai rapid și scade randamentul de echilibru. Ecuația cinetică a oxidării SO2 la SO3 derivați GK Boreskov și descrise după cum urmează:
După cum se vede din această ecuație, cel mai mare impact asupra modificării concentrației de concentrația de oxigen.
Fig. 9.6 prezintă dependența gradului de oxidare a SO2 prin timpul de contact de pe catalizatorul de vanadiu la temperaturi diferite și la o presiune de 0,1 MPa.
Fig. 9.7. Aparatul este un dispozitiv multi-contact
1 - un aparat de contact; 2 - schimbătorul de căldură
Dispozitivele de contact Perioada de valabilitate sunt dovedite în funcționare continuă, dar voluminoase și metal. De obicei, acest cilindru cu diametrul de 12 m și o înălțime de 25 m Productivitate. - 1000 de tone de acid sulfuric pe zi.
Catalizatorul este utilizat într-o medie de 4 ani. Condițiile optime de proces sunt create în dispozitivele de contact ale patului fluidizat. În aceste aparate aplica catalizator bilă vanadiu rezistent la uzură, cu diametrul particulelor de 0,75-1,5 mm în loc de 4-5 mm în aparatul cu stratul de filtrare. Spre deosebire de procedeul cu un procedeu cu pat pat de catalizator fluidizat fix de catalizator curge în regiunea cinetică și are o performanță mai mare.
În tehnologia modernă gradul de oxidare a SO2 la SO3 ajunge la 99%.
Absorbția de oxid de sulf (6). Procedeul descris prin următoarea reacție:
Prezența în faza gazoasă, chiar și cantități mici de apă, duce la formarea de picături foarte mici de ceață de acid sulfuric, care formează stabil, slab absorbite de apă, acid și alcaline chiar. Prin urmare, în faza gazoasă care intră absorbția, nu trebuie să existe vapori de apă. Mai mult, presiunea parțială a vaporilor de apă deasupra lichidului absorbant trebuie să fie minimă. O astfel de cerință este cel mai bine corespunde acid sulfuric care conține 98,3% H2SO4. așa cum rezultă din H2O diagrama sistemului -SO3 de fierbere la presiune atmosferică. Un astfel de acid este caracterizat ca un H2O gol presiune parțială și SO3. Un astfel de acid absoarbe aproape complet SO3. Când acest acid este furnizat astfel încât concentrația în exces într-un singur ciclu a crescut cu 0,2%. Deoarece acidul este dat, iar absorbția căldurii.
După răcire, doar o mică parte din acid este scos ca produse finite, iar partea principală după adăugarea de apă sau de soluție diluată de acid este returnat la absorbție.
Fig. 9.8. Ea arată dependența ratei de absorbție prin concentrația de acid.
Fig. 9.8. Dependența ratei de absorbție
concentrația acidului sulfuric
Schema procesului de absorbție în două etape, este prezentată în Fig. 9.9.
5 SO3 lăsând monohidrat
Fig. 9.9. Schema SO3 proces de absorbție în două etape. 1 - frigider cu gaz; 2 - Oleum absorbant; 3 - Aparate monohidrat; 4 - uscator cu tambur; 5 - frigidere lichide
produs; 6, 7 - colecții monohidrat și oleum
Schema este prezentată într-o primă etapă de absorbție și SO3 absorbant (oleum 20%) a fost răcită la 80 ° C înainte de absorbție. În a doua etapă ca sorbent este utilizat monohidrat.
Schema tehnologică de producție proces contact complet cu acid sulfuric numit DC - DA (contactarea dublă - dublă absorbție) este mult mai complexă și cuprinde următoarele secțiuni:
1) curățare cuptor cu un gaz uscat;
2) spălarea, în care gazul este supus spălarea resturilor de praf, ceață de acid sulfuric, otrăvuri contact și vapori de apă;
Performanța unei astfel de plante este de 1500 tone / zi de monohidrat. Raporturile de consum per 1 tonă de monohidrat sunt următoarele: pirita - 0, 82 m de apă - 50m 3 electricitate - 82. kwh.