Производство серной кислоты
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?окс и углеводороды. Разложение проводится во вращающихся печах.
Полученный сернистый газ с успехом может быть направлен в сернокислотную установку для переработки в серную кислоту.
В металлообрабатывающей промышленности и машиностроении при давлении металла получаются в качестве отхода травильные растворы содержащие 2 -4 % свободной H2SO4 и до 25% FeSO4. Подобные же отходы получаются при производстве титановых белил.
Из тривиального раствора, путем его охлаждения холодильным раствором, выделяют все сернокислое железо в виде FeSO47H2O. Получаемый железный купорос может быть использован для получения серной кислоты.
1.3 Методы производства серной кислоты
В настоящее время производство серной кислоты осуществляется в основном двумя методами:
нитрозным;
контактным.
Исходных веществ для производства серной кислоты по обоим методам является сернистый газ, который специально для этой цели получают сжиганием серы или обжигом сернистых металлов.
Переработки сернистого газа в сернистую кислоту заключается в окислении двуокиси серы и присоединении воды:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4.
Однако двуокись серы непосредственно с кислородом не реагирует, в следствии чего для переработки ее в серную кислоту и применяют специальные методы.
1.3.1 Нитрозный метод
По нитрозному методу окисление сернистого газа осуществляют при помощи окислов азота. При этом высшие окислы азота (двуокись азота NO2,трехокись азота NO3) восстанавливаются до окиси азота NO. Окись азота затем вновь окисляется до высших окислов непосредственно кислородом. Таким образом, окислы азота в производстве серной кислоты играют роль передатчика кислорода.
Нитрозный процесс получения серной кислоты технически оформлен в виде двух способов:
камерного;
башенного.
1.3.1.1 Камерный способ получения серной кислоты
Принципиальная схема производства серной кислоты камерным способом изображена на рисунке 3.
В башне 1 навстречу сернистому газу, полученному обжигом сырья, течет по насадке окислов азота в серной кислоте. В этом растворе, называемом нитрозой, содержание различных окислов азота (NO, NO2, NO3) таково, что в общем их состав соответствует N2O3. При действии на нитрозу горячего сернистого газа (температура входящего газа 280 - 4000С,а выходящего - 1200С) из нее выделяются окислы азота, которые вместе с двуокисью серы и кислородом поступают в камеры 2. В камерах происходит окисление двуокиси серы и, в следствии присутствия паров воды, образование серной кислоты:
SO2 + NO2 + H2O = H2SO4 + NO;
NO + O2 = 2NO2. 14
Рисунок 3 - Схема производства серной кислоты камерным способом [1]
-денитрационная башня; 2 -камеры; 3- поглотительные башни; 4-холодильник;
-сборники кислоты.
К моменту выхода газа из последней камеры 2 заканчивается окисление двуокиси серы и окислы азота опять достигают степени окисления, в среднем соответствующей N2O3. из камер 2 газ поступает в поглотительные башни 3, где содержащиеся в нем окислы азота поглощаются серной кислотой. Образующиеся в поглотительных башнях 3 нитроза подается на орошение башни 1, из которой вытекает нагретая кислота, освобожденная от окислов азота. Часть ее отбирают в качестве готового продукта, а часть через холодильник 4 подают на орошение поглотительных башен 3. Процесс окисления двуокиси серы, происходящей в основном в камерах, начинается уже в башне 1.
1.3.1.2 Башенный способ получения серной кислоты
Принципиальная схема производства серной кислоты башенным способом изображена на рисунке 4.
В башенных системах сернистый газ, полученный обжигом колчедана, последовательно проходит через ряд башен.
Первые башни 1, 2 орошается нитрозой, содержащий до 6% N2O3,в них происходит окисление двуокиси серы окисями азота, находящимися в нитрозе. Часть окислов азота выделяется из нитрозы в газовую фазу.
В последних башнях 4, 5 окислы азота поглощаются нитрозой. Окислы азота лучше всего поглощаются серной кислотой в виде эквимолекулярной смеси NO + NO2.. Так как при выходе из башни, в которой заканчивается окисление двуокиси серы, в газе обычно содержится больше NO, чем NO2, то в новых системах газ перед поступлением в поглотительные башни 4, 5 проходит через окислительную башню 3, в которой окислы азота доводятся до степени окисления, соответствующей N2O3.
Вытекающая из первых башен 1,2 называемых продукционными, нитроза с пониженным содержанием окислов азота подается на орошение последних поглотительных башен 4, 5.
Рисунок 4 - Схема производства серной кислоты башенным способом [1]
,2-продукционные башни; 3-окислительная башня; 4,5-поглотительные башни; 6-циркуляционные сборники нитроза; 7-холодильники; 8-вентилятор; 9-циклон; 10-бак для азотной кислоты;11-обводной газопровод.
Нитроза, вытекающая из поглотительных башен 4, 5, подается на орошение продукционных башен 1,2.
Первую продукционную башню орошают таким количеством нитрозы, чтобы вытекающая кислота содержала не больше окислов азота, чем предусмотрено стандартом не выпускаемый продукт, так как из этой башни отбирается продукция системы.
При помощи окислов азота получают кислоту с содержанием 65 и 76% H2SO4. Кислота такой концентрации находит лишь ограниченное применение. Поэтому серную кислоту, получаемую при помощи окислов азота, концентрируют путем упарки. Однако путем упарки можно получить серную кислоту с содержанием не более 98% H2SO4