Производство серной кислоты контактным способом
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
В»чедан содержит те же примеси, что и серный колчедан, только в меньших количествах.
В качестве сырья для серной кислоты может быть применен также углистый колчедан. Он получается путем отделения от углей (сортировкой и грохочением) и содержит до 18% углерода (именно с этим связано его название).
Б) Газы цветной металлургии
При обжиге руд цветных металлов (медных, цинковых, свинцовых) или их концентратов образуются газы, содержащие SO2. При получении, например, 1 тонны меди можно получить сернистого ангидрида в количестве, эквивалентном 10 тонн серной кислоты. При этом сырье для серной кислоты получается без затрат на строительство и эксплуатацию печного отделения сернокислотного цеха, отбросные сернистые газы утилизируются, что оздоровляет среду на металлургических заводах и в близлежащих районах.
Для улучшения качества огарка, получаемого при обжиге руд цветных металлов и используемого в цветной металлургии, а также для интенсификации обжига применяют кислородное дутье или ведут обжиг в атмосфере технологического кислорода. При этом концентрация SO2 в отходящих газах увеличивается.
В) Сера
Элементарную серу получают из самородных руд (природных месторождений) или газов, содержащих SO2 либо H2S. Сера, полученная из газов, называется газовой серой.
Сера - ценное сырье для получения серной кислоты, так как при сжигании ее образуется концентрированный газ с высоким содержанием SO2 и кислорода. Газ этот чистый (в самородной сере содержится незначительные количества мышьяка), при обжиге серы не остается огарка, поэтому схема переработки этого вида сырья на серную кислоту упрощается и является более экономичной. До 50% всей элементарной серы в мире расходуется на производство серной кислоты.
Г) Сероводород.
Большинство горючих газов (коксовый, генераторный, попутные, природные, газы нефтепереработки) содержат сероводород. Содержание H2S в этих газах не должно превышать 20 мг/м3 (ГОСТ 5542-50), поэтому их очищают промывкой поглотительными растворами (сода и др.). При нагревании такого раствора выделяется сероводород высокой концентрации (до 90% H2S). Он используется для серной кислоты.
Д) Прочие виды сырья
Для производства серной кислоты могут быть использованы также агломерационные, топочные и горючие газы и сырье, содержащее серу: гипс, фосфогипс, ангидрид, отработанные кислоты, травильные растворы, алуниты.
Агломерационные газы - получаются при агломерации железной руды перед загрузкой в доменные печи. Агломерация состоит в продувке воздуха через раскаленную руду (с некоторыми добавками) для окисления содержащейся в руде серы и удаления ее из руды в виде SO2. Концентрация SO2 в таких газах составляет 0,5-1,5%, SO2 поглощают различными веществами со следующим выделением и них концентрированного SO2.
Топочные и горючие газы содержат сернистый ангидрид или сероводород. SO2 образуется при сжигании в топках угля, содержащего серу. Например, газы теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) содержат SO2, однако его концентрация в них очень низкая и выделение его требует больших затрат.
Гипс CaSO4тАв2H2O, ангидрид CaSO4 и фосфогипс (отходы в производстве фосфорной кислоты и фосфорных удобрений) сжигают с углем и глиной. При этом восстановление сульфата кальция сопровождается образованием SO2. Огарок измельчают и используют в качестве строительного материала (цемент).
Отработанные кислоты получаются при сульфировании, очистке нефтепродуктов, осушке и др. Если отработанные кислоты не содержат вредных веществ, их можно использовать непосредственно в процессах (например, для изготовления удобрений). Если это невозможно, отработанные кислоты термически разлагают, а образующийся при этом SO2 используют для производства серной кислоты.
Травильные растворы получаются при травлении металлов серной кислотой. Они содержат 2-4% серной кислоты и до 25% FeSO4. Серную кислоту этих растворов нейтрализуют избытком огарка и сульфат восстанавливают углем в печи. Образующийся сернистый ангидрид используют для производства серной кислоты.
Алуниты K2SO4тАвAl2(SO4)3тАв2Al2O3тАв6H2O обезвоживают и восстанавливают, при этом образуется SO2, используемый для производства серной кислоты и глинозем Al2O3, поступающий на производство алюминия.
.3 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ЕЕ ОБОСНОВАНИЕ
В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце ХIХ и начале ХХ века. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья.
Контактным способом получают концентрированную серную кислоту и олеум (раствор трехокиси серы в серной кислоте), необходимые для многих потребителей. Другое важное достоинство этого способа - в возможности получения очень чистой кислоты, требующейся, в частности, для текстильной промышленности.
Башенная кислота, получаемая нитрозным способом, содержит около 75% H2SO4, примеси окислов азота и значительный твердый остаток, поэтому она не может конкурировать с контактной серной кислотой.
В контактном методе производства серной кислоты окисление диоксида серы в триоксид осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства, себестоимость более чистой и высококонцентрированной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. В настоящее время свыше 90% всей ки