Производство серной кислоты

Лекция №6.

ГЛАВА VI

Примеры технологического оформления химических процессов.

Огромное разнообразие химико-технологических процессов и их специфические особенности создают большие трудности при попытке выделить из их числа такие, которые достаточно полно отражали бы особенности всех или хотя бы большей группы химических процессов. В связи с этим в данной главе будет целесообразно рассмотреть инженерные оформление некоторых процессов неорганического синтеза, органического и нефтехимического синтеза, а также отдельные процессы получения высокомолекулярных соединений и переработки нефти.

Неорганический синтез.

Одним из наиболее хорошо изученных процессов неорганического синтеза является производство серной кислоты, аммиака и азотной кислоты, которые применяют в производстве самых разнообразных веществ: минеральных солей, удобрений, всевозможных органических соединений, красителей, взрывчатых веществ и т.д.

Производство серной кислоты.

Серная кислота принадлежит к числу сильных кислот и является самой дешевой из них. Серная кислоты удобна для использования, она не дымит, не имеет запаха, при комнатной температуре находится в жидком состоянии и в концентрированном виде не разрушает черные металлы. Этими достоинствами объясняется широкое применение серной кислоты.

Безводная 100%-ная серная кислота (моногидрат) представляет собой тяжелую, маслянистую и бесцветную жидкость, которая смешивается с водой во всех соотношениях с выделением большого количества тепла. Плотность H₂SO₄ при 20°С равна 1,83г/см³, температура кипения 286°С, температура замерзания 10,5°С.

Химическая схема получения H₂SO₄ включает три основных химических процесса:

а) окисление пирита кислородом воздуха до сернистого ангидрида; ,

б) окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид на катализаторе;

в) соединение сернистого ангидрида с водой и образование серной кислоты;

Принципиальная схема производства серной кислоты из флотационного колчедана является схемой с открытой цепью, т.е. проточной, когда газ последовательно проходит все аппараты (Рис. 6.1).

Операция 1 – обжиг сырья (получение сернистого ангидрида из пирита). Наряду с SO₂ образуется огарок Fe₂O₃. Сернистый ангидрид охлаждают с использованием тепла для получения пара (операция 2), а затем освобождают от пыли (операция 3) и подвергают специальной очистке (операция 4 – газ охлаждают, промывают, сушат). Очищенный сернистый ангидрид нагревают теплом отходящих газов (операция 5) и в присутствии катализатора окисляют до серного ангидрида (операция 6). После этой операции газ охлаждают (операция 5) и направляют на выделение серного ангидрида абсорбцией 98,3%-ной серной кислотой (операция 7), при этом серный ангидрид соединяется с водой (избыток ее имеется в серной кислоте). Образующуюся H₂SO₄ выводят из процесса в качестве готового продукта.