Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Виробництво H2SO^ в усьому світі весь час зростає. Відповідно ,j до державних стандартів виробля-
^і ~Ж~\ ється три сорти H2SO4: технічна,
O 20 40 SO 80 100 20 40 60 80 100 H2SO11 SO,i,„iH
H2SOi1,мас. 0Io S0j(6wbH.),Mac.% Концентрація, aw.: %
Тис. 126. Діаграма кристалізації сис- Рис. 127. Діаграма кип'ння системи теми H2O — SO3. H2O-SO3 при 0,9S ¦ 105 Па.
До акумуляторної кислоти ставляться високі вимоги відносно її чистоти. Нормуються вміст Mn, Fe, As, оксидів азоту, важких металів, нелеткого залишку та ін. Акумуляторну кислоту виробляють контактним методом, вона містить 92—94% H2SO4.
Реактивну H2SO4 виготовляють трьох марок: хімічно чисту (х. ч.), чисту для аналізу (ч. д. а.) і чисту (ч.). Як правило, її добувають в кварцовій або платиновій апаратурі контактним способом, вона містить 92—94% H2SO4.
Відкриття H2SO4 можна віднести до X ст. Ще в XIII ст. H2SO4 добували прожарюванням залізного купоросу, завдяки чому і тепер один із сортів H2SO4 називається купоросним маслом. Понад 200 років H2SO4 добувають нітрозним способом і більш як 75 років контактним способом. У Росії перший сірчанокислотний завод для добування H2SO4 нітрозним способом було збудовано біля Москви в 1805 р. Процес здійснювався в свинцевих камерах періодичної дії, в яких спалювали сірку або сірчисті сполуки в^мнш_з_се7птрою rmj,наявності води._ Сірчану кислоту випускали з камери, і процес повторювався. До 1917 р. в Росії було 46 сірчанокислотних заводів, які виробляли на рік 260 тис. т H2SO4.
З кінця XIX ст. набув поширення контактний спосіб виробництва H2SO4, який полягає в тому, що окислення S0? до SO., відбуваться на jrob^pjciirTBepjioro каталіза_тзр^б^дапомошлвдид4в лз,от^_Контактний спосіб дав можливість добувати олеум і більш чисту H2SO4. Важливим-кроком у розвитку контактного способу була заміна дорогого платинового каталізатора ванадієвим, Що дало великий економічний ефект і спростило технологію виробництва H2SO4.
§ 2. СИРОВИННА БАЗА СІРЧАНОКИСЛОТНОГО ВИРОБНИЦТВА
Незалежно від способів виробництва H2SO4 першою стадією його є добування сірчистого газу, який утворюється при спалюванні самородної S або випалюванні різних сірчистих мінералів: природних сірчистих сполук заліза, міді, цинку, свинцю тощо: гіпсу і ангідриту та ін. В дореволюційній Росії майже половина заводів працювала на сировині, ввезеній з Іспанії та Норвегії. В Радянському Союзі сірчанокислотне виробництво повністю забезпечене власною сировиною. Із сірчистих сполук найбільш поширеним є сірчаний колчедан (пірит FeS2), великі поклади якого є на Уралі, в Закавказзі, на ДонбасГта~в-іншйх районах. Чистого FeS2 в природі немає. Основними домішками сировини є сульфіди міді, цинку, свинцю, миш'яку, а також селен, телур, тальк, кварц, солі кальцію та магнію, невеликі кількості золота і срібла. Важливим джерелом сировини для добування SO2 є також поліметалічні сульфідні руди кольорових металів — міді, цинку та ін. При добуванні 1 т чорнової міді утворюється 7,3 т SO2, з якого можна добути 11 т H2SO4. Використання газів випаленням руд чорної та кольорової металургії крім економічної доцільності сприяє створений санітарно-гігієнічних умов праці і запобігає забрудненню навколишнього середовища. Для виробництва H2SO4 використовують також сірчисгмй газ, який виділяється при переробці кислого гудро-
ну — відходів нафтопереробного виробництва. Частку кожного виду сировини (в %) в сірчанокислотному виробництві CPCP видно з таких даних:
Колчедан понад 43
Сірка близько 26
Сірчисті гази-відходи близько 24
Сірководень близько 7
У наступні роки у виробництві H2SO4 передбачається збільшити частку сірчистих газів і H2S.
§ 3. ВИРОБНИЦТВО СІРЧИСТОГО ГАЗУ
У промисловості сірчистим газом називають газову суміш, в якій_ -міститься 7—15% SOn. 0? і Nj, у різному ст^вшкжкщщ_залежно від якості сировини та умов її випалювання. Сірчистий ангідрид SO2 — це безбарвний газ з характерним різким запахом; подразнює слизові оболонки очей і дихальних шляхів. Він в 2,3 раза важчий за повітря, при температурі —10° C і атмосферному тиску зріджується, взаємодіючи з водою, утворює нестійку сірчисту кислоту '
SO2 + H2O 5-H2SO3,
яка існує тільки у водному розчині. J^jJiOiH-SO2 застосовують у холо-Sjijn^HJfirexHiHi, для вибілювання паперової маси та цукрових розчинів, яїк~^онсервуючу речовину при транспортуванні та зберіганні плодів та ін. Вміст SO2 в повітрі робочих приміщень не повинен перевищувати 0,1 мг/л.
Сірчаний колчедан випалюють у багатополичних печах (рис. 11), у печах з киплячим шаром (рис. 43) або в завислому стані (рис.44). Першою стадією процесу випалювання піриту є його дисоціація, яка відбувається дуже швидко при температурах, вищих за 500° C
2FeS2 = 2FeS + S2-Q. Сульфід заліза окислюється з виділенням тепла 4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2 + Q, а сірка згоряє у газовому стані
S2 + 2O2 ї=ї 2SO2.
Сумарне рівняння для всього процесу випалювання колчедану з утворенням оксиду заліза буде таким:
4FeS2 + HO2 = 2Fe2O3 + 8SO2+ 3415 кДж.
