Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
2NOHSOj + H. О 2H2SO4 + N2O3- Q (а)
Двуокись серы абсорбируется водой и образует сернистую кислоту: SO2+ H2O-H2SO3+ Q (б)
последняя реагирует с окислами азота в жидкой фазе:
H3SO3+ N2O3 ^HjSO4+ 2NO+ Q (в)
Частично SO3 может окисляться в газовой фазе:
SO2+ N2O3-SO3+ 2NO+ Q (г)
SO3, абсорбируясь водой, также дает серную кислоту:
SO3+H3O-^H1SO4+ Q (д)
Окись азота десорбируется в газовую фазу и окисляется до двуокиси азота кислородом воздуха:
2NO + 02->2N02 + Q (е)
Окислы азота NO + NO3 rr; N2O3 поглощаются серной кислотой в последующих трех-четырех башнях по реакции, обратной уравнению (а). Для этого в башни подают охлажденную серную кислоту с малым содержанием нитрозы, вытекающую из первых башен. При абсорбции окислов получается нитрозилсерная кислота, участвующая в процессе. Таким образом, окислы азота совершают кругооборот и теоретически не должны расходоваться. На практике же из-за неполноты абсорбции имеются потери окислов азота. Расход окислов азота в пересчете на HNO3 составляет 10—20 кг на тонну моногидрата H2SO4. Нитрозным способом получают загрязненную примесями и разбавленную 75—77%-ную серную кислоту, которая используется в основном для производства минеральных удобрений.
2. производство двуокиси серы
Двуокись серы SO2 — это бесцветный газ, в 2,3 раза тяжелее воздуха, с резким запахом. Чистая (100%-ная) SO2 при атмосферном давлении и — 10° С сжижается. При растворении SO2 в воде образуется слабая и нестойкая сернистая кислота SO2 + H2O ;t H2SO3. Сырьем для производства двуокиси серы (а следовательно, и серной кислоты) может служить любое вещество, содержащее серу: как природные материалы, так и промышленные отходы. В природе сера встречается в основном в трех видах: 1) элементарная самородная сера, механически смешанная с другими минералами; 2) сернистые металлы (сульфиды), такие, как пирит FeS2, медный колчедан FeCuS2, медный блеск Cu2S, цинковая обманка ZnS1 а также PbS, CoS, NiS и др ; 3) сульфаты: гипс CaSO4 •2H2O1 ангидрит CaSO4, а также Na2SO4, MgSO4 и др.
Свыше 40% серной кислоты в СССР производится из газа, полученного обжигом серного колчедана, состоящего из минерала пирита и примесей. Чистый пирит FeS2 содержит 53,5% S и 46,5% Fe. В серном колчедане содержание серы обычно колеблется от 35 до 50%, железа — от 30 до 40%, остальное составляют сульфиды цветных металлов, углекислые соли, песок, глина и др. Наиболее значительные месторождения серного колчедана в СССР имеются на Урале, Кавказе и Среднеазиатских республиках. Серный колчедан часто залегает в смеси с сульфидами цветных металлов, которые являются сырьем для производства меди, цинка, свинца, никеля, серебра и др. Для отделения сульфидов цветных металлов руду измельчают, разделяют флотацией на концентраты сульфидов цветных металлов и так называемые флотационные хвосты, которые состоят главным образом из пирита. Серный колчедан, содержащий мало цветных металлов, доставляется на заводы прямо после добычи в виде кусков различной величины. На сернокислотных заводах колчедан дробят на щековых и валковых дробилках, а затем обжигают для получения из него двуокиси серы.
При обжиге концентратов сульфидов меди, цинка и других цветных металлов на металлургических заводах тоже получается двуокись серы, которая используется для производства серной кислоты Таким образом, производство цветных металлов из сернистых руд комбинируется с производством двуокиси серы. Свыше 25% серной кислоты получается из отходящих газов цветной металлургии. Значительная часть сернистых газов в цветной металлургии получается с содержанием SO2 менее 3%. Для использования в производстве серной кислоты эти газы необходимо концентрировать. Однако на ряде заводов цветной металлургии концентрирование газов еще не производится и они выпускаются в атмосферу, настоящее время проектируется более полное использование сернистых газов
цветной металлургии. Лучшим сырьем для производства двуокиси серы служит сера, которая выплавляется из природных пород, содержащих серу, а также получается как побочный продукт в производстве меди, при очистке газов и т. п. Сера плавится при 113°С, легко воспламеняется н сгорает в простых по устройству печах. При сжигании серы в воздухе получается газ более высокой концентрации, чем при сжигании колчедана, с меньшим содержанием вредных примесей. Однако стоимость серы в несколько раз выше, чем колчедана, поэтому из нее вырабатывается лишь около 20% производимой в СССР серной кислоты в основном на заводах, удаленных от месторождений колчедана.
Каменный уголь всегда содержит около 1—3% серы. При сжигании угля в топках сера сгорает и выделяется в виде SO2 в атмосферу. Разработаны абсорб-ционно-десорбционные способы обезвреживания дымовых газов, при которых SO2 извлекается из газа и может быть использована для производства серной кислоты. Однако себестоимость двуокиси серы, извлеченной из дымовых газов, в несколько раз выше, чем полученной обжигом колчедана, поэтому она используется лишь в ничтожной степени. Во всем мире выбрасывается в атмосферу двуокиси серы в 2 с лишним раза больше, чем используется в мировом производстве серной кислоты.- При коксовании каменного угля, а также при переработке нефти содержащаяся в них сера частично переходит в газ в виде сероводорода. При очистке газа получают элементарную серу или газообразный сероводород, который сжигают, получая двуокись серы и из нее серную кислоту.
