Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Технологическое оформление процесса



I. Обжиг.

Из серосодержащего сырья получают оксид серы (IV).

а) При использовании железного колчедана протекает реакция:

4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2 + Q

Это реакция необратимая, экзотермическая, гетерогенная, идет между газом и твердым веществом. Для интенсификации процесса используется измельчение сырья для увеличения поверхности контакта, чистый кислород, противоток.

Измельчённый очищенный влажный (после флотации) железный колчедан сверху засыпают в печь для обжига. Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 8000С. Твердая масса раскаляется докрасна и находится в "подвешенном состоянии" из-за продуваемого снизу воздуха. Это похоже на кипящую жидкость и называется кипящий или псевдоожиженный слой. За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции поддерживается температура в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по периметру печи проходят трубы с водой, которая нагревается.

Образовавшийся оксид железа Fe2O3 (огарок) в производстве серной кислоты не используют. Но его собирают и отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом - сталь (2% углерода в сплаве) и чугун (4% углерода в сплаве).

Из печи выходит обжиговый газ, состав которого: SO2, O2, пары воды и мельчайшие частицы огарка (в основном оксида железа). Такой газ необходимо очистить от примесей твёрдых частиц огарка и паров воды.

Очистка обжигового газа от твёрдых частичек огарка проводят в несколько этапов - в циклоне, на волокнистом фильтре и в электрофильтрах. Выделение тумана серной кислоты происходит при пропускании газа через волокнистый фильтр, промывные башни и мокрый электрофильтр. Для удаления паров воды из обжигового газа используют серную концентрированную кислоту. Обжиговый газ после очистки представляет собой смесь оксида серы SO2 и кислорода О2.

б) при использовании элементарной серы первая стадия – получение обжигового газа - осуществляется в печах особой конструкции. При сжигании серы образуется повышенное содержание оксида серы (IV) в печном газе. Химическая реакция:

S + O2 SO2 + Q

Последующие стадии (окисление серы и получение серной кислоты) не зависят от того, что использовалось в качестве сырья: серный колчедан или природная сера.

II. Окисление оксида серы (IV) в оксид серы (VI).

Реакция протекает в контактном аппарате с использованием катализатора из оксида ванадия (V205).

2SO2 + O2 2SO3 + Q

Это реакция обратимая, экзотермическая, гетерогенная, каталитическая. Оптимальными условиями является постепенное снижение температуры с 600 до 400-450 oC для смещения равновесия в сторону продукта – серного ангидрида S03. В качестве катализатора используют оксид ванадия(V) V2O5.

Процесс проводят при повышенном давлении. Прежде чем смесь SO2 и O2 попадёт в контактный аппарат, её необходимо нагреть до температуры 400-500°С. Нагрев смеси начинается в теплообменнике, который установлен перед контактным аппаратом. Смесь проходит между трубками теплообменника и нагревается от этих трубок. Внутри трубок проходит горячий SO3 из контактного аппарата. Попадая в контактный аппарат смесь SO2 и О2 продолжает нагреваться до нужной температуры, проходя между трубками в контактном аппарате. Температура 400-5000С в контактном аппарате поддерживается за счёт выделения теплоты в реакции превращения SO2 в SO3. Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоёв катализатора, начинается процесс окисления SO2 в SO3. Образовавшийся оксид серы SO3 выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню.

III. Образование серной кислоты.

SO3 + H2O H2SO4+ Q

Реакция практически необратимая, гетерогенная, экзотермическая. При взаимодействии оксида серы (VI) с водой выделяется так много теплоты, что мельчайшие капли серной кислоты образуют трудно улавливаемый туман. Для улавливания тумана газовую смесь пропускают не через воду, а через концентрированный раствор серной кислоты. Полученный олеум представляет собой серную кислоту, в которой растворен оксид серы (VI).

Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4· nSO3.

Уравнение реакции этого процесса:

nSO3 + H2SO4 H2SO4·nSO3

Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю.




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.