Курс лекций по дисциплине ОП 08 Технология отрасли специальности 15.02. 2.2 Производство серной кислоты. 2. 2 производство серной кислоты
 Скачать 399.09 Kb.
|
|
2.2 ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Вопросы для изучения 1. Применение серной кислоты. Способы получения. 2. Сырье для производства серной кислоты. 3. Получения серной кислоты нитрозным способом. 4. Получение серной кислоты контактным способом. 2.2.1 Серная кислота - один из важнейших продуктов химической промышленности. Главными ее потребителями являются производства минеральных удобрений (суперфосфата, сульфата аммония и др.) кислот (соляной, фосфорной и др.), солей (сульфата железа, медного купороса и др.). В больших количествах серная кислота применяется для очистки нефтепродуктов: бензинов, керосинов, смазочных масел; в синтезе органических веществ, в производстве химических волокон, в текстильной промышленности и др. Кроме того, она широко применяется в цветной металлургии, металлообрабатывающей промышленности для снятия окислов (травления) с поверхности стальных изделий перед хромированием, никелированием и другими видами защитных и декоративных покрытий.  Рисунок 2 Направления применения серной кислоты. Серную кислоту в промышленности получают из двуокиси серы, образующейся при окислении серы S + O2 = SO2 , которая затем доокисляется до трехокиси серы: 2SO2 + O2 = 2SO3 Серную кислоту необходимой концентрации получают при взаимодействии трехокиси серы с водой. Для получения серной кислоты применяют два способа: нитрозный и контактный. Серная кислота является сильным водоотнимающим средством, поэтому при попадании на кожу человека вызывает разрушение и омертвение ткани. При попадании внутрь организма даже в небольших количествах вызывает мучительную смерть. Работать с серной кислотой следует в спецодежде (суконная куртка и брюки, резиновые сапоги, резиновые перчатки) и в защитных очках. 2.2.2 Сырьем для получения двуокиси серы могут служить: - серный колчедан – состоит из минерала пирита и примесей. Чистый пирит содержит 53,5 % серы и 46,5 % железа. В серном колчедане за счет примесей (сульфиды цветных металлов, песок, глина, соединения мышьяка, селена, серебра) содержание серы снижается до 35-50 %; сера - лучшее сырьё для производства двуокиси серы. При сжигании серы получают двуокись серы высокой степени чистоты и высокой концентрации. Элементарную серу производят из серных руд выплавкой; отходящие газы обжиговых печей металлургических заводов, перерабатывающих сульфиты цветных металлов; сероводород, являющийся побочным продуктом переработки угля и нефти. 2.2.3 Переработка двуокиси серы в серную кислоту заключается в окислении двуокиси серы в трехокись и поглощении трехокиси серы водой. При обычных условиях процесс окисления идет крайне медленно. В промышленных условиях этот процесс ускоряют при помощи окислов азота (нитрозный способ) или при помощи катализаторов (контактный метод). Установка для производства серной кислоты нитрозным (башенным) способом состоит из башен с насадкой из керамических колец. Корпус башни изготовлен из листовой стали. Внутри они футерованы кислотоупорным материалом. Высота башен достигает 18, диаметр до 10 м. Количество башен в системе колеблется от 4 до 7. Четырехбашенная система (рис.3) снабжена окислительным объёмом для подготовки окислов азота к поглощению серной кислоты. Сернистый газ, содержащий около 9 % двуокиси серы, 9-10 % кислорода, и около 80 % азота, пройдя электрофильтры, при 350 0С поступают в нижнюю часть башни 3, а затем в башню 4. В этих продукционных башнях, орошаемых нитрозой и водой, двуокись серы перерабатывается в серную кислоту. Из башни 3 через холодильник 2 выводится 75-77 % серная кислота, почти не содержащая окислов азота. Часть этой кислоты, соответствующая количеству переработанной в башнях двуокиси серы, из сборника 1, отводится на склад. Другая часть возвращается в цикл на орошение башни 7 для абсорбции окислов азота. Из башни 4 выходит газ, почти не содержащий сернистого газа, но содержащий окись азота, выделяющуюся при переработке двуокиси серы в серную кислоту. Окисление окиси азота протекает в основном в окислительном объеме 5 и частично в башне 6. В башнях 6 и 7, называемых абсорбционными, происходит поглощение окислов азота серной кислотой. Для поглощения окислов азота и образования нитрозы в башню 7 подается серная кислота из башни 3. При поглощении в башне 7 окислов азота (не поглощенных в башне 6), серная кислота образует слабую нитрозу. Её направляют на орошение башни 6, где она, поглощая основное количество окислов азота, переходит в крепкую нитрозу, которая подается на орошение продукционных башен. Таким образом, окислы азота совершают кругооборот в системе. Для продвижения газов по системе между башнями 6 и 7 установлен вентилятор 8.  Рисунок 3 Аппаратурно-технологическая схема производства серной кислоты нитрозным методом. Основным недостатком нитрозного метода является получение кислоты концентрацией около 75 % с высоким содержанием примесей. 2.2.4 Контактный способ производства серной кислоты включает следующие основные процессы: очистку газов от вредных для катализатора примесей; контактное окисление двуокиси серы в трехокись; абсорбцию двуокиси серы серной кислотой (рис. 4). Печной обжиговый газ после отделения пыли в электрофильтрах поступает на тонкую очистку от остатков пыли и соединений мышьяка и селена в промывные башни 1 (полую) и 2 (с насадкой из керамических колец), орошаемые охлажденной серной кислотой. В промывных башнях газы охлаждаются до 35-40 0С, отмываются от остатков пыли и значительной части соединений мышьяка и селена. Окончательно мышьяк и селен из газов удаляются в мокрых электрофильтрах 3. Далее для очистки от паров воды газы направляются в сушильную башню 4 с насадкой, орошаемую 92-96% серной кислотой. Сухой сернистый газ поступает в контактный узел на окисление в трехокись серы. Контактный узел состоит из контактного аппарата 7 и кожухотрубного теплообменника 6. Газ из сушильной башни проходит турбокомпрессор 5, межтрубное пространство теплообменника 6 и поступает в контактный аппарат 7. Затем газ проходит по трубам теплообменника 6, где отдает тепло газу, поступающему на контактирование. После этого газ охлаждается в трубчатом холодильнике 8 и поступает в абсорбционное отделение. Абсорбция трехокиси серы осуществляется в две стадии. На первой стадии в олеумном абсорбере 9 трехокись серы поглощается олеумом, содержащим около 18%свободной трехокиси серы. При этом концентрация олеума повышается примерно на 1%. Из олеумного абсорбера одна часть олеума, соответствующая количеству поглощенной в системе трехокиси серы, выводится как продукт с концентрацией примерно 19 % свободной трехокиси серы. Другая, после разбавления кислотой, поступающей с абсорбера 10, и охлаждения, возвращается на орошение олеумного абсорбера. Не поглощенная в олеумном абсорбере часть трехокиси серы, окончательно поглощается в абсорбере 10 98,3 %-ной кислотой, обладающей наибольшей абсорбционной способностью по отношению к трехокиси серы. Кислота и олеум перед поступлением в абсорбционные башни охлаждаются в водяном холодильнике 11.  Рисунок 4 Аппаратурно-технологическая схема производства серной кислоты контактным методом. Преимуществомконтактного способа производства серной кислоты по сравнению с нитрозным является возможность получения олеума и серной кислоты высокой концентрации, не содержащих вредных примесей (высокая чистота продукта). КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Где применяется серная кислота? Из чего получают серную кислоту в промышленности? Что является сырьем для получения двуокиси серы? Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при работе с серной кислотой? В чем заключается переработка двуокиси серы в серную кислоту? Какими способами получают серную кислоту? Из чего состоит установка для производства серной кислоты нитрозным способом? Что собой представляют башни, входящие в состав установки? В чем заключается недостаток нитрозного метода получения серной кислоты? Какие основные процессы включает контактный способ получения серной кислоты? В чем заключается преимущество контактного метода получения серной кислоты перед нитрозным методом? |