Стадии производства серной кислоты уравнения реакций

Производство серной кислоты

Серную кислоту в промышленности производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита (серного колчедана) FeS₂.

Основные стадии получения серной кислоты :

Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
Очистка полученного газа от примесей.
Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
Взаимодействие серного ангидрида с водой.

Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):

Получение H₂SO₄ протекает в поглотительной башне.

Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H₂SO₄·nSO₃.

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

Общие научные принципы химического производства:

Непрерывность.
Противоток
Катализ
Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
Теплообмен
Рациональное использование сырья

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e18dc23dcd87a4f • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Производство серной кислоты: химические концепции синтеза серной кислоты, способы производства.

Основные виды сырья для производства серной кислоты: железный колчедан, сера, сероводород, газы цветной металлургии.

Производство серной кислоты контактным способом включает четыре стадии: получение диоксида серы; очистку газа от примесей; получение триоксида серы; абсорбцию триоксида серы.

Первая стадия связана с получением диоксида из колчедана, который обжигают в печах, где протекает необратимая реакция: 4FeS₂+11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂ + Q.

Ускорение этой реакции обеспечивается тонким измельчением сырья, тщательным его перемешиванием и избытком воздуха или обогащением воздуха кислородом. Обжиговые газы, получаемые при обжиге колчедана, содержат много пыли, для улавливания которой применяют циклоны и электрофильтры (вторая стадия производства серной кислоты). В циклонах пыль оседает под действием центробежных сил. Электрофильтры представляют собой конденсаторы высокого напряжения (60000. 70000 В). Запыленный газ проходит между пластинами электрофильтра, где пылинки заряжаются и оседают на противоположно заряженных пластинах. При встряхивании пластин осевшая пыль падает в бункер электрофильтра, из которого затем удаляется.

На сернокислотных заводах нашей страны в качестве катализатора используют ванадиевые контактные массы с содержанием V₂0₅ примерно 7 %, а также включающие оксиды щелочных металлов и высокопористые алюмосиликаты в качестве носителя. Для достижения максимальной скорости окисления SO₂ в SO₃ процесс следует начинать при температуре около 600 °С и заканчивать при 400 °С. Конструкции современных полочных контактных аппаратов обеспечивают эти условия. При тщательной очистке газа контактная масса сохраняет активность на протяжении нескольких лет. Самая высокая активность катализатора и выгодные температурные условия процесса катализа достигаются в аппаратах со взвешенным (кипящим) слоем.

Под давлением работают аппараты третьей стадии производства – стадии окисления сернистого ангидрида SO₂ до серного ангидрида SO₃. Данное окисление осуществляется на поверхности катализатора. Применяются катализаторы на основе V₂О₅. Процесс протекает по реакции: SO₂ + ½ O₂ = SO₃ + Q.

Как следует из уравнений реакций, процесс протекает с уменьшением объёма, следовательно, процесс необходимо проводить под повышенным давлением, повышение давления способствует повышению степени окисления SO₂. Поскольку процесс протекает с выделением тепла, понижение температуры способствует повышению степени окисления SO₂. Однако температура зажигания ванадиевого катализатора примерно 420÷440°С. При температуре 620°С активность катализатора резко уменьшается, что связывают с разрушением V₂О₅. Поэтому процесс окисления аммиака осуществляется в несколько стадий с промежуточным охлаждением реакционной среды.

Перед началом процесса окисления, сернистый газ нагревается в теплообменнике за счёт тепла продуктов реакции до температуры зажигания катализатора – от 420 до 440ºС. Подогретый газ поступает на первый слой катализатора КА. Здесь происходит окисление SO₂ до SO₃ на 74%. За счёт тепла химич. реакции температура повышается до 600ºС, далее следует охлаждение газов в теплообменнике до температуры 465ºС, и газы поступают на второй слой катализатора. На 2 ом слое катализатора происходит окисление SO₂ до SO₃ до 86%. Температура газов повышается до 514ºС. Далее следует стадия охлаждения газов до температуры 450ºС и третья стадия окисления SO₂ до SO₃ до 94,5%. Повышение температуры газов происходит до 470ºС. После третье стадии газы охлаждаются до температуры 100°С и поступают на абсорбцию противотоком с орошающей средой: вначале – в олеумный абсорбер, затем – в моногидратный абсорбер, затем, после брызгоуловителя – снова подогревается и направляется на 4 ый слой катализатора, где степень окисления SO₂ до SO₃ увеличивается до 94,5%. Температура газов увеличивается до 450°С. И после этого – вновь стадия охлаждения до 409°С и поступает на 5 ую стадию окисления, где процесс проходит до 99,5÷99,99%. После охлаждения, газы поступают на абсорбцию в моногидратный абсорбер 2 ой ступени. Содержание SO₂ в выхлопном газе сост-т 0,03% объёма.

Четвёртая стадия процесса производства серной кислоты – стадия абсорбции трёхокиси серы осуществляется противотоком воды и серного ангидрида по реакции: nSO₃ + H₂O = H₂SO₄ + (n-1) SO₃

При n≤1 получается серная кислота различной концентрации, при n≥1 получается олеум. Олеум – предпочтительный продукт. Процесс получения серной кислоты проходит в моногидратных абсорберах. Абсорберы представляют собой скруббер с насадкой – кольца Рашига. Процесс массообмена протекает на поверхностях раздела фаз. На орошение с верху колонны подаётся орошающая жидкость. В олеумном абсорбере на орошение подаётся олеум с концентрацией свободного SO₃ 19±1% с температурой не более 60°С. В моногидратном – серная кислота с концентрацией 98,3±0,4% и температурой не более 60°С. Для охлаждения полученной серной кислоты и олеума применяют оросительные, кожухотрубчатые, спиральные или воздушные охладители. Концентрация SO₃ в продукционном олеуме составляет до 31%. При необходимости серную кислоту производят разбавлением олеума.

Последней стадией производства H₂SO₄ является обезвреживание отходящих газов. Выхлопные газы производства серной кислоты содержат до 0,2% объёма SO₂ и 0,007% объёма SO₃. На первом этапе очистки проводится скрубберная очистка с орошением сульфатом и бисульфотом аммония. Для улавливания тумана серного ангидрида после скрубберной очистки предусмотрен электрофильтр.

Может так же применяться кислотно-каталитиический метод очистки, в котором орошение газов осуществляется серной кислотой концентрацией 20÷30% массы с содержанием 0,3% массы окиси марганца – катализатора окисления SО₂. Третий способ очистки – озоно-каталитический. Окисление SO₂ осуществляется ещё и озоном. Последней стадией очистки от тымана серной кислоты так же является электрофильтр.

Дата добавления: 2015-09-28 ; просмотров: 3134 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источники:

http://gomolog.ru/reshebniki/9-klass/gabrielyan-2018/11/prov-1.html

http://helpiks.org/5-40422.html

Аппарат	Назначение и уравнения реакций
Печь для обжига	4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂ + Q Измельченный очищенный пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое«. Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800 о С
Циклон	Из печи выходит печной газ, который состоит из SO₂, кислорода, паров воды и мельчайших частиц оксида железа. Такой печной газ очищают от примесей. Очистку печного газа проводят в два этапа. Первый этап — очистка газа в циклоне. При этом за счет центробежной силы твердые частички ссыпаются вниз.
Электрофильтр	Второй этап очистки газа проводится в электрофильтрах. При этом используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра).
Сушильная башня	Осушку печного газа проводят в сушильной башне – снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льется концентрированная серная кислота.
Теплообменник	Очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата.
Контактный аппарат	2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃ + Q В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO₃): температура: оптимальной температурой для протекания прямой реакции с максимальным выходом SO₃ является температура 400-500 о С. Для того, чтобы увеличить скорость реакции при столь низкой температуре в реакцию вводят катализатор – оксид ванадия (V) V₂O₅. давление: прямая реакция протекает с уменьшением объемов газов. Для смещения равновесия вправо процесс проводят при повышенном давлении. Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоев катализатора, начинается процесс окисления SO₂ в SO₃. Образовавшийся оксид серы SO₃ выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню.
Поглотительная башня