BILDUNGSMINISTERIUM DER REPUBLIK BELARUS

BELARUSIAN STAATLICHE UNIVERSITÄT FÜR WIRTSCHAFT

Abteilung für Technologie

Einzelarbeit zum Thema:

"Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren".

Abgeschlossen von einem Studenten des 1. Jahres des FBD: Klimenok M.A.

Geprüft vom Lehrer: Tarasevich V.A.

Minsk 2002

· Abstrakt

Beschreibung des Kontaktverfahrens zur Herstellung von Schwefelsäure

· Schematische Darstellung der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren

Die Dynamik der Arbeitskosten in der Entwicklung des technologischen Prozesses

Berechnung des Standes der Technik, der Bewaffnung und Produktivität lebendiger Arbeit

· Fazit

Literatur und Quellen

Diese Arbeit besteht aus 12 Seiten.

Schlüsselwörter: Schwefelsäure, Kontaktverfahren, Reaktion, Produktionstechnik, Arbeitskostendynamik, technologischer Prozess.

In diesem Artikel wurde die Technologie zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren untersucht und beschrieben. Es werden Illustrationen, Diagramme, Grafiken und Tabellen gegeben, die das Wesentliche des technologischen Prozesses widerspiegeln. Die wichtigsten Trends in der Entwicklung der Schwefelsäureherstellung nach dem Kontaktverfahren werden aufgezeigt.

Es wurde eine Analyse der Dynamik der Arbeitskosten des Lebensunterhalts und der vergangenen Arbeit sowie der Dynamik der Arbeitskosten während der Entwicklung des technologischen Prozesses durchgeführt. Der Technologiestand, diese Rüstung und die Produktivität der lebendigen Arbeit werden berechnet. Entsprechende Schlussfolgerungen und Schlussfolgerungen werden gezogen.

Beschreibung des Kontaktverfahrens zur Herstellung von Schwefelsäure

Eine große Anzahl von Schwefelsäuresorten wird nach dem Kontaktverfahren hergestellt, darunter Oleum mit 20% freiem SO3, Vitriol (92,5% H 2 SO 4 und 7,5% H 2 O), Batteriesäure, etwa in der gleichen Konzentration wie und Vitriolöl, aber reiner.

Das Kontaktverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure umfasst drei Stufen: Gasreinigung von für den Katalysator schädlichen Verunreinigungen; Kontaktoxidation von Schwefeldioxid zu Schwefelsäureanhydrid; Absorption von Schwefelsäureanhydrid durch Schwefelsäure. Der Hauptschritt ist die Kontaktoxidation von SO 2 zu SO 3 ; der Name dieser Operation wird auch ganze Methode genannt.

Die Kontaktoxidation von Schwefeldioxid ist ein typisches Beispiel für heterogene oxidative exotherme Katalyse. Dies ist eine der am besten untersuchten katalytischen Synthesen.

Reversibles Reaktionsgleichgewicht
2SO 2 + O 2 >< 2 SO 3 + 2 x 96,7 кдж (500 оС) (а)
sie verschiebt sich nach dem Le-Chatelier-Prinzip bei sinkender Temperatur und steigendem Druck in Richtung SO 3 -Bildung; dementsprechend erhöht sich der Gleichgewichtsgrad der Umwandlung von SO 2 zu SO 3

Es sollte beachtet werden, dass eine Erhöhung des Drucks natürlich die Reaktionsgeschwindigkeit (a) erhöht. Es ist jedoch unvernünftig, bei diesem Verfahren erhöhten Druck zu verwenden, da neben den reagierenden Gasen Ballaststickstoff komprimiert werden müsste, der normalerweise 80 % des gesamten Gemischs ausmacht, und daher Katalysatoren aktiv in dem verwendet werden Produktionszyklus.

Der aktivste Katalysator ist Platin, aber er wird aufgrund hoher Kosten und leichter Vergiftung durch Verunreinigungen im Röstgas, insbesondere Arsen, nicht mehr verwendet. Eisenoxid ist billig, aber mit der üblichen Gaszusammensetzung – 7 % SO2 und 11 % O2 – zeigt es katalytische Aktivität nur bei Temperaturen über 625 °C, d. h. wenn xp 70 %, und daher nur für die anfängliche Oxidation von SO2 bis zum Erreichen von xp 50-60 % verwendet. Der Vanadium-Katalysator ist weniger aktiv als der Platin-Katalysator, aber er ist billiger und wird mehrere tausendmal weniger durch Arsenverbindungen vergiftet als Platin; es erwies sich als das rationellste und ist das einzige, das bei der Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird. Vanadium-Kontaktmasse enthält durchschnittlich 7 % V2O5; Aktivatoren sind Oxide von Alkalimetallen, üblicherweise wird der K2O-Aktivator verwendet; der Träger sind poröse Alumosilikate. Derzeit wird der Katalysator in Form einer Verbindung SiO2, K verwendet und/oder Cs, V in verschiedenen Anteilen. Eine solche Verbindung erwies sich als die säurebeständigste und stabilste. Auf der ganzen Welt ist sein korrekterer Name "vanadiumhaltig". Ein solcher Katalysator ist speziell für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen ausgelegt, was zu geringeren Emissionen in die Atmosphäre führt. Außerdem ist eine solche Katalyse billiger als Kalium/Vanadium. Herkömmliche Vanadium-Kontaktmassen sind poröse Granulate, Tabletten oder Ringe (Abb. 1).

Unter den Bedingungen der Katalyse wird Kaliumoxid in K2S2O7 umgewandelt, und die Kontaktmasse ist im Allgemeinen ein poröser Träger, dessen Oberfläche und Poren mit einem Film einer Lösung von Vanadiumpentoxid in flüssigem Kaliumpyrosulfat benetzt sind.
Vanadium-Kontaktmasse wird bei Temperaturen von 400 bis 600 °C betrieben. Bei einer Temperaturerhöhung über 600 °C beginnt eine irreversible Abnahme der Aktivität des Katalysators durch die Sinterung der Komponenten unter Bildung von in Kaliumpyrosulfat unlöslichen inaktiven Verbindungen. Wenn die Temperatur sinkt, nimmt die Aktivität des Katalysators aufgrund der Umwandlung von fünfwertigem Vanadium in vierwertiges Vanadium unter Bildung von Vanadyl-VOSO4 mit geringer Aktivität stark ab.

Der Katalyseprozess besteht aus den folgenden Stufen: 1) Diffusion der reagierenden Komponenten aus den Kernen des Gasstroms zu den Körnern und dann in die Poren der Kontaktmasse; 2) Sauerstoffsorption durch den Katalysator (Übertragung von Elektronen vom Katalysator auf Sauerstoffatome); 3) Sorption von SO2-Molekülen unter Bildung des komplexen SO2 * O * -Katalysators; 4) Umlagerung von Elektronen unter Bildung des komplexen SO2 *-Katalysators; 5) Desorption von SO3 aus den Poren der Kontaktmasse und von der Oberfläche der Körner.

Bei großen Körnern der Kontaktmasse wird die Gesamtgeschwindigkeit des Prozesses durch die Diffusion von Reagenzien bestimmt (1. und 6. Stufe). Streben Sie normalerweise danach, Granulate mit einem Durchmesser von nicht mehr als 5 mm zu erhalten. In diesem Fall läuft der Prozess in den ersten Oxidationsstufen im Diffusionsbereich und zuletzt (bei x 80%) im kinetischen Bereich ab.

Aufgrund der Zerstörung und Verbackung des Granulats, der Verunreinigung der Schicht, der Vergiftung des Katalysators mit Arsenverbindungen und seiner Temperaturschädigung bei versehentlichen Verstößen gegen das Regime wird die Vanadium-Kontaktmasse im Durchschnitt nach 4 Jahren ausgetauscht. Wird jedoch die durch das Rösten von Pyrit erzielte Gasreinigung gestört, so wird der Betrieb des Kontaktapparates nach einigen Tagen durch Vergiftung der ersten Schicht der Kontaktmasse gestört. Um die Aktivität des Katalysators zu erhalten, wird eine Gasfeinreinigung nach dem Nassverfahren eingesetzt.

Schematische Darstellung der Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren

Der beste Rohstoff für die Herstellung von Schwefeldioxid ist Schwefel, der aus schwefelhaltigen Naturgesteinen erschmolzen wird und auch als Nebenprodukt bei der Kupferherstellung, Gasreinigung usw. anfällt. Schwefel schmilzt bei einer Temperatur von 113 Grad C, entzündet sich leicht und brennt in einfachen Öfen (Abb. 2). Es stellt sich ein Gas hoher Konzentration mit einem geringen Gehalt an schädlichen Verunreinigungen heraus.

Die Schwefelverbrennung erfolgt gemäß der Reaktion S + O 2 > SO 2 + 296 kJ Tatsächlich schmilzt und verdampft Schwefel vor der Verbrennung (Siedepunkt ~ 444 ° C) und verbrennt in der Gasphase. Somit ist der Verbrennungsprozess selbst homogen.

Kompressor und Brennkammer

Unverbrannter Schwefel
Luft zur Verbrennung und Nachverbrennung von Schwefel
flüssiger Schwefel
Pressluft
Produkt - Röstgas

Flussdiagramm der Schwefelsäureproduktion

1 - 1. Waschturm; 2 - 2. Waschturm mit Düse; 3 - Nass-Elektrofilter; 4 - Trockenturm mit Düse; 5 - Turbolader; 6 - Röhrenwärmetauscher; 7 - Kontaktgerät; 8 - Rohrgaskühler; 9 und 10 - Absorptionstürme mit einer Düse; 11 - Kreiselpumpen; 12 - Säuresammler; 13 - Säurekühlschränke

Röstgas nach der Grobreinigung von Staub in Schlackenelektrofiltern mit einer Temperatur von etwa 300 ° C tritt in den hohlen Waschturm (Abb. 3: 1.2) ein, wo kalte Schwefelsäure (75% H 2 SO 4 ) versprüht wird. Beim Abkühlen des Gases kondensieren das darin enthaltene Schwefelsäureanhydrid und Wasserdampf in Form winziger Tröpfchen. Arsenoxid löst sich in diesen Tröpfchen. Dabei entsteht ein Arsensäurenebel, der teilweise im ersten Turm und im zweiten Turm mit einer Keramikdüse aufgefangen wird. Gleichzeitig werden Staubrückstände, Selen und andere Verunreinigungen aufgefangen. Es entsteht schmutzige Schwefelsäure (bis zu 8 % des Gesamtausstoßes), die als Sonderprodukte ausgegeben wird. Die Endreinigung des Gases vom schwer fassbaren Arsensäurenebel erfolgt in Nassfiltern (Abb. 3: 3), die in Reihe (zwei oder drei) installiert sind. Nassfilter funktionieren genauso wie Trockenfilter. Nebeltröpfchen werden an rohrförmigen Niederschlagselektroden aus Blei oder ATM-Kunststoff abgeschieden und fließen nach unten. Die Gasreinigung wird durch die Trocknung aus Wasserdampf mit Vitriolöl in einem Turm mit Packung abgeschlossen (Abb. 3: 4). Üblicherweise werden zwei Trockentürme installiert. Türme, Gaskanäle und Säuresammler im Behandlungsabschnitt sind in der Regel aus Stahl, ausgekleidet mit säurefesten Steinen oder Diabasplatten. Trockenes Schwefeldioxid und Schwefelsäureanhydrid sind nicht korrosiv, daher können alle nachfolgenden Geräte bis hin zum Monohydrat-Absorber aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl ohne Korrosionsschutz montiert werden.

Eine große Anzahl von Geräten erzeugt einen erheblichen Widerstand gegen die Gasströmung (bis zu 2 m WS), daher wird ein Turbolader zum Transport von Gas installiert (Abb. 3: 5). Der Kompressor, der Gas aus den Öfen durch die gesamte Ausrüstung saugt, pumpt es in die Kontaktbaugruppe.

Die Kontaktanordnung (Fig. 3: 6,7,8) besteht aus einem Kontaktapparat, einem Rohrbündelwärmetauscher und einem im Schema nicht dargestellten (Fig. 4). Feuer auslösende Gasheizung. Im Wärmetauscher des Starterhitzers wird das Gas erhitzt, bevor es während des Anfahrens oder wenn die Temperatur im Gerät unter den Normalwert absinkt, in das Gerät eintritt.
Üblicherweise werden Regalkontaktgeräte verwendet. Ein solches Gerät hat einen zylindrischen Körper mit einem Durchmesser von 3 bis 10 und einer Höhe von 10 bis 20 m. Im Körper sind vier oder fünf Gitter mit jeweils einer Schicht Kontaktmassegranulat installiert. Zwischen den Schichten der Kontaktmasse sind zwischengeschaltete Rohr- oder Kastenwärmetauscher eingebaut. Das Diagramm zeigt eine vierschichtige Kontaktvorrichtung, obwohl häufiger fünfschichtige Vorrichtungen verwendet werden, aber das Funktionsprinzip ist völlig ähnlich, der Unterschied liegt nur in einer weiteren Schicht des Katalysators. Frischgas wird durch die Wärme des umgesetzten Heißgases erhitzt, zuerst in einem externen Wärmetauscher, dann passiert es teilweise oder vollständig nacheinander drei oder vier interne Wärmetauscher zur Erwärmung, bei 440–450 °C tritt es in die erste Schicht ein Kontaktmasse. Diese Temperatur wird durch Öffnen von Ventilen geregelt. Der Hauptzweck der internen Wärmetauscher besteht darin, das teilweise oxidierte und erhitzte Gas im Katalysatorbett zu kühlen, so dass sich das Regime allmählich dem optimalen Temperaturverlauf annähert.

Regalkontaktgeräte - eine der häufigsten Arten von Kontaktgeräten. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, dass das Aufheizen und Abkühlen des Gases zwischen den auf den Regalen liegenden Katalysatorschichten in der Kontaktvorrichtung selbst unter Verwendung verschiedener Wärmeträger oder Kühlmethoden durchgeführt wird Schicht ist höher als die darüber liegende, d.h. .d.h. entlang der Gasströmung zunimmt und die Höhe der Wärmetauscher abnimmt, da mit zunehmendem Gesamtumsatzgrad die Reaktionsgeschwindigkeit abnimmt und dementsprechend die freigesetzte Wärmemenge abnimmt. Im Ringraum der Wärmetauscher strömt nacheinander Frischgas von unten nach oben, kühlt die Reaktionsprodukte ab und erwärmt sich auf die Temperatur des Reaktionsbeginns

Die H 2 SO 4 -Produktivität von Kontaktgeräten liegt je nach Größe zwischen 50 und 500 Tonnen H 2 SO 4 pro Tag. Es wurden Konstruktionen von Kontaktvorrichtungen mit einer Kapazität von 1000 und 2000 Tonnen pro Tag entwickelt. 200-300 Liter Kontaktmasse pro 1 Tonne Tagesleistung werden in die Apparatur geladen. Rohrkontaktapparate werden seltener zur SO 2 -Oxidation eingesetzt als Regalapparate. Für die Oxidation von hochkonzentriertem Schwefeldioxid ist es sinnvoll, Kontaktapparate mit Katalysatorwirbelbetten zu verwenden.

Die Absorption von Schwefelsäureanhydrid nach der Reaktion SO 3 +H 2 O = H 2 SO 4 +9200 J wird üblicherweise in Kolonnen mit Füllkörper durchgeführt (Abb. 3: 9.10), da Blasen- oder Schaumabsorber eine hohe Arbeitsintensität haben erhöhter hydraulischer Widerstand. Wenn der Wasserdampfpartialdruck über der absorbierenden Säure signifikant ist, verbindet sich SO 3 mit H 2 O in der Gasphase und bildet winzige Tröpfchen eines schwer fassbaren Schwefelsäurenebels. Daher wird mit konzentrierten Säuren absorbiert. Die beste Absorptionskapazität ist eine Säure, die 98,3 % H 2 SO 4 enthält und eine vernachlässigbare Elastizität von sowohl Wasserdampf als auch SO 3 aufweist. In einem Zyklus im Turm ist es jedoch unmöglich, die Säure von 98,3 % auf Standardoleum zu fixieren, das 18,5–20 % freies Schwefelanhydrid enthält. Aufgrund des großen thermischen Absorptionseffekts während des adiabatischen Prozesses im Turm wird die Säure erhitzt und die Absorption stoppt. Zur Gewinnung von Oleum wird daher in zwei nacheinander installierten Türmen mit Düse absorbiert: Der erste wird mit Oleum bewässert, der zweite mit 98,3%iger Schwefelsäure. Zur Verbesserung der Absorption werden sowohl das Gas als auch die in den Absorber eintretende Säure gekühlt, wodurch die Antriebskraft des Prozesses erhöht wird.

In allen Türmen der Kontaktherstellung, einschließlich Absorbern, ist die Menge an rückfließender Säure um ein Vielfaches größer als zur Absorption von Gaskomponenten (H 2 O, SO 3 ) erforderlich und wird durch die Wärmebilanz bestimmt. Zur Kühlung umlaufender Säuren werden üblicherweise Beregnungskältemaschinen eingebaut, in deren von außen mit kaltem Wasser bewässerten Rohren die gekühlte Säure fließt.

Die Herstellung von Schwefelsäure wird durch die Verarbeitung von Gas, das durch Verbrennung von vorgeschmolzenem und gefiltertem natürlichem Schwefel gewonnen wird, der fast kein Arsen enthält, stark vereinfacht. Dabei wird reiner Schwefel in Luft verbrannt, die zuvor in einem Füllkörperturm mit Schwefelsäure getrocknet wurde. Es fällt ein Gas von 9 % SO2 und 12 % O2 mit einer Temperatur von 1000 °C aus, das zunächst unter den Dampfkessel und dann ohne Reinigung in den Kontaktapparat geleitet wird. Die Intensität des Geräts ist aufgrund der erhöhten Konzentration von SO2 und O2 größer als bei Pyritgas. Es gibt keine Wärmetauscher in der Apparatur, da die Temperatur der Gase durch Zugabe von kalter Luft zwischen den Schichten reduziert wird. Die SO3-Absorption wird auf die gleiche Weise wie im Flussdiagramm durchgeführt.

Die wichtigsten Trends in der Entwicklung der Schwefelsäureherstellung nach dem Kontaktverfahren:

1) Prozessintensivierung durch Durchführung in einer Schwebeschicht, Einsatz von Sauerstoff, Gewinnung und Verarbeitung von konzentriertem Gas, Einsatz aktiver Katalysatoren;

2) Vereinfachung der Gasreinigungsmethoden von Staub und Kontaktgiften (kürzeres technologisches Schema);

3) Erhöhung der Geräteleistung;

4) komplexe Automatisierung der Produktion;

5) Verringerung der Verbrauchskoeffizienten für Rohstoffe und die Verwendung von schwefelhaltigen Abfällen aus verschiedenen Industrien als Rohstoffe;

6) Neutralisierung von Abgasen.

Dynamik der Arbeitskosten während der Entwicklung des technologischen Prozesses

Allgemein kann das gesamte oben genannte Material wie folgt dargestellt werden:

Es ist bekannt, dass dieser technologische Prozess und die Dynamik der Arbeitskosten durch die folgenden Formeln gekennzeichnet sind:

Tf = ---------------------- Tp = 0,004 * t 2 +0,3 Tc = Tf + Tp

Die Beziehung zwischen diesen Formeln sieht folgendermaßen aus:

Tp \u003d 0,004 * - 75 +0,3 und Tf \u003d 21 * Tp-0,3 +1575

Basierend auf den obigen Formeln führen wir die Berechnungen durch und fassen sie in einer allgemeinen Tabelle zusammen (Tabelle 1):

(Tabelle 1): Dynamik der Arbeitskosten bei der Herstellung von Schwefelsäure für 15 Jahre
t (Zeit, Jahre)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Lebenshaltungskosten	0,78	0,75	0,71	0,654	0,595	0,54	0,48	0,43	0,38	0,34	0,3	0,27	0,24	0,22	0,198
Vergangene Arbeitskosten	0,3	0,32	0,34	0,364	0,4	0,44	0,496	0,56	0,62	0,7	0,78	0,88	0,98	1,08	1,2
Gesamtkosten	1,09	1,07	1,04	1,018	0,995	0,98	0,976	0,98	1,01	1,04	1,09	1,15	1,22	1,3	1,398

Anhand der Tabelle zeichnen wir die Abhängigkeiten von Tf, Tp, Ts von der Zeit (Abb. 7) und die Abhängigkeiten von Tf von Tp (Abb. 6) und Tp von Tl (Abb. 8) auf.

Aus dieser Grafik ist ersichtlich, dass dieser technologische Prozess in seiner Entwicklung begrenzt ist.

Die ökonomische Grenze der Akkumulation vergangener Arbeitskraft wird in sieben Jahren kommen.

Aus den Grafiken 7 und 8 ist ersichtlich, dass die Art des technologischen Prozesses arbeitssparend ist.

Berechnung des Standes der Technik, der Bewaffnung und Produktivität lebendiger Arbeit.

Der Technologielevel wird nach folgender Formel berechnet:

Komfort \u003d 1 / Tzh * 1 / TP

Produktivität lebendiger Arbeit:

L = Y diejenigen * B

Technische Ausstattung berechnet:

B \u003d Tp / Tzh

Relatives Technologieniveau:

Watnos = Komfort / L

Führen wir die Berechnungen mit den obigen Formeln durch und tragen die Daten in die Tabelle ein (Tabelle 2):

T Zeit (Jahre)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Lebenshaltungskosten	0,78	0,75	0,71	0,654	0,595	0,54	0,48	0,43	0,38	0,34	0,3	0,27	0,24
Vergangene Arbeitskosten	0,3	0,32	0,34	0,364	0,4	0,44	0,496	0,56	0,62	0,7	0,78	0,88	0,98
Gesamtkosten	1,09	1,07	1,04	1,018	0,995	0,98	0,976	0,98	1,01	1,04	1,09	1,15	1,22
Technologieniveau	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2	4,2
Diese. Rüstung	0,39	0,42	0,47	0,556	0,672	0,83	1,033	1,3	1,64	2,058	2,58	3,22	4
Produktivität Tzh	1,28	1,33	1,41	1,529	1,68	1,86	2,083	2,34	2,62	2,94	3,29	3,68	4,1
Relatives Technologieniveau	3,29	3,16	2,98	2,747	2,5	2,25	2,016	1,8	1,6	1,429	1,28	1,14	1,02

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass eine rationalistische Entwicklung nur sieben Jahre lang sinnvoll ist, da in dieser Zeit das relative Technologieniveau größer ist als die Produktivität der lebendigen Arbeit.

Fazit

In dieser Arbeit wird die Technologie zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren untersucht und beschrieben, eine Analyse der Dynamik der Arbeitskosten des Lebensunterhalts und der vergangenen Arbeit sowie der Dynamik der Arbeitskosten während der Entwicklung der durchgeführt technologischer Prozess. Aufgrund der durchgeführten Arbeiten wurden folgende Schlussfolgerungen gezogen: Die Entwicklung dieser Prozesse ist begrenzt, die wirtschaftliche Grenze der Akkumulation vergangener Arbeit beträgt sieben Jahre, dieser technologische Prozess ist arbeitssparend und eine rationalistische Entwicklung ist für sieben Jahre zweckmäßig.

Literatur und Quellen:

1. HERSTELLUNG VON SCHWEFELSÄURE / Baranenko D. http://service.sch239.spb.ru:8101/infoteka/root/chemistry/room1/baran/chem.htm

2. Technologie der wichtigsten Branchen: Proc. Für Gl. Spezialist. Universitäten / A.M. Ginberg, BA Chokhlov. - M.: Gymnasium, 1985.

Stufen - Vorbereitung von Rohstoffen und deren Verbrennung oder Röstung. Ihr Inhalt und ihre Instrumentierung hängen maßgeblich von der Art des Rohstoffs ab, der in hohem Maße die Komplexität der technologischen Herstellung von Schwefelsäure bestimmt. 1. Eisenkies. Natürlicher Pyrit ist ein komplexes Gestein, das aus FeS2-Eisensulfid, Sulfiden anderer Metalle (Kupfer, Zink, Blei usw.), ...

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Kontaktschwefelsäure spiegelt sich im technologischen Schema wider, in dem Pyrit als Ausgangsmaterial dient (klassisches Schema) (Abb. 34). Dieses Schema umfasst vier Hauptstufen: 1) Gewinnung von Schwefelsäureanhydrid, 2) Reinigung von schwefelhaltigem Anhydrid enthaltendem Gas von Verunreinigungen, 3) Oxidation (auf einem Katalysator) von Schwefelsäureanhydrid zu Schwefelsäureanhydrid, 4) Absorption von Schwefelsäureanhydrid.

Die Apparate der ersten Verfahrensstufe umfassen einen Ofen 2, in dem Schwefeldioxid erzeugt wird, und einen Trockenelektrofilter 5, in dem das Ofengas von Staub gereinigt wird. In der zweiten Stufe des Prozesses - Reinigung des Röstgases von Verunreinigungen, die für den Katalysator toxisch sind, tritt das Gas bei 300-400 ° C ein. Das Gas wird gereinigt, indem es mit Schwefelsäure gewaschen wird, die kälter als das Gas selbst ist. Dazu wird das Gas nacheinander durch folgende Apparate geleitet: die Waschtürme 6 und 7, den ersten Nass-Elektrofilter 8, den Befeuchtungsturm 9 und den zweiten Nass-Elektrofilter 8. In diesen Apparaten wird das Gas von Arsen gereinigt, Schwefel- und Selenanhydride sowie aus Staubrückständen. Als nächstes wird das Gas im Trockenturm 10 von Feuchtigkeit und Schwefelsäurespritzern befreit

Sprinkler 11. Sowohl Wasch- 6 und 7, Befeuchtungs- 9 als auch Trocknungstürme 10 werden mit zirkulierender Schwefelsäure bewässert. Im Bewässerungskreislauf befinden sich 20 Kollektoren, aus denen Schwefelsäure zu den Bewässerungstürmen gepumpt wird. Dabei wird die Säure in Kühlschränken 18 vorgekühlt, wobei die physikalische Wärme des Röstgases hauptsächlich aus den Waschtürmen und die Verdünnungswärme der trocknenden Schwefelsäure mit Wasser aus dem Trockenturm abgeführt wird.

Der Lader 12 ist in diesem Schema ungefähr in der Mitte des Systems angeordnet; Alle Geräte vor ihm stehen unter Vakuum, nach ihm - er sang unter Druck. So arbeiten Apparate unter Druck, um die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeldioxid und die Absorption von Schwefeldioxid zu gewährleisten.

Wenn Schwefelsäureanhydrid zu Medium oxidiert wird, wird eine große Wärmemenge freigesetzt, die verwendet wird, um das gereinigte Röstgas zu erhitzen, das in die Kontaktvorrichtung 14 eintritt. Heißes Schwefelsäureanhydrid wird durch die Wände der Rohre, durch die es hindurchtritt, in den Wärmetauscher 13 übertragen Wärme an das kältere Schwefelsäureanhydrid, das im Ringraum den Raum des Wärmetauschers 13 passiert und in die Kontaktvorrichtung 14 eintritt. Eine weitere Kühlung des Schwefelsäureanhydrids vor der Absorption in den Absorbern für Oleum 16 und Monohydrat 17 findet in der Anhydridkältemaschine (Economizer) 15 statt.

Wenn Schwefelsäureanhydrid in der Absorptionskammer absorbiert wird, wird eine große Menge an Hepl freigesetzt, das auf die zirkulierende Säure übertragen wird, die die Absorber für Oleum 16 und Monohydrat 17 bewässert und in den Kühlschränken 19 und 18 entfernt wird.

Die Konzentration von Oleum und Monohydrat steigt durch die Aufnahme von immer mehr Portionen Schwefelsäureanhydrid. Die Trocknungssäure wird aufgrund der Absorption von Wasserdampf aus dem brennenden Gas ständig verdünnt.Um stabile Konzentrationen dieser Säuren aufrechtzuerhalten, gibt es daher Verdünnungszyklen mit Olsumsі-Monohydrat, Monohydrat mit Trocknungssäure und einen Zyklus zur Erhöhung der Konzentration von trocknende Säure mit Monohydrat. Da das Wasser, das mit trocknender Säure in den Monohydrat-Absorber eintritt, fast immer nicht ausreicht, um die gewünschte Konzentration von SOUR! zu erhalten, wird dem Monohydrat-Absorber-Kollektor Wasser zugesetzt.

Im ersten Waschturm 6 steigt die Säurekonzentration durch die Aufnahme einer geringen Menge Schwefelsäureanhydrid aus dem Gas, das beim Rösten von Pyrit in Öfen entsteht. Um eine stabile Waschsäurekonzentration im ersten Waschturm aufrechtzuerhalten, wird Säure aus dem zweiten Waschturm zu seinem Sammler geleitet. Um die erforderliche Säurekonzentration im zweiten Waschturm aufrechtzuerhalten, wird ihm Säure aus dem Befeuchtungsturm zugeführt. Wenn gleichzeitig im ersten Waschturm nicht genug Wasser vorhanden ist, um eine Standard-Säurekonzentration zu erhalten, wird es entweder in den Sammler des Befeuchters oder des zweiten Waschturms eingeleitet.

Kontaktschwefelsäureanlagen produzieren normalerweise drei Arten von Produkten: Oleum, handelsübliche Schwefelsäure und verdünnte Schwefelsäure aus dem ersten Waschturm (nach Abtrennung von Selen von Säure).

In einigen Anlagen wird Waschsäure nach der Reinigung von Verunreinigungen verwendet, um das Monohydrat zu verdünnen oder konzentrierte Schwefelsäure durch Verdünnen von Oleum herzustellen. Manchmal wird Oleum einfach mit Wasser verdünnt.

Gemäß dem Schema in Abb. 34 wird ein Gas mit 4-7,5 % SO2 verarbeitet (Autothermie des Prozesses.) Bei einer höheren SO2-Konzentration nimmt der Kontaktgrad ab.

Derzeit wird daran gearbeitet, das Schema zur Herstellung von Kontaktschwefelsäure zu verbessern, indem die einzelnen Stufen dieses Prozesses neu gestaltet und leistungsfähigere Geräte verwendet werden, die eine hohe Systemleistung bieten.

In vielen Anlagen verwenden Trockentürme und Monohydratabsorber Säureverteiler, wonach das Gas ein Minimum an Spritzern enthält. Zusätzlich sind Vorrichtungen zum Abscheiden von Nebeltröpfchen und -spritzern direkt in den Türmen oder nach ihnen vorgesehen. Bei einer Reihe von Anlagen wurde der Befeuchtungsturm aus dem technologischen Schema ausgenommen; ihr Wegfall wird kompensiert durch eine Leistungserhöhung der Nass-Elektrofilter oder eine Änderung der Betriebsweise der Waschtürme für eine intensivere Gasbefeuchtung im zweiten Waschturm, wodurch die Stromkosten für die Nassreinigung gesenkt werden können.

In der Schwefelsäureindustrie beginnen intensive und fortschrittlichere Geräte weit verbreitet zu werden und ersetzen mit Gas besprühte Füllkörpertürme, Bewässerungskühler, Zentrifugalpumpen usw.

Durch den Einsatz von Sauerstoffstrahl beim Rösten von Rohstoffen in der Nichteisenmetallurgie steigt die Konzentration von SO2 in den Abgasen, was es ermöglicht, mit diesen Gasen betriebene Schwefelsäureanlagen zu intensivieren. Die Verwendung von säurebeständigen Materialien bei der Herstellung von Anlagen zur Herstellung von Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren kann die Produktqualität erheblich verbessern und die Produktion von reaktiver Schwefelsäure steigern.

Das technologische Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure aus elementarem Schwefel nach dem Kontaktverfahren unterscheidet sich vom Herstellungsverfahren aus Pyrit in einer Reihe von Merkmalen:

Sonderbau von Öfen zur Erzeugung von Gichtgas;

erhöhter Gehalt an Schwefeloxid (IV) im Gichtgas;

keine Vorbehandlung des Gichtgases. Die Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel nach dem Doppelkontakt- und Doppelabsorptionsverfahren (Abb. 1) besteht aus mehreren Stufen:

Die von Staub gereinigte Luft wird durch ein Gasgebläse dem Trockenturm zugeführt, wo sie mit 93–98%iger Schwefelsäure auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,01 Vol.-% getrocknet wird; Die getrocknete Luft tritt nach Vorwärmung in einem der Wärmetauscher der Kontakteinheit in den Schwefelofen ein.

Die Verbrennung (Verbrennung) von Schwefel ist eine homogene exotherme Reaktion, der der Übergang von festem Schwefel in einen flüssigen Zustand und dessen anschließende Verdampfung vorausgeht:

S Fernseher → S UND → S DAMPF

Der Verbrennungsprozess findet also in der Gasphase in einem Strom vorgetrockneter Luft statt und wird durch die Gleichung beschrieben:

S+O 2 → SO 2 + 297,028 kJ;

Zum Verbrennen von Schwefel werden Brenner- und Zyklonöfen verwendet. In Brenneröfen wird geschmolzener Schwefel durch Druckluft durch Düsen in die Brennkammer gesprüht, die keine ausreichende Vermischung von Schwefeldampf mit Luft und die erforderliche Verbrennungsrate liefern können. In Zyklonöfen, die nach dem Prinzip von Zentrifugalentstaubern (Zyklonen) arbeiten, wird eine wesentlich bessere Durchmischung der Komponenten erreicht und eine höhere Intensität der Schwefelverbrennung erreicht als in Düsenöfen.

Dann tritt das Gas mit 8,5-9,5 % SO 3 bei 200 °C in die erste Absorptionsstufe in den mit Oleum und 98 % Schwefelsäure gespülten Absorber ein:

ALSO 3 +H 2 O→N 2 ALSO 4 +130,56 kJ;

Anschließend wird das Gas von Schwefelsäurespritzern gereinigt, auf 420 °C erhitzt und gelangt in die zweite Umwandlungsstufe, die auf zwei Katalysatorschichten stattfindet. Vor der zweiten Absorptionsstufe wird das Gas in einem Economizer gekühlt und in den Absorber der zweiten Stufe geleitet, mit 98%iger Schwefelsäure besprüht und dann, nachdem es verspritzt wurde, in die Atmosphäre freigesetzt.

Ofengas aus der Schwefelverbrennung hat einen höheren Gehalt an Schwefeloxid (IV) und enthält nicht viel Staub. Bei der Verbrennung von nativem Schwefel fehlen auch Arsen- und Selenverbindungen, die katalytische Gifte sind, vollständig.

Diese Schaltung ist einfach und wird "Kurzschluss" genannt (Abb. 2).

Reis. 1. Schema zur Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel nach dem DK-DA-Verfahren:

1 Schwefelofen; 2-Abhitzekessel; 3 - Economizer; 4-flammiger Feuerraum; 5, 6-Wärmetauscher des Startofens; 7-poliges Gerät; 8-Wärmetauscher; 9-Oleum-Absorber; 10 Trockenturm; 11 und 12 bzw. erste und zweite Monohydrat-Absorber; 13-Sammler von Säure.

Abb.2. Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel (kurzes Schema):

1 - Schmelzkammer für Schwefel; 2 - flüssiger Schwefelfilter; 3 - Ofen zum Verbrennen von Schwefel; 4 - Abhitzekessel; 5 - Kontaktgerät; 6 - Absorptionssystem von Schwefeloxid (VI); 7-Schwefelsäure-Kühlschränke

Die bestehenden Anlagen zur Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel, ausgestattet mit Zyklonöfen, haben eine Kapazität von 100 Tonnen Schwefel oder mehr pro Tag. Neue Designs werden mit einer Kapazität von bis zu 500 t/Tag entwickelt.

Verbrauch pro 1 Tonne Monohydrat: Schwefel 0,34 Tonnen, Wasser 70 m 3 , Strom 85 kWh.

Schwefelsäure wird in großen Mengen in Schwefelsäureanlagen hergestellt.

I. Rohstoffe zur Herstellung von Schwefelsäure:

II. Aufbereitung von Rohstoffen.

Lassen Sie uns die Herstellung von Schwefelsäure aus Pyrit FeS2 analysieren.

1) Schleifen von Pyrit.

Vor der Verwendung werden große Pyritstücke in Brechern zerkleinert. Sie wissen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit steigt, wenn eine Substanz zerkleinert wird, weil. die Kontaktfläche der Reaktanten nimmt zu.

2) Reinigung von Pyrit.

Nach der Zerkleinerung von Pyrit wird dieser durch Flotation von Verunreinigungen (Abraum und Erde) gereinigt. Dazu wird zerkleinerter Pyrit in riesige Wasserbottiche abgesenkt, gemischt, das Abfallgestein schwimmt nach oben, dann wird das Abfallgestein entfernt.

III. Produktionschemie.

Die Herstellung von Schwefelsäure aus Pyrit besteht aus drei Stufen.

ERSTE STUFE - Rösten des Pyrits in einem Wirbelschichtofen.

Reaktionsgleichung der ersten Stufe

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

Zerkleinerter, gereinigter, nasser (nach der Flotation) Pyrit wird von oben in den Ofen gegossen, um in einem "Wirbelbett" gebrannt zu werden. Von unten (Gegenstromprinzip) wird mit Sauerstoff angereicherte Luft durchgeleitet, um den Pyrit vollständiger abzufeuern. Die Temperatur im Ofen erreicht 800°C. Pyrit wird rot erhitzt und befindet sich durch die von unten eingeblasene Luft in einem „schwebenden Zustand“. Es sieht alles aus wie eine kochende rotglühende Flüssigkeit.

Durch die bei der Reaktion freigesetzte Wärme wird die Temperatur im Ofen gehalten. Überschüssige Wärme wird abgeführt: Rohre mit Wasser verlaufen entlang des Umfangs des beheizten Ofens. Warmwasser wird weiter für die Zentralheizung der angrenzenden Räumlichkeiten verwendet.

Das gebildete Eisenoxid Fe2O3 (Kalzin) wird nicht zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Aber es wird gesammelt und zu einem Hüttenwerk geschickt, wo Eisenmetall und seine Legierungen mit Kohlenstoff aus Eisenoxid - Stahl (2% Kohlenstoff C in der Legierung) und Gusseisen (4% Kohlenstoff C in der Legierung) gewonnen werden.

Somit wird das Prinzip der chemischen Produktion erfüllt – abfallfreie Produktion.

Aus dem Ofen tritt Ofengas aus, dessen Zusammensetzung ist: SO2, O2, Wasserdampf (Pyrit war nass!) Und kleinste Schlackenpartikel (Eisenoxid). Ein solches Ofengas muss von Verunreinigungen aus festen Schlackepartikeln und Wasserdampf gereinigt werden.

Die Reinigung des Ofengases von festen Schlackenpartikeln erfolgt in zwei Stufen - in einem Zyklon (es wird Zentrifugalkraft verwendet, feste Schlackenpartikel treffen auf die Wände des Zyklons und fallen herunter) und in elektrostatischen Abscheidern (elektrostatische Anziehung wird verwendet, Partikel Schlackenknüppel an den elektrifizierten Platten des Elektrofilters, bei ausreichender Ansammlung darunter fallen sie mit ihrem Eigengewicht herunter), um Wasserdampf im Ofengas zu entfernen (Trocknung des Ofengases), wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet, die a sehr gutes Trockenmittel, da es Wasser aufnimmt.

Die Trocknung des Gichtgases erfolgt in einem Trockenturm – Gichtgas steigt von unten nach oben und konzentrierte Schwefelsäure strömt von oben nach unten. Am Ausgang des Trockenturms enthält das Ofengas keine Schlackenpartikel oder Wasserdampf mehr. Ofengas ist jetzt ein Gemisch aus Schwefeloxid SO2 und Sauerstoff O2.

ZWEITE STUFE - Oxidation von SO2 zu SO3 durch Sauerstoff.

Es fließt in die Kontakteinrichtung.

Die Reaktionsgleichung für diese Stufe lautet: 2SO2 + O2 2SO3 + Q

Die Komplexität der zweiten Stufe liegt in der Tatsache, dass der Prozess der Oxidation eines Oxids in ein anderes reversibel ist. Daher ist es notwendig, die optimalen Bedingungen für die direkte Reaktion (Gewinnung von SO3) zu wählen.

eine Temperatur:

Die direkte Reaktion ist exotherm +Q, nach den Regeln für die Verschiebung des chemischen Gleichgewichts, um das Reaktionsgleichgewicht in Richtung einer exothermen Reaktion zu verschieben, muss die Temperatur im System gesenkt werden. Aber andererseits sinkt bei niedrigen Temperaturen die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich. Experimentell haben Chemiker und Technologen festgestellt, dass die optimale Temperatur für die direkte Reaktion mit maximaler Bildung von SO3 eine Temperatur von 400-500 ° C ist. Dies ist eine ziemlich niedrige Temperatur in der chemischen Industrie. Um die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer so niedrigen Temperatur zu erhöhen, wird ein Katalysator in die Reaktion eingeführt. Es wurde experimentell festgestellt, dass Vanadiumoxid V2O5 der beste Katalysator für diesen Prozess ist.

b) Druck:

Die direkte Reaktion verläuft mit einer Abnahme der Gasvolumina: links 3 V Gase (2 V SO2 und 1 V O2) und rechts 2 V SO3. Da die direkte Reaktion mit einer Abnahme des Gasvolumens abläuft, muss gemäß den Regeln zur Verschiebung des chemischen Gleichgewichts der Druck im System erhöht werden. Daher wird dieses Verfahren bei erhöhtem Druck durchgeführt.

Bevor das Gemisch aus SO2 und O2 in die Kontaktapparatur eintritt, muss es auf eine Temperatur von 400-500°C erhitzt werden. Die Erwärmung der Mischung beginnt im Wärmetauscher, der vor dem Kontaktapparat installiert ist. Das Gemisch strömt zwischen den Rohren des Wärmetauschers hindurch und wird von diesen Rohren erwärmt. In den Rohren strömt heißes SO3 aus der Kontaktapparatur. Beim Eintritt in die Kontaktapparatur erwärmt sich das Gemisch aus SO2 und O2 weiter auf die gewünschte Temperatur und strömt zwischen den Rohren in der Kontaktapparatur hindurch.

Die Temperatur von 400–500°C in der Kontaktapparatur wird aufgrund der Wärmefreisetzung bei der Umsetzungsreaktion von SO 2 zu SO 3 aufrechterhalten. Sobald das Gemisch aus Schwefeloxid und Sauerstoff die Katalysatorbetten erreicht, beginnt der Prozess der Oxidation von SO2 zu SO3.

Das gebildete Schwefeloxid SO3 verlässt den Kontaktapparat und tritt durch den Wärmetauscher in den Absorptionsturm ein.

DRITTE STUFE - Absorption von SO3 durch Schwefelsäure.

Es fließt in den Absorptionsturm.

Warum wird Schwefeloxid SO3 nicht vom Wasser absorbiert? Immerhin konnte Schwefeloxid in Wasser gelöst werden: SO3 + H2O H2SO4. Tatsache ist jedoch, dass, wenn Wasser zum Absorbieren von Schwefeloxid verwendet wird, Schwefelsäure in Form eines Nebels gebildet wird, der aus winzigen Schwefelsäuretröpfchen besteht (Schwefeloxid löst sich unter Freisetzung einer großen Menge Wärme in Wasser auf, Schwefelsäure ist so heiß, dass es kocht und sich in Dampf verwandelt). Um die Bildung von Schwefelsäurenebeln zu vermeiden, verwenden Sie 98 %ige konzentrierte Schwefelsäure. Zwei Prozent Wasser sind so gering, dass das Erhitzen der Flüssigkeit schwach und harmlos ist. Schwefeloxid löst sich sehr gut in einer solchen Säure und bildet Oleum: H2SO4 nSO3.

Die Reaktionsgleichung für diesen Vorgang lautet nSO3 + H2SO4 H2SO4 nSO3

Das resultierende Oleum wird in Metalltanks gegossen und zum Lager geschickt. Dann werden Tanks mit Oleum gefüllt, Züge gebildet und zum Verbraucher geschickt.

Umweltschutz,

im Zusammenhang mit der Herstellung von Schwefelsäure.

Der Hauptrohstoff für die Herstellung von Schwefelsäure ist Schwefel. Es ist eines der häufigsten chemischen Elemente auf unserem Planeten.

Schwefelsäure wird in drei Stufen hergestellt: In der ersten Stufe wird SO2 hergestellt, FeS2 wird kalziniert, dann SO3, wonach in der dritten Stufe Schwefelsäure gewonnen wird.

Die wissenschaftliche und technologische Revolution und das damit verbundene intensive Wachstum der chemischen Produktion verursachen erhebliche negative Veränderungen in der Umwelt. Zum Beispiel Vergiftung von Süßwasser, Verschmutzung der Erdatmosphäre, Ausrottung von Tieren und Vögeln. Infolgedessen befindet sich die Welt im Griff einer ökologischen Krise. Schädliche Emissionen aus Schwefelsäureanlagen sollten nicht nur anhand der Auswirkungen des darin enthaltenen Schwefeloxids auf die in der Nähe des Unternehmens gelegenen Bereiche bewertet werden, sondern es sollten auch andere Faktoren berücksichtigt werden - eine Zunahme der Fälle von Atemwegserkrankungen beim Menschen und Tiere, das Absterben der Vegetation und die Unterdrückung ihres Wachstums, die Zerstörung von Bauwerken aus Kalkstein und Marmor, die Zunahme des Korrosionsverschleißes von Metallen. Aufgrund der Schuld von "sauren" Regenfällen wurden Baudenkmäler (Taj Makal) beschädigt.

In der Zone bis 300 km von der Schadstoffquelle (SO2) ist Schwefelsäure gefährlich, in der Zone bis 600 km. - Sulfate. Schwefelsäure und Sulfate verlangsamen das Wachstum landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Die Versauerung von Gewässern (im Frühjahr, wenn Schnee schmilzt, führt zum Tod von Eiern und Jungfischen. Neben Umweltschäden gibt es wirtschaftliche Schäden – jedes Jahr gehen riesige Mengen durch Bodendesoxidation verloren.

Werfen wir einen Blick auf chemische Reinigungsverfahren für die häufigsten gasförmigen Luftschadstoffe. Mehr als 60 Methoden sind bekannt. Die vielversprechendsten Methoden basieren auf der Absorption von Schwefeloxid durch Kalkstein, einer Lösung von Sulfit - Ammoniumhydrosulfit und einer alkalischen Lösung von Natriumaluminat. Ebenfalls von Interesse sind katalytische Verfahren zur Oxidation von Schwefeloxid in Gegenwart von Vanadiumoxid.

Von besonderer Bedeutung ist die Reinigung von Gasen von fluorhaltigen Verunreinigungen, die bereits in geringen Konzentrationen die Vegetation beeinträchtigen. Enthalten die Gase Fluorwasserstoff und Fluor, so werden sie durch Kolonnen mit Gegenstrompackung gegen eine 5-10 %ige Natronlauge geleitet. Innerhalb einer Minute finden folgende Reaktionen statt:

F2+2NaOH -> O2+H2O+2NaF

HF+NaOH -> NaF+H2O;

Das resultierende Natriumfluorid wird behandelt, um Natriumhydroxid zu regenerieren.

Ausgangsreagenzien für die Herstellung von Schwefelsäure können elementarer Schwefel und schwefelhaltige Verbindungen sein, aus denen entweder Schwefel oder Schwefeldioxid gewonnen werden kann.

Die Hauptrohstoffquellen sind traditionell Schwefel und Eisen(schwefel)kies. Etwa die Hälfte der Schwefelsäure wird aus Schwefel gewonnen, ein Drittel aus Pyrit. Einen bedeutenden Platz in der Rohstoffbilanz nehmen schwefeldioxidhaltige Abgase aus der Nichteisenmetallurgie ein.

Gleichzeitig sind Abgase der billigste Rohstoff, die Großhandelspreise für Pyrit sind ebenfalls niedrig, während Schwefel der teuerste Rohstoff ist. Damit die Herstellung von Schwefelsäure aus Schwefel wirtschaftlich rentabel ist, muss daher ein System entwickelt werden, bei dem die Kosten seiner Verarbeitung erheblich niedriger sind als die Kosten der Verarbeitung von Pyrit oder Abgasen.

Gewinnung von Schwefelsäure aus Schwefelwasserstoff

Schwefelsäure wird durch Nasskatalyse aus Schwefelwasserstoff hergestellt. Abhängig von der Zusammensetzung brennbarer Gase und der Methode ihrer Reinigung kann Schwefelwasserstoffgas konzentriert (bis zu 90%) und schwach (6-10%) sein. Dies bestimmt das Schema für die Verarbeitung zu Schwefelsäure.

Abbildung 1.1 zeigt ein Schema zur Herstellung von Schwefelsäure aus konzentriertem Schwefelwasserstoffgas. Mit im Filter 1 gereinigter Luft gemischter Schwefelwasserstoff tritt in den Ofen 3 zur Verbrennung ein. Im Abhitzekessel 4 sinkt die Temperatur des den Ofen verlassenden Gases von 1000 auf 450 °C, wonach das Gas in den Kontaktapparat 5 eintritt. Die Temperatur des die Schichten der Kontaktmasse verlassenden Gases wird durch Einblasen reduziert trockene kalte Luft. Aus der Kontaktapparatur tritt das SO 3 enthaltende Gas in den Kondensatorturm 7 ein, der ein Wäscher mit einer mit Säure berieselten Düse ist. Die Temperatur der Spülsäure am Turmeingang beträgt 50-60°С, am Ausgang 80-90°С. In diesem Modus wird im unteren Teil des Turms das Gas, das H 2 O- und SO 3 -Dämpfe enthält, schnell abgekühlt, es kommt zu einer hohen Übersättigung und es bildet sich ein Nebel aus Schwefelsäure (bis zu 30-35% der gesamten Leistung gehen in Nebel über ), der dann im elektrostatischen Abscheider 8 aufgefangen wird. Für die beste Abscheidung von Nebeltröpfchen in elektrostatischen Abscheidern (oder Filtern eines anderen Typs) ist es wünschenswert, dass diese Tröpfchen groß sind. Dies wird durch eine Temperaturerhöhung der Sprühsäure erreicht, die zu einer Temperaturerhöhung der aus dem Turm ausströmenden Säure (Temperaturerhöhung der Kondensationsfläche) führt und zur Vergröberung der Nebeltröpfchen beiträgt. Das Schema zur Herstellung von Schwefelsäure aus schwachem Schwefelwasserstoffgas unterscheidet sich von dem in Abbildung 1.1 gezeigten Schema dadurch, dass die dem Ofen zugeführte Luft in Wärmetauschern durch das aus den Katalysatorschichten austretende Gas vorgewärmt und der Kondensationsprozess durchgeführt wird ein Blasenkondensator des Chemiko-Konzentratortyps.

Das Gas durchströmt die Säureschicht nacheinander in drei Kammern des Sprudelapparates, die Temperatur der Säure in ihnen wird durch Zufuhr von Wasser geregelt, dessen Verdunstung Wärme aufnimmt. Aufgrund der hohen Temperatur der Säure in der ersten Kammer (230-240°C) kondensieren darin H 2 SO 4 -Dämpfe ohne Nebelbildung.

1-Filter, 2-Ventilator, 3-Ofen, 4-Dampf-Abhitzekessel, 5-Stift-Apparat, 6-Kühlschrank, 7-Turm-Kondensator, 8-Elektrofilter, 9-Umlaufsammler, 10-Pumpe.

Abbildung 1.1 Schema zur Herstellung von Schwefelsäure aus hochkonzentriertem Schwefelwasserstoffgas:

In den beiden darauffolgenden Kammern (die Temperatur der darin befindlichen Säure beträgt etwa 160 bzw. 100 °C) bildet sich Nebel. Aufgrund der ziemlich hohen Temperatur der Säure und der großen Wasserdampfmenge im Gas, entsprechend dem Druck des gesättigten Wasserdampfes über der Säure in den Kammern, bildet sich der Nebel jedoch in Form großer Tröpfchen, die sich leicht zersetzen lassen im Elektrofilter abgeschieden.

Produktivsäure strömt aus der ersten (entlang der Gas-) Kammer, wird im Kühlschrank gekühlt und dem Lager zugeführt. Die Oberfläche von Kühlschränken in einem solchen Absorptionsraum ist 15-mal kleiner als in einem Absorptionsraum mit Kondensatorturm, da die Hauptwärmemenge durch Wasserverdampfung entfernt wird. Die Säurekonzentration in der ersten Kammer (Produktionssäure) beträgt ca. 93,5 %, in der zweiten und dritten Kammer jeweils 85 und 30 %. .