14. Сырье сернокислотной пром-ти и его комплексное исп-е. Типы печей для обжига колчедана. Оптимальные условия.

Благ. сов-ти свойств физ. и хим. серная кислота находит большое и разнообразное прим. во многих отраслях пром. Св-ва серной кислоты:

Смешивается с водой в любых соотношениях с выделением тепла. Плотность 1,85 г/см3. Температура кип. 296. Точка плавл. -10. Серная кислота и оксид серы (III) дают с водой 6 гидратов, кот. при кристаллизации при низкой температуре дают эвтектические смеси (минимальная температура плавл.). Серная кислота образует с водой азеотроп - нераздельнокипящие смеси.Массовая доля серной кислоты 98,3%. Температура кипения 336,6.

При конц-и серной кислоты ниже 75% в паровую фазу переходит вода. При конц. более 80% паровая фаза обогащается серной кислотой. При конц-и 98,3% состав паровой фазы равен составу жидкой фазы.К товарной серной кислоте также относится купоросное масло с концентрацией 90-91%.

Применение серной кислоты. 1. 1/2 производимой серной кислоты - на пр-во фосфорных удобрений, сульфата аммония, сульфата калия, разл.кислот и солей;

2. В металлообработке удаляют ржавчину перед покрытием ее лаком;

3. В пр-ве орг. веществ (нитро, взрывчатые вещества, эфиры, красители, спирты, лаки);

4. Очистка нефтепродуктов; 5. Регенерация ионитов;

6. Зарядка аккумуляторов; 7. Прим. в пищ. и текстил. пром.

Сырье для производства серной кислоты.

1. Природная сера - 30-50% серной кислоты. Идет на мед. и научные цели.

2. Сульфидные руды - пирит FeS2, медный колчедан CuFeS2, медный блеск CuS2.

Пирит является основным сырьем в России для получ. серной кислоты.

3. Сульфаты - CaSO4 * 2Н2О ангидрит, Na2SO4 * 10H2O мирабилит.

4. Отходы др. пр-в. Отходам нефтеперерабат. и коксохим. пром-ти явл. сероводород. В процессе не образуется твердого остатка, что упрощает технологию получ. серной кислоты.

Процесс состоит из 4 стадий:

1. Обжиг серного колчедана.

2. Очистка печного газа от кат-х ядов.

3. Катал-е окисление SO2 в SO3.

4. Абсорбция SO3 98% серной кислотой или олеумом.

Получение SO2. Получают обжигом пирита, входящего в состав сетного колчедана кислородом воздуха. 4FeS2 + 11O2 ---(600-800С)---> 2Fe2O3 + 8SO2 + теплота

Это гетерогенная, высокотемпературная реакция, необратимая, некаталитич. Во время обжига на повер-ти частичек пирита обр-ся сой оксида железа, кот. препятствует р-и окисления. Скорость гетерогенной р-и зав. от поверхности раздела фаз. Необх. измельчить пирит. Во время процесса толщина оксидной пленки постоянно увел-ся и препятствует дальнейшей р-и окисления, процесс переходит во внутридиффузионную область. Для снятия этих диффузионных торможений пирит необх. измельчать, при этом толщина оксидной пленки автоматически уменьшается.

При переходе к микротелам микрочастицы пирита при температуре выше 900 градусов начинают сплавлятся с обр-м крупных агломератов. Поэтому температуру ограничивают 600-900 градусов.

Процесс диффузии на пов-ти пирита протекает так: молекулы кислорода затекают внутрь зерна пирита и вступают в р-ю с обр-м оксида железа и SO2. Обр-ся SO2 десорбируется из частиц пирита с обр-м вокруг частички облака SO2, кот.мешает проникновение кислорода внутрь частицы пирита. Для устранения этого недостатка частицы пирита необх. энергично перемешивать.

В зав.от интенсивности перемешивания существует 4 вида печей для обжига пирита.

1. Многополочные печи. Темпер. 600-900 градусов. Конц. СО2 9%.Разбавление воздухом 1:1,5.

2. Барабанные вращающиеся печи. По типу цементных.

3. Печи пыливидного обжига. Темпер. 900-1000 градусов. Берется почти стехиометрическое кол-во воздуха. Конц.SO2 - 13%.

Недостатки: треб-ся очень тонкий помол и осушка пирита. Оч. большая запыленность, с кот. оч. трудно справиться.

4. Печи со взвешенным (кипящим) слоем.

Пирит измельчается и рассеивается на 3 фракции: мелкая, сред., крупная. Мелкая фракция сплавляется и возвращается на помол. Круп. фракция тоже идет на помол. Сред. фракция им. размер частиц d min < d < d max

d min может уноситься с потоком газа. d max не может переходить в режим кипящего слоя.

Темпер. 600-900 градусов. Конц. SO2 - 14%. Производ-ть печи кипящего слоя в 10 выше чем многополочной печи и в 2 р. выше чем печи пылевидного обжига. Остаточная конц-я серы в огарке менее 0,5%. На 1 т. пирита получ. 1,3 т. водяного пара.