11.5. Виробництво сульфатної кислоти з сірки та сірководню

Процес спалювання S, яка не містить домішок As і Se, відбувається швидко і до кінця. Сірчистий ангідрид можна відразу ж спрямовувати на контактування для виробництва H₂SO₄ за "короткою" технологічною схемою.

Природну сірку, хоч у ній і немає домішок As та Se, треба очищати від мінеральних і органічних домішок, бо при їх спалюванні утворюється ряд продуктів і вода, яка з SO₃ утворює туман H₂SO₄. У природній S, очищеній від органічних і мінеральних домішок, повинно бути не більш як 0,5 % золи, яка при спалюванні S виноситься з печі, засмічуючи форсунки і контактну масу. Для очищення природну S розплавляють і відстоюють при 140 °С протягом 60 год, після чого фільтрують. Чисту розплавлену S переробляють на H₂SO₄ за "короткою" технологічною схемою (рис. 11.6).

Розплавлена сірка самопливом надходить у збірник 1, який обігрівається парою, звідти насосом 2 подається у форсункову піч 3 для спалювання (рис. 11.6). Гази, що утворюються від спалювання чистої сірки, містять 11‑12 % SO₂ і приблизно 11 % О₂, температура їх 1000‑1100 °С. Для використання теплоти реакції сірчистий газ надходить у котел-утилізатор 4, розміщений безпосередньо за піччю, після чого розбавляється сухим повітрям до концентрації 7,5 % SO₂. При температурі близько 440 °С він за допомогою повітродувки 9 входить у перший контактний шар п'ятишарового контактного апарата 5 (діаметром 8 і висотою 17,5 м). Після пароперегрівача 6 і виносного теплообмінника газ охолоджується від 600 до 450 °С і надходить у другий шар контактної маси, де нагрівається до 520 °С. У зовнішньому теплообміннику 7 газ охолоджується до 440 °С і надходить у третій і четвертий шари контактної маси, після яких охолоджується до 430 °С, сухим повітрям. З контактного апарата газ подається в ангідридні холодильники 8 і далі у сушильно-абсорбційне відділення для переробки за звичайною технологічною схемою (рис. 11.5) в H₂SO₄ або олеум.

Рис. 11.6. "Коротка" схема виробництва H₂SO₄ з S: 1 – збірник; 2 – заглибний насос; 3 – форсункова піч; 4 – котел-утилізатор; 5 – контактний апарат; 6 – пароперегрівач; 7 – теплообмінник; 8 – ангідридні холодильники; 9 – повітродувка

Сульфатну кислоту виробляють також з H₂S, який добувають під час очищення промислових і коксових газів, газів нафтопереробки, газифікації твердого палива та ін. Сірководневі гази з вмістом 85‑98 % H₂S використовуються для виробництва S або H₂SO₄ за "короткою" схемою або мокрим каталізом. Суть його полягає у тому, що утворений SO₂ окиснюється на ванадієвому каталізаторі при наявності водяної пари.

Виробництво H₂SO₄ цим методом відбувається у три стадії:

• спалювання H₂S

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O + Q;

• окиснення SO₂ до SO₃;

• конденсація SO₃ та водяної пари з утворенням H₂SO₄.

Питання до розділу 11

1. Які властивості має сульфатна кислота і для чого її використовують?

2. Які сполуки є сировиною для сульфатно-кислотного виробництва?

3. Які сполуки входять до складу сульфітного газу?

4. Записати рівняння реакції для процесу випалювання колчедану.

5. Які чинники впливають на швидкість процесу випалювання колчедану?

6. Які печі використовують для випалювання колчедану?

7. В яких печах спалюють природну сірку?

8. Які каталізатори використовують при окисненні SO₂ до SO₃?

9. Які чинники впливають на ступінь окиснення SO₂ до SO₃?

10. Від чого залежить швидкість реакцій окиснення двооксиду сірки до триоксиду?

11. З яких стадій складається виробництво H₂SO₄?

12. Опишіть принципову схему виробництва H₂SO₄ контактним способом.

13. Як отримують H₂SO₄ з сірки і сірководню?

Розділ 12. ВИРОБНИЦТВО КАЛЬЦИНОВАНОЇ СОДИ