Күкірт қышқылын күкіртпен контакт әдісімен өндіру.

Күкірттің жануы мына реакция бойынша жүреді.

S + O₂ SO₂ + 296 кДж

Күкіртті жағумен алынған күкіртті газдың құрамында 12-14% SO₂ және оның құрамында тозаң болмайды. Сондықтан тозаңнан газды тазартудың қажеті жоқ. Сонымен қатар катализатордың мышьяк пен қосылыстары болмайды. Тазаланған күкіртті қарапайым форсунка типті пеште жағады. Колчеданды жағатын пеш өте күрделі болатын. Жағардың алдында күкіртті 113⁰С–та( глухой пар) бумен ертеді.

Күкіртті жағатын пештің схемасы.

Сұйық күкіртті форсунка арқылы (1) пешке жібереді. Форсункаға күкіртті жағуға қажетті мөлшерде қысылған ауа береді. Пеште күкірт буға айналып жанады. ( қайнау температурасы 444⁰С) пештің температурасы 800-1000⁰С

Күкірт ангидридінің катализатор қатысуында тотығуы және SO₃–тің H₂SO₄ абсорбциясы флотациялық калчеданан алынған газдарды өңдегенмен бірдей.

Күкірт қышқылын күкірттпен контакт әдісімен өңдеудің принципиалды схемасы.

S су су

а

1

2

3

4

5

уа H₂SO₄

бу

жартылай өнім

1- ауаны құрғату;2-күкіртті жағу;3- жылу қолдану арқылы газды суыту:4-SO₂ катализатор қатысуымен тотықтыру;5-SO₃ және абсорбциясы және H₂SO₄ түзілуі.

1980 жылдары СССР- де алынған күікірт қышқылының 30%-і таза күкірттен алынған.

Бұл әдістің өте қызықты бағыты бар. Күкірт қышқылын өндіруге таза күкірт келетіндіктен және де күкірттің жылу беру қабілеттілігі жоғары болғандықтан 10 000 кДж/ кг күкіртті отын ретінде қарастырып, оны жылу турбиналарында (яғни электро- энергия генераторында) жағып, ал түзілген газды күкірт қышқылын алуға жібереді. Мұндай өндірісті энерготехнологиялық деп атайды. Өйткені күкірт қышқылын алумен қатар электр энергиясы алынады.

Күкірттен күкірт қышқылын өндірудің энерготехнологиялық схемасы.

1-күкірт жандыратын камера; 2-ауа компрессоры; 3-жылу турбинасы; 4-электроэнергия генераоры; 5-контакт аппараты; 6- пармен жылу бергіш;7- конденсатор;

Күкірт қышқылын нитроза әдісімен өндіру.

Күкірт қышқылын SO₂ - ден алу үшін әуелі SO₃ -ке дейін тотықтырып сосын суға сіңіреді. Қалыпты жағдайда бұл процес өте жәй жүреді. Контакт әдісінде реакцияны жылдамдату үшін катализатор қолданса,"нитроза" әдісінде өндірісте бұл процесті азот оксидтерінің қатысуымен жылдамдатады.

Бұл әдістің химиялық негізі мына реакцияларға негізделген.

1. SO₂+NO₂+H₂O H₂SO₄ +NO

SO₂+N₂O₃+H₂O  H₂SO₄ +2NO

2. 2NO +O₂  NO₂

Бірінші теңдеуде күкіртті газды тотықтырушы азот (ІV,ІІІ) оксиді, өзі тотықсызданып азот (ІІ) оксидіне NO айналады. Бөлінген азот (ІІ) оксиді оттекті қосып алып азоттың қос тотығына айналып, қайтадан күкірттің қос оксидін тотықтыру процесіне қатысады. Сонымен бұл реакцияда азот (ІІ) оксиді оттекті тасушы болып табылады, яғни күкіртті газды тотықтыру реакциясының катализаторы деуге болады.

Нитроза әдісімен күкірт қышқылын өндіру бұрын қорғасын камераларында жүзеге асатын, осыған байланысты камера әдісі деп аталады.

Газ фазасында SO₂-ны азот оксидімен тотықтыру процесі өте жай жүреді. Және оны жургізу үшін үлкен көлемде аппарат керек. Сондықтан өндірісте күкірт қышқылын алу сұйық фазада арнаулы насадка толтырылған мұнараларда жүреді. Осы себептен бұл әдісті - мұнара (башня) әдісі деп те атайды.

Нитроза әдісімен күкірт қышқылының түзілуі күрделі процесс. Азот оксидтері (NO₂жәнеN₂O₃ ) күкірт қышқылымен әрекеттеседі.

N₂O₃ + 2H₂SO₄ 2(NO)HSO₄ +H₂O

нитрозил күкірт қышқылы

2NO₂+H₂SO₄  (NO)HSO₄ +HNO₃

Нитрозил күкірт қышқылы.

N₂O₃(NO+NO₂)-ның күкірт қышқылымен әрекеттесу жылдамдығы NO₂ -ден жоғары. Егер азот оксидін сіңіруге күкірт қышқылын артығымен алса, онда нитрозил қышқылы еріп кетеді. Осы ертіндіні нитроза деп атайды.Күкіртің қос тотығы башняда құрамында су бар нитрозамен араласқанда мынандай реакциялар жүреді.

1) SO₂ + H₂O  H₂SO₃

2) нитрозил күкіртті қышқылының гидролизі

(NO)НSO₄ +H₂O H₂SO₄ +HNO₂

3) Күкіртті қышқылды азотты қышқыл тотықтырып күкірт қышқылын түзеді.

H₂SO₃+2HNO₂  H₂SO₄+ H₂O +2NO

Сонымен осы реакциялардың нәтижесінде SO₂–ні (сұйық фазада) тотығып H₂SO₄-н түзеді, ал нитрозил күкірті қышқылдың құрамыдағы азоттың қос тотығы NO -ға дейін тотықсызданады.

Азот оксиді (NO) күкірт қышқылымен әрекеттеспейді, сондықтан нитрозилкүкірт қышқылын және нитроза алу үшін алдымен NO –ні тотықтыру керек.

NO-ны тотықтырғанда оттегінің мөлшеріне байланысты NO₂ немесе N₂O₃ түзеді. N₂O₃ күкірт қышқылымен жақсы сіңіріледі. NO-ның тотығу жылдамдығы қысымның өсуімен арта түседі. Ал температура кері әсер етеді. Температура 0⁰С–тан 100⁰С -қа өскенде процесс жылдамдығы 3 есе төмендейді. Азот оксидінің күкірт қышқылына сіңірілуі және нитрозаның түзілуі абсорбциялық процесс. Бұл процестің жылдамдығы газдың жылдамдығы және күкірт қышқылының концентрациясы өсуімен өседі де, температураның өсуімен төмендейді. Азот оксидінің мөлшері қайта айналып процеске келгенде төмендеп отырады. Осы азот оксидінің жоғалған мөлшерін толтыру үшін схемаға азот қышқылын қосады. 1т H₂SO₄ күкірт қышқылын өндіруге (100%) 10-20кг азот қышқылы кетеді.Башняның биіктігі 18, диаметрі 10м. Системада башняның саны 4- тен 7-ге дейін болады. 4 башнялы системаны қарастырайық.

"Нитроза" әдісімен күкірт қышқылын алу қондырғысының схемасы.

1-жинақ(сборник);2-тоңазтқыш;3,4-қондырмалы өнім мұнаралары; 5-тотықтырғыш мұнара; 6,7-қондырмалы адсорбциялық мұнаралар; 8- желдеткіш (вентилятор); 9- соратпа (насос)

Құрамы мына төменгідей күкіртті газ: 9% -SO₂: 9-10% O₂: 80% N₂ электрофильтрден өтіп 350⁰С-та 3 башняның төменгі жағынан кіреді, одан 4-ші башняға барады. Бұл өнім мүнараларында (мұнда нитроза және су бар) SO₂ күкірт қышқылына айналады. 3 башнядан 2 тоңазтқыш арқылы 75-77% күкірт қышқылы шығарылады.

Бұл қышқылдың бір бөлігі 1 жинағыш арқылы складқа кетеді де, екінші бөлігі 7 башняға жіберіледі. Онда NO адсорбцияланады. 4 башнядан газ шығады. Оның құрамындағы NO. NO- ң тотығуы негізінде 5- ші тотықтырғыш мұнарасына, жартылай 6- башняда жүреді. 6 және 7 абсорбциялық башняда күкірт қышқылымен N₂O₃ сіңіріледі. N₂O₃ сіңіріліп ниторза түзу үшін 7 башняға 3- тен күкірт қышқылын жібереді. Қышқылға N₂O₃ сіңіп, 7-де әлсіз нитроза түзеді.Әрі қарай 6-ға жіберіп онда тағы да N₂O₃ сіңіп күшті нитроза түзеді. Бұл нитроза әрі қарай өнім мұналарына жіберіледі. Сөйтіп азот оксиді системада айналып жүреді. Газды 6 және 7 башня арасында жүргізу үшін 8- вентилятор орнатылған. Өндірілген күкірт қышқылының концентрациясы 75 % құрамында көптеген қоспалар болады. Нитроза әдісін қарқындату үшін күкіртті газ құрамындағы SO₂ концентрациясын жоғарлату, нитроза газын күшейту, "өнім" мұнараларындағы (3,4) температураны 350⁰С шамада, ал адсорбциялау мұнараларында температураны төмендету керек.

Күкіртті газдың оптималды құрамы: 9% -SO₂: 9-10% O₂: 80%N_{2 .}

Тысқа шығатын газ құрамындағы азот оксидін азайту мақсатымен, газды скруббер арқылы өткізеді, скрубберге жоғарыдан концентрлі күкірт қышқылын шашыратып азот оксидін сіңіріп алады.