2. Способи виробництва

У сучасному виробництві сірчаної кислоти вихідною сировиною є двооксид сірки (сірчистий ангідрид), кисень і вода, взаємодія між ними протікає по сумарному стехіометричному рівнянню:

SO₂ + 1/2O₂ + nH₂O = H₂SO₄ + (n – 1)H₂O + Q

Цей Процес здійснюється двома способами — нітрозним і контактним.

Нітрозний спосіб окислення SО₂ до SО₃ відбувається в основному в рідкій фазі і заснований на передачі кисню з допомогою оксидів азоту. Оксиди азоту (NO₂, N₂О₃, N₂О₄), окисляючи SО₂ до SО₃, відновлюються до NО, який знову окислюється киснем газової суміші як в рідкій, так і в газовій фазах. До 70-х років минулого століття для виробництва сульфату натрію (а пізніше для суперфосфату) сповна була придатна сірчана кислота, що отримується нітрозним способом.

Відкриття Філіпсом в Англії в 1831 р. можливості окислення SО₂ киснем на поверхні твердого платинового каталізатора отримало широке вживання лише в 70-х роках минулого століття. Настільки пізнє освоєння пояснюється, по-перше, тим, що платиновий каталізатор швидко втрачав свою активність; а, по-друге, тим, що у той час не було споживачів олеуму. У 70-х роках, завдяки роботам Кнітча була встановлена причина зниження активності платини: наявність миш'яку в сірчистому газі при випаленні колчедану; їм же знайдений спосіб очищення обпалювального газу від каталізаторної отрути. Велике значення для розвитку контактного процесу мала розроблена в Росії система Тентельовського хімічного заводу. У 1903 р. ця система була пущена і для того часу вважалася, вельми досконалою — застосовувалися абсорбери барботажного типу, використовуваний каталізатор мав вигляд платинованого азбесту. У 1917 р. вже працювали 64 тентелівскі системи в різних країнах.

В даний час велику частину сірчаної кислоти в світі виробляють контактним методом. Зростання виробництва сірчаної кислоти контактним методом визначається вищим технічним рівнем, обумовлений потребою в чистій і концентрованій кислоті, можливістю автоматизації процесу, також зниження вмісту оксидів сірки у вихлопних газах до гранично допустимих концентрацій. (ГДК).

Виробництва контактної сірчаної кислоти оснащуються автоматизованими системами управління технологічного процесу. Йде перехід від використання контрольно-вимірювальних приладів та регулювальників до створення зв'язаних систем управління та систем управління із застосуванням обчислювальної техніки. Ця тенденція обумовлена впровадженням високопродуктивних систем, які перетворилися на енерготехнологічні системи, що вимагають строгої стабілізації процесу, скорочення простоїв і зниження втрат сировини.

Контактний процес здобуття сірчаної кислоти в світі здійснюється двома методами: методом одинарного контакту (ОК) з мірою окислення SО₂ в SО₃, рівною 97,5—98%, і викидом в атмосферу вихлопних газів, що містять SО₂ і SО₃, вище гранично допустимою концентрації (ГДК), що потребує додаткових витрат на споруди в таких системах очищення; методом подвійного контакту (ПК) і подвійної абсорбції (ПА). У системах ПК — ПА міра окислення SО₂ в SО₃ складає 99,7—99,8%, що відповідає досягненню гранично допустимої концентрації SО₂ і SО₃ у вихлопних газах.

Виробництво сірчаної кислоти контактним методом по системі ПК складається із стадій: 1) підготовки сировини; 2) отримання двооксиду сірки; 3) очищення газу; 4) окислення сірчистого ангідриду; 5) абсорбція SО₃; 6) очищення вихлопних газів. При отриманні сірчаної кислоти за системою ПК — ПА шоста стадія відсутня.

До контактного виробництва сірчаної кислоти відноситься так званий метод мокрого каталізу. Сірчистий газ, отриманий від спалювання сірководню і що містить значну кількість вологи, яка проходить казан-утилізатор, де охолоджується від ~1000 °С, та без промивання і осушення поступає на перший шар каталізатора при 440—450 °С. Отримувана кислота має концентрацію 76 мас %.

Зберігання сірчаної кислоти та її перевезення. Сірчану кислоту зберігають в баках ємністю до 3000 м³: концентровану сірчану кислоту — в сталевих не футерованих баках, не концентровану і особливо чисту сірчану кислоту — в сталевих баках, футерованих кислототривким матеріалом. У північних районах, де температура взимку нижче за температуру кристалізації сірчаної кислоти, ємності з готовою продукцією розташовують в опалювальних складських приміщеннях. Для зберігання олеуму передбачають приміщення, що обігріваються.

Як правило, сірчана кислота використовується на місці виробництва. Проте відповідно до вимог споживачів олеум і концентровану сірчану кислоту перевозять в сталевих цистернах. Для перевезення в північні райони олеум перед наливом в цистерни підігрівають, а самі цистерни покривають теплоізоляцією.