5.2. Методи виробництва сульфатної кислоти

Відкриття Н₂SО₄ можна віднести до X ст. Ще у XIII ст. Н₂SО₄ добували прожарюванням залізного купоросу, завдяки чому i тепер один із сортів Н₂SО₄ називається купоросним маслом. Понад 200 років Н₂SО₄ добували нітрозним способом i більш як 100 років контактним способом.

У Pocії перший сульфатнокислотний завод для добування Н₂SО₄ нітрозним способом було збудовано біля Москви у 1805 р. Процес здійснювався у свинцевих камерах періодичної дії, в яких спалювали сірку або сірчисті сполуки у суміші з селітрою за наявності води. Сульфатну кислоту відводили з камери i процес повторювався.

SO₂+N₂O₃+H₂O↔H₂SO₄ +2NO

3 кінця XIX ст. набув поширення контактний cnoci6 виробництва Н₂SО₄, який полягає у тому, що окиснення SO₂ до SO₃ відбувається на поверхні твердого каталізатора без допомоги оксидів азоту. Контактний cпociб дав можливість добувати олеум i більш чисту Н₂SО₄. Важливим кроком у розвитку контактного способу була заміна дорогого платинового каталізатора ванадієвим, що дало великий економічний ефект i спростило технологію виробництва Н₂SО₄.

5.3. Сировинна база сульфатнокислотного виробництва

Незалежно від способів виробництва Н₂SО₄ першою стадією його є добування сірчистого газу, який утворюється при спалюванні самородної S або випалюванні різних сірчистих мінералів: природних сірчистих сполук заліза, міді, цинку, свинцю тощо; гiпcy i ангідриту та ін. У дореволюційній Pociї майже половина заводів працювала на сировині, завезеної з Icпaнii та Hopвeгii.

В Україні сульфатнокислотне виробництво не повністю забезпечене власною сировиною. Із сірчистих сполук найбільш поширеним є сірчаний колчедан (пірит FeS₂), який зупроводжуює залізні руди. .Чистого FeS₂ в природі немає. Основними домішками сировини є сульфіди міді, цинку, свинцю, миш'яку, а також селен, телур, тальк, кварц, солі кальцію та магнію, невеликі кількості золота i срібла. Важливим джерелом сировини для добування SO₂ є також поліметалічні сульфідні руди кольорових металів–міді, цинку та ін. При добуванні 1 т червоної міді утворюється 7,3 т SO₂, з якого можна добути 11 т Н₂SО₄. Використання газів випалення руд чорної та кольорової металургії крім економічної доцільності сприяє створенню санітарно–гігієнічних умов праці i запобігає забрудненню навколишнього середовища. Для виробництва Н₂SО₄ використовують також сірчистий газ, який виділяється при переробці кислого гудрону – відходів нафтопереробного виробництва. Частка використання сірки у виробництві сульфатної кислоти збільшується в Україні і у світі. У майбутньому передбачається збільшення частки сірчистих газів i H₂S, що відходять, у виробництві Н₂SО₄.

Традиційно основними джерелами сировини являються сірка і залізний (сірчаний) колчедан. Близько половини сульфатної кислоти в Україні одержують з сірки, третину з колчедану. Значне місце у сировинному балансі посідають гази кольорової металургії, що містять оксид сірки (IV).

У цілях захисту навколишнього середовища у всьому світі вживаються заходи з використання відходів промисловості, що містять сірку, В атмосферу з газами теплових електростанцій і металургійних заводів викидається оксиду сірки (IV) значно більше, ніж використовується для виробництва сульфатної кислоти. За низької концентрації SO₂ у таких газах, їх переробка поки що ще не реалізована. У той же час гази, що відходять,–найбільш дешева сировина, низькі оптові ціни і на колчедан, найбільш же дорогою сировиною являється сірка.

Отже, для того, щоб виробництво сульфатної кислоти з сірки було економічно доцільне, повинна бути розроблена схема, в якій вартість її переробки буде істотно нижча за вартість переробки колчедану або газів, що відходять.