Производство серной кислоты

Производство серной кислоты

Синтез серной кислоты происходит в три этапа:

1. Восстановление диоксида серы

Диоксид серы восстанавливается путем сжигания серы при подаче кислорода.

2. Окисление диоксида серы до триоксида серы

На втором этапе диоксид серы дополнительно окисляется в контактной печи до триоксида серы. Эта реакция проходит при контакте с ванадием, который выступает в качестве катализатора.

При комнатной температуре данная реакция не протекает, поскольку используемый катализатор на основе оксида ванадия работает только при температуре выше 400 С. До сих пор не найдено другого катализатора, который был бы также эффективен при более низких температурах.

а) Температура

Из-за экзотермического сгорания диоксида серы газовая смесь нагревается до 600 C и выше. Поэтому катализатор размещают в реакторе в несколько слоев, между которыми газовую смесь многократно охлаждают до оптимальной температуры. Теплообмен происходит по принципу противотока: горячая реакционная смесь пропускается в теплообменник, расположенный снаружи реактора с холодными исходными материалами, которые предварительно нагреваются для протекания реакции.

Реактор в современной установке имеет высоту более 10 м, диаметр составляет более 10 м. В нем содержится до 100 тонн раствора. Крупнейшие заводы производят до 3000 т серной кислоты в день.

б) Концентрация кислорода

Хотя избыток кислорода оказывает благоприятное влияние, использование чистого кислорода, который должен быть получен путем разделения воздуха, является слишком дорогим.

В данном процессе диоксид серы сжигают с простым воздухом. По этой причине реакционная смесь имеет приблизительно следующий состав: 10% диоксида серы, 11% кислорода, 79% азота.  

3. Поглощение триоксида серы

Серная кислота образуется, когда триоксид серы реагирует с водой. Однако вода не может быть использована для абсорбции образующегося газообразного триоксида серы, поскольку реакция протекает так быстро, что образуются очень мелкие капли серной кислоты. Они не будут удерживаться в абсорбционной колонне, а попадают в атмосферу вместе с выхлопными газами установки. 

Очистка выхлопных газов

Выхлопные газы завода составляют от 0,05 до 0,2% общего объема. Таким образом, завод с ежедневной производительностью 1000 тонн будет ежедневно выбрасывать в атмосферу почти 20 тонн газов.

Диоксид серы, который как загрязнитель окружающей среды участвует в формировании кислотных дождей должен быть удален с помощью специальной очистки.

Существуют различные методы очистки выхлопных газов. К примеру, диоксид серы вымывается из отработанного газа раствором сульфита натрия при комнатной температуре с образованием бисульфита натрия


ПРИМЕНЕНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

семнадцать − 2 =

Пролистать наверх