Сырье для производства серной кислоты

Методы получения кислоты

Еще в XIII в. серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO₄∙7H₂O, поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом.

Серную кислоту производят двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце XIX и начала XX в. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). В настоящее время свыше 95% всей кислоты производится контактным способом, позволяющим получать более концентрированную и чистую кислоту, чем нитрозным способом

В контактном методе производства серной кислоты окисление диоксида серы в триоксид осуществляется на твердых контактных массах.

В нитрозном способе катализатором служат оксиды азота. Окисление SO₂ происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой: SO₂+N₂O₃+H₂O→H₂SO₄+NO. Поэтому нитрозный способ по аппаратурному признаку называют башенным. Сущность башенного способа заключается в том, что газ, полученный при сжигании сернистого сырья, поступает в башенную систему, которая состоит из нескольких (четырех-семи) башен с насадкой. Башни с насадкой работают по принципу вытеснения при политермическом режиме. В башнях протекает ряд абсорбционно-десорбционных процессов, осложненных химическими превращениями. Нитрозным способом получают загрязненную примесями и разбавленную 75-77%-ную серную кислоту, которая используется в основном для производства минеральных удобрений.

В основных способах производства серной кислоты первой стадией является получение сернистого газа.

Содержание серной кислоты в технических сортах, %: башенная (нитрозная) 75-77; контактная 92,5-98,0; аккумуляторная 92-94; олеум 104,5; высокопроцентный олеум 114,6.

Сырьем для производства сернистого газа могут служить природные минералы и отходы других производств, содержащие серу.

В природе сера встречается в основном в трех видах: 1) элементная самородная сера, механически смешанная с другими минералами; 2) в сульфидных рудах, таких, как пирит FeS₂, пирротин Fe_nS_n+1, медный колчедан CuFeS₂, медный блеск Cu₂S и др.,; 3) в сульфатах: гипс CaSO₄∙2H₂O, ангидрит CaSO₄, мирабилит Na₂SO₄∙10H₂O и др.

Около 25% серной кислоты производится из газа полученного обжигом природного железного (серного) колчедана, который состоит из пирита FeS₂, сульфидов других металлов, (меди, цинка, свинца, никеля, кобольда), карбонатов металлов, примесей As и Se и пустой породы. Применяется рядовой и флотационный колчедан. Последний получают в результате обогащения медных руд. Содержание серы в колчедане может колебаться от 35 до 50%.

При переработке сульфидов цветных металлов образуется сернистый газ, который частично используется в сернокислотном производстве. При переработке нефтепродуктов, коксовании углей и получении генераторного газа в качестве побочного продукта образуется сероводород, который улавливают, концентрируют, а затем сжиганием его получают сернистый газ, перерабатываемый в дальнейшем на серную кислоту.

Свыше половины производства сернистого газа базируется на сжигании серы. Элементную серу получают из самородных руд или как побочный продукт в производстве ряда цветных металлов, при очистке газов, в процессе нефтепереработки.

Сера плавится при 113⁰С и легко сгорает в токе воздуха без образования отходов и побочных продуктов. Однако следует иметь в виду, что сера в несколько раз дороже колчедана.

При сжигании в топках паровых котлов (в том числе на топливных электростанциях) угля и сернистого мазута в отходящих газах содержится 0,2-0,5% SO₂,который в будущем, с целью охраны природы, будет извлекаться и перерабатываться на серную кислоту.

В целях защиты окружающей среды во всем мире принимаются меры как по ограничению выбросов сернистого газа в атмосферу, так и по использованию отходов промышленности, содержащих серу. В атмосферу с отходящими газами тепловых электростанций и металлургических заводов выбрасывается диоксида серы примерно в 1,5 раза больше, чем необходимо для мирового производства серной кислоты. Переработка отходящих газов пока ещё не всегда осуществима из-за низкой концентрации диоксида серы.

Доля сырья в себестоимости продукции сернокислотного производства достаточно велика. Поэтому технико-экономические показатели этого производства существенно зависят от вида используемого сырья. В табл.8.1 приведены основные ТЭП производства серной кислоты из различного сырья (за100% взяты показатели производства на основе железного колчедана).

Таблица 8.1

Технико-экономические показатели сернокислотного производства (%)

Показатели	Сырье
Железный колчедан	Самородная сера	Газовая сера	Сероводород
Удельные капиталовложения Себестоимость кислоты Приведенные затраты

Замена колчедана серой приводит к снижению капитальных затрат на строительство и улучшению экологической обстановки в результате ликвидации отвалов огарка и уменьшению выбросов токсичных веществ в атмосферу.

Вследствие сложностей с транспортом серной кислоты сернокислотные заводы располагаются преимущественно в районах их потребления.

8.4. Производство серной кислоты из флотационного колчедана.

Дата добавления: 2015-05-26