Реферат: Получение серной кислоты

Контактный метод получения серной кислоты.

     Рассмотрим процесс получения серной кислоты контактнымметодом из двух видов сырья: серного (железного) колчедана и серы.

Получение H2SO4  из колчедана.

     Первой стадией процесса является окисление сырья сполучением обжигового газа, содержащего диоксид серы. В зависимости от видасырья протекают экзотермические химические реакции обжига:

                     4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 +8SO2            (I)

                                       S +O2  à SO2                                  (II)

     При протекании реакции (I) помимо газообразного продукта реакции SO2образуется твердый продукт Fe2O3,который может присутствовать в газовой фазе в виде пыли. Колчедан содержитразличные примеси, в частности соединения мышьяка и фтора, которые в процессеобжига переходят в газовую фазу. Присутствие этих соединений на стадииконтактного окисления диоксида серы может вызвать отравление катализатора.Поэтому реакционный газ после стадии обжига колчедана должен бытьпредварительно направлен на стадию подготовки к контактному окислению (втораястадия), которая помимо очистки от каталитических ядов включает выделение паровводы (осушку), а также получение побочных продуктов (Seи Te).

     Если обжиговый газ получают сжиганием серы, то отпадаетнеобходимость очистки от примесей. Стадия подготовки будет включать лишь осушкугаза и утилизацию теплоты.

     На третей стадии протекает обратимая экзотермическаяхимическая реакция контактного окисления диоксида серы:

                           SO2 + 1/2O2 ↔SO3          (III)

     Последняя стадия процесса –абсорбция триоксида серы концентрированной серной кислотой или олеумом.

     Важнейшей задачей в производстве серной кислоты являетсяповышение степени превращения SO2 в SO3.Помимо увеличения производительности по серной кислоте выполнение этой задачи позволяетрешить и экологические проблемы – снизить выбросы в окружающую среду вредногокомпонента SO2.

     Повышение степени превращения SO2может быть достигнуто разными путями. Наиболее распространенный из них –создание схем двойного контактирования и двойной абсорбции (ДКДА).

Получение  H2SO4 из серы.

     Процесс производства серной кислоты из элементарной серысостоит из следующих основных реакций:

подготовка сырья: очистка и плавление серы; очистка, сушка идозировка воздуха;

сжигание серы: S + O2= SO2    (1). Процесс ведут с избытком воздуха;

контактное окисление SO2 в SO3:  SO2 + 0,5O2= SO3    (2). Процесс идет на ванадиевом катализаторепри температуре 420-550˚C;

Абсорбция SO3: SO3 + H2O = H2SO4   (3). Абсорбционнаяколонна орошается 98,3% H2SO4.Перед отправкой на склад кислота разбавляется до ~ 93% H2SO4 в соответствии с требованиями ГОСТ’а.

          Получениеобжигового газа из серы.

     При сжигании серы протекает необратимая экзотермическаяреакция (II) с выделением очень большого количестватеплоты: ∆H = -362,4 кДж/моль, или в пересчете наединицу массы

362,4/32 = 11,325 кДж/т = 11325 кДж/кгS.

     Расплавленная жидкая сера, подаваемая на сжигание,испаряется (кипит) при температуре 444,6˚C; теплота испарения составляет288 кДж/кг. Как видно из приведенных данных, теплоты реакции горения серывполне достаточно для испарения исходного сырья, поэтому взаимодействие серы икислорода происходит в газовой фазе (гомогенная реакция).

     Сжигание серы в промышленности проводят следующим образом.Серу предварительно расплавляют (для этого можно использовать водяной пар,полученный при утилизации теплоты основной реакции горения серы). Так кактемпература плавления серы сравнительно низка, то путем отстаивания ипоследующей фильтрации от серы легко отделить механические примеси, неперешедшие в жидкую фазу, и получить исходное сырье достаточной степеничистоты. Для сжигания расплавленной серы используют два типа печей – форсуночныеициклонные. В них необходимо предусмотреть распыление жидкой серыдля ее быстрого испарения и обеспечения надежного контакта с воздухом во всехчастях аппарата.

     Концентрация диоксида серы в обжиговом газе зависит отсоотношения серы и воздуха, подаваемых на сжигание. Если воздух берут встехиометрическом количестве, т. е. на каждый моль серы 1 моль кислорода, топри полном сгорание серы концентрация будет равна объемной доле кислорода ввоздухе Cso2 max =21%. Однакообычно воздух берут в избытке, так как в противном случае в печи будет слишкомвысокая температура.

     При адиабатическом сжигании серы температура обжига дляреакционной смеси стехиометрического состава составит <a/>[Д1] ~1500ºC. В практических условиях возможности повышения температуры в печиограничены тем, что выше 1300ºC быстро разрушается футеровка печи игазоходов. Обычно при сжигании серы получают обжиговый газ, содержащий 13 – 14%SО2.

При подготовке данной работы были использованы материалы ссайта www.studentu.ru