Kükürd – sarı r
əngli bərk maddədər. Onun kristallarının
müxt
əlif allotropik şəkildəyişmələri vardır. Təmiz kükürd
119
0
C –d
ə əriyir, 445
0
C –d
ə qaynayır. Elektriki və istiliyi pis
keçirir, suda h
əll olmur. Kükürd təbiətdə həm sərbəst, həm də
birl
əşmələr halında tapılır. Külçədə kükürdün miqdarı 10% –
d
ən 75% – ə qədər olur. Sərbəst kükürdün əmələ gətirdiyi
yataqların d
ərinliyindən asılı olaraq o həm açıq, həm də qazma
üsulu il
ə çıxarılır. Sərbəst kükürd həm də mis istehsal edən
zavodlarda
əlavə məhsul kimi alınır. Kükürd təkcə kükürd
oksidi almaq üçün deyil, h
əm də barıt, kibrit, rezin, müxtəlif
boyalar, k
ənd təsərrüfatı zərərvericilərinə qarşı mübarizə
vasit
əsi və dərman maddələri hazırlamaq üçün istifadə olunur.
Elementar kükürdü kükürdlü filizl
ərdən əritməklə, yaxud
filizi flotasiya etm
əklə ayırırlar. Orta Asiyada tapılan kükürd
yataqlarındakı kükürd filizind
ə 40%, Qafqaz filizində isə isə
20–30% kükürd olur. Kükürd yataqlarının d
ərinliyi bəzən 125–
130 metr
ə çatır. Daha dərin yataqlardan kükürd çıxarmaq üçün
kükürd filizi yer altında
əridilir. Bu məqsədlə bir-birinin
iç
ərisində olan üçborulu aparat quraşdırılır.
Bel
əliklə, sulfat turşusu istehsalının xammal mənbələri
olduqca müxt
əlifdir. Lakin buna baxmayaraq indiyə qədər
Ümumi kimya texnologiyası
135
sulfat tur
şusu istehsalında əsasən elementar kükürd və dəmir
kolçedanından istifad
ə olunur.
İstilik elektrik stansiyalarının odluq qazları və mis əritmə
istehsalında alınan qazlardan m
əhdud istifadə olunmasına səbəb
h
əmin qazların tərkibində kükürd–4 oksidin qatılığının az
olmasıdır. Bu halda xammal balansında d
əmir kolçedanının
payı azalır, kükürdün payı is
ə artmağa başlayır. Sulfat turşusu
istehsalının ümumi sxemind
ə ilk mərhələ xammalın hazırlan-
ması v
ə onun yandırılmasıdır. Sulfat turşusunun tərkibi və
istehsalın aparat t
ərtibatı xammalın təbiətindən çox əhəmiyyətli
d
ərəcədə asılıdır. Bununla da sulfat turşusunun istehsal texnolo-
giyasını mür
əkkəbliyini müəyyən etmək olur.
5.3.3. Sulfat turşusu istehsalının mütərəqqi üsulları və
inkişaf perspektivləri.
Əgər kükürd oksidinin alınması zamanı xammal kimi
t
ərkibində qaynar qazlar və neft məhsullarının təmizlənməsi
zamanı alınan arsen v
ə hidrogensulfid olmayan kükürddən
istifad
ə olunarsa, o halda sulfat turşusunun kontakt üsulu ilə
alınması xeyli sad
ələşər.
Xammal kimi
əridilmiş kükürddən istifadə olunduqda sul-
fat tur
şusunun istehsalı prosesi üç mərhələdən ibarət olur:
kükürdün forsunkalı sobalarda yandırılması; kontakt aparatla-
rında kükürd
–
4 oksidin kükürd
–
6 oksid
ə oksidləşdirilməsi;
kükürd
–
6 oksidin absorbsiyası.
Sulfat tur
şusunun hidrogensulfiddən alınması üsulu yaş
kataliz adlanır v
ə aşağıdakı əsas etaplardan ibarətdir.
1) hidrogensulfidin yandırılması:
(
2
2
2
2
2
2
3
2
SO
O
H
O
S
H
+
→
+
);
2) vanadium katalizatoru v
ə su buxarının iştirakı ilə SO
2
–
nin S
Оз
–
ə qədər oksidləşdirilməsi, bu halda sulfat turşusu
buxar
şəklində alınır;
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
136
3) buxarların soyudulması il
ə sulfat turşusunun kondens-
l
əşdirilməsi.
Ya
ş kataliz üsulu ilə sulfat turşusunun alınması qurğusu
hidrogensulfidin yandırılması sobası, SO
2
-nin S
О
3
-
ə oksidləş-
dirilm
əsi üçün kontakt aparatı və əmələ gələn turşu buxarlarının
kondensl
əşdirilməsi üçün doldurmalı qüllədən ibarətdir. Belə
qur
ğular neft emalı zavodlarında və eyni zamanda tullan-
tılarının t
ərkibində hidrogensulfid olan müəssisələrdə tikilir.
S
ənayedə texniki, akkumlyator və reaktiv sulfat turşuları isteh-
sal olunur. Bu tur
şular təyinatlarına və tərkiblərində olan əsas
komponent
ə və qarışıqlara görə bir-birlərindən fərqlənirlər.
Hal–hazırda kontakt üsulu il
ə sulfat turşusu istehsal edən tipik
qur
ğuların məhsuldarlıqları il ərzində 180 min ton təşkil edir.
Bel
ə qurğuların istehsal gücü 360 min ton/il olan qurğularla
əvəz olunması sulfat turşusunun istehsalına kapital
qoyulu
şunun 30%, məhsulun maya dəyərinin isə 20%
azalmasına imkan yaradır. Sulfat tur
şusu istehsalına xüsusi
kapital x
ərcləri xammalın növündən əhəmiyyətli dərəcədə
asılıdır:
əgər xammal kimi təbii kükürddən istifadə olunduğu
halda xüsusi kapital x
ərcləri 100% qəbul edilərsə, onda xammal
kimi hidrogensulfidd
ən istifadə olunduqda bu qiymət 108%,
xammal kimi t
ərkibində kükürd qazları olan tullantı
qazlarından istifad
ə olunarsa 167%, kolçedandan istifadə
olunarsa 208% t
əşkil edər. Xüsusi kapital qoyuluşunun artımı
əsasən təmizləyici qurğulara çəkilən xərclərdən asılıdır.
T
əmizləyici
qur
ğuların
sonrakı
t
əkmilləşdirilməsi
avadanlıqların material tutumunun v
ə əmçinin də sulfat
tur
şusunun istehsalına çəkilən kapital xərclərinin azaldılmasına
imkan yaradır. Sulfat tur
şusu istehsalının iqtisadi–texniki
göst
əricilərinin
yax
şılaşdırılmasında
qazların
quru
t
əmizlənməsi sisteminin yaradılması perspektiv hesab olunur.
Sulfat tur
şusunun klassik kontakt üsulu ilə istehsalı bir sıra əks
prosesl
ərlə müşayət olunur: qaynar yanma qazları təmizlənmə
şöbəsində soyudulur, sonra yenidən kontakt şöbəsində qızdırı-
Ümumi kimya texnologiyası
137
lır; yuma qüll
ələrində qaz nəmləşdirilir, quruducularda isə tam
qurudulur. B
əzi istehsal sahələrində qazların quru təmizlənməsi
il
ə sulfat turşusu istehsal olunur. Bu prosesin əsas xüsusiyyəti
ondan ibar
ətdir ki, qaynar yanma qazları tozlardan təmiz-
l
əndikdən sonra soyudulmadan, yuyulmadan və qurudulmadan
bilavasit
ə kontakt aparatına göndərilir. Beləliklə də, klassik 4
m
ərhələ 3 mərhələ ilə əvəz olunur ki, bunun da nəticəsində
xüsusi kapital qoyulu
şu 15...25%, sulfat turşusunun maya
d
əyəri 10...15% azalır.
Sulfat tur
şusunun istehsalı prosesinin təkmilləşdirilməsi
m
əqsədi ilə paralel katalizator layı olan kontakt aparatları (onun
metal tutumu 25% azalmı
şdır) işlənib hazırlanmışdır. Anod
qoruyuculu gövd
əborulu soyuduculardan istifadə etməklə
onların i
şləmə müddətini 10 ilə qədər uzatmaq olar.
Nitroz üsulu il
ə sulfat turşusunun istehsalı qüllə
sisteminin t
əkmilləşdirilməsi hesabına təzələnir. Hesablamalar
göst
ərir ki, kolçedanın hava iştirakı ilə yandırılmasından alınan
qazların kontakt üsulu il
ə emal olunması ilə müqayisədə anoloji
güc
ə malik olan qurğularda (180 min ton/il) və nitroz üsulunda
kapital x
ərcləri 43,6%, kükürdlü qazların emalının maya dəyəri
45,5%, g
ətirilmiş xərclər 44,7% və əmək tutumu 20,2% azalır.
Sulfat tur
şusunun böyük istehlakçıları onu öz müəssisələrində
aidiyy
ətindən asılı olmayaraq istehsal etməlidirlər; bu dəmir
yolu n
əqliyyatının işini 3 dəfəyə qədər azaldar və sulfat
tur
şusunun uzaq məsafələrə daşınması üçün tələb olunan
sisteml
ərə da ehtiyac qalmaz.
Mineral gübr
ələrin istehsalında da təmizlənmiş və
regenerasiya olunmu
ş işlənmiş sulfat turşusundan istifadə
olunması artacaqdır.
5.3.4. Sulfat turşusunun müasir alınma üsulları.
H
ələ XIII əsrdə sulfat turşusunu dəmir kuporosunun
(FeSO
4
) parçalanmasından alırdılar. El
ə buna görə indi də
sulfat tur
şusunun növlərindən biri kuporos yağı adlanır. Lakin
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
138
hal-hazırda kuporosdan sulfat tur
şusu alınmır. Hazırda sulfat
tur
şusu sənayedə iki üsulla istehsal olunur:
1. Nitroz üsulu (qüll
ə üsulu);
2. Kontakt üsulu;
Nitroz üsulu 200 ild
ən atrıqdır ki, mövcuddur. Kontakt
üsulu is
ə XIX əsrin axırlarında, XX əsrin əvvəllərində işlənib
hazırlanmı
şdır. Hər iki üsulun birinci mərhələsini kükürdlü
xammallardan kükürd qazının (SO
2
) alınması t
əşkil edir. İkinci
kükürd qazı t
əmizləndikdən sonra kükürd–6 oksidə qədər
(xüsusil
ə kontakt üsulunda) oksidləşdirilir. SO
2
-nin SO
3
-
ə adi
şəraitdə oksidləşməsi çox yavaş getdiyi üçün katalizator tətbiq
edilir. Üçüncü m
ərhələdə SO
3
su il
ə udularaq sulfat turşusuna
çevrilir. Kükürdt
ərkibli xammallardan sulfat turşusunun
istehsalı bir neç
ə kimyəvi prosesləri əhatə edir. Bu proseslər
a
şağıdakı sxem üzrə baş verir:
]
[
]
[
]
[
6
4
2
4
2
2
2
2
0
+
+
+
−
−
→
→
S
S
O
S
S
H
S
Fe
S
II
I
..........(5.26)
Burada I – m
ərhələ soba yağının alınması (SO
2
), II –
m
ərhələ SO
2
-nin SO
3
-
ə katalitik oksidləşməsi və onun da
absorbsiyası il
ə sulfat turşusunun alınması.
Ümumi halda sulfat tur
şusunun istehsalı prosesini
a
şağıdakı şəkildə təsvir etmək olar:
Xammal
→
xammalın hazırlanması
→
xammalın
yandırılması
→
Soba
yağının
təmizlənməsi
→
→
kontaktlaşma
→
kontaktlaşdırılmış
qazların
absorbsiyası
→
SULFAT TURŞUSU
Sulfat tur
şusu istehsalının konkret texnoloji sxemi xam-
malın növünd
ən, kükürd–4 oksidin katalitik oksidləşdirilmə
Ümumi kimya texnologiyası
139
xüsusiyy
ətindən, kükürd–6 oksidin absorbsiya mərhələsindən
asılıdır.
SO
2
–nin
SO
3
–
ə
oksidl
əşmə
prosesinin
nec
ə
aparılmasından asılı olaraq sulfat tur
şusunun alınmasının iki
əsas üsulu vardır: kontakt üsulu ilə sulfat turşusunun alınması
zamanı S
О
2
–nin
S
О
3
–
ə oksidləşmə prosesini bərk kataliza-
torların i
ştirakı ilə aparırlar. Son mərhələdə SО
3
-ün
absorbsiyası qısa
şəkildə aşağıdakı reaksiya üzrə gedir:
S
О
3
+
Н
2
О
→
Н
2
S
О
4
......................(5.27)
Proses nitroz üsulu (qüll
ə üsulu) ilə aparılarkən oksigen
keçiricisi kimi azot oksidind
ən istifadə olunur. Kükürd–6
oksidin oksidl
əşdirilməsi maye fazada aparılır və son məhsul
kimi sulfat tur
şusu alınır:
S
О
3
+ N
2
О
3
+
Н
2
О
→
Н
2
S
О
4
+ 2N
О...........(5.28)
Hal–hazırda sulfat tur
şusu sənayedə əsasən yüksək
intensivliy
ə malik olan aparatlardan istifadə etməyə imkan
ver
ən kontakt üsulu ilə alınır. Sulfat turşusunun iki növ
xammaldan: pirit v
ə kükürddən kontakt üsulu ilə alınması
prosesl
ərini nəzərdən keçirək.
1) D
əmir kolçedanından (pirit) sulfat turşusunun alınması
üç m
ərhələdə baş verir:
-
pirit
konsentratının
havanın
oksigeni
il
ə
oksidl
əşdirilməsi:
4F
еS
2
+ 11
О
2
= 2F
е
2
S
3
+ 8S
О
2
………(5.29)
- soba qazının artıq oksigeni il
ə kükürd 4-oksidin katalitik
oksidl
əş-dirilməsi:
2S
О
2
+
О
2
→
2S
О
3
…………(5.30)
- kükürd–4 oksidin absorbsiyası il
ə sulfat turşusunun
alınması:
S
О
3
+
Н
2
О
→
Н
2
S
О
4
………….(5.31)
Sulfat tur
şusunun dəmir kolçedanından istehsalının
texnoloji t
ərtibatı çox mürəkkəb bir prosesdir və ardıcıl aparılan
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
140
bir neç
ə mərhələdən ibarətdir. Bu istehsal prosesinin prinsipial
(qurulu
ş) sxemi şəkil 5.12–də göstərilmişdir:
1
2
3
4
5
6
7
H
2
SO
4
I
II
III
Şə
kil. 5.12. Flotasiya kolçedanından birdəfəli kontakt-
laşma üsulu ilə sulfat turşusunun istehsalı prosesinin
struktur sxemi.
I – yanma qazlarının alınması: 1 – piritin yandırılması; 2
– qazın utilizasiya qazanında soyudulması; 3 – qazın ümumi
t
əmizlənməsi; 4 – qazın xüsusi təmizlənməsi; II – kontaktlaş-
dırma: 5 – qazın istid
əyişdiricidə qızdırılması; 6 – kontaktlaş-
dırma; III – absorbsiya: 7 – kükürd–6 oksidin absorbsiyası v
ə
sulfat tur
şusunun alınması.
Katalizatorun i
ştirakı olmadan kolçedanın hava axınında
yandırılması dönm
əyən heterogen proses olub istiliyin ayrıl-
ması il
ə dəmir disulfidin termiki dissosiasiyası mərhələsini keç-
m
əklə gedir:
2 F
еS
2
= 2 F
еS + 2 S................(5.32)
v
ə dissosiasiya məhsullarının oksidləşməsi:
2 S + 2
О
2
= 2 S
О
2
…………….(5.33)
4 F
еS + 7 О
2
= 2 F
е
2
O
3
+ 4 S
О
2
…………(5.34)
ümumi halda t
ənlik aşağıdakı kimi yazılar:
4 F
еS
2
+ 11
О
2
= 2 F
е
2
O
3
+ 8 S
О
2
…………(5.35)
burada,
∆Н = 3400 kCoul.
Ümumi kimya texnologiyası
141
Praktikada kolçedanın yandırılması 1000
о
С–dən yüksək
olmayan temperaturda aparılır. Bel
ə ki, bu temperatur həd-
dind
ən yüksək temperaturda yandırılan xammal hissəcikləri
biti
şməyə başlayır ki, bu da onların səth sahəsinin kiçilməsinə
s
əbəb olur və hissəciklərinin hava axını ilə yuyulmasını çətin-
l
əşdirir. Kolçedanın yandırılması prosesini aparmaq üçün reak-
tor kimi müxt
əlif konstruksiyalı sobalardan istifadə olunur: me-
xaniki, toz halında yandırmalı, qaynar layda yandırmalı. Qay-
nar laylı sobalar
yüks
ək intensivliyi ilə fərqlənirlər
(10000kq/m
2
·gün-
ə qədər), dəmir disulfidin daha tam
yanmasını v
ə temperatura nəzarəti təmin edir, yanma reaksiyası
istiliyinin utilizasiya prosesini asanla
şdırır. Qaynar laylı
sobaların çatı
şmayan cəhəti yanma qazlarının tərkibində toz
hiss
əciklərinin yüksək olmasıdır ki, bu da onların
t
əmizlənməsini çətinləşdirir. Hal-hazırda kolçedandan sulfat
tur
şusunun istehsalı prosesində qaynar laylı sobalar digər növ
sobaları sıxı
şdırıb çıxarmışdır.
2) Sulfat tur
şusunun elementar kükürddən kontakt üsulu
il
ə istehsalının texnoloji prosesi sulfat turşusunun kolçedandan
isatehsalı prosesind
ən bir sıra xüsusiyyətlərinə görə fərqlənir.
Bu xüsusiyy
ətlərə aşağıdakılar aiddir:
– soba qazının alınması üçün istifad
ə olunan sobalar
xüsusi konstrusiyaya malik olur;
– soba qazının t
ərkibində kükürd–4 oksidin yüksək olma-
sı;
– soba qazının qabaqcadan t
əmizlənməsi mərhələsinin ol-
maması.
Kükürd–4 oksidin sonrakı kontaktla
şdırma prosesinin
fiziki – kimy
əvi əsasları və aparat tərtibatı kolçedan əsasında və
ad
ətən ikiqat kontaktlaşma və ikiqat absorbsiya sxemi üzrə
aparılan prosesl
ərdən heç də fərqlənmir. Bu üsulda qazın kon-
takt aparatında termostabill
əşməsi adətən soyuq havanın katali-
zator layları arasına verm
əklə həyata keçirilir. Sulfat turşu-
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
142
sunun kükürdd
ən istehsalı prosesinin prinsipial sxemi şəkil
5.13–d
ə göstərilmişdir:
1
2
3
4
5
H
2
SO
4
Şə
kil 5.13. Kükürddən sulfat turşusu istehsalının
struktur sxemi:
1 – havanın qurudulması; 2 – kükürdün yandırılması; 3 –
qazın soyudulması, 4 – kontaktla
şma; 5 – kükürd-4 oksidin
absorbsiyası v
ə sulfat turşusunun əmələ gəlməsi.
Sulfat tur
şusunun hidrogen sulfiddən alınması üsulu da
mövcuddur. Bu üsul «ya
ş» kataliz adlandırılır. Bu üsulda
hidrogensulfidin hava axınında yandırılması il
ə alınan SО
2
v
ə
su
qarı
şığı
ayrılmadan
kontaktla
şmaya
gönd
ərilir.
Kontaktla
şma zamanı bərk vanadium katalizatoru üzərində
S
О
2
–nin S
О
3
–
ə oksidləşməsi prosesi baş verir. Sonra qaz
qarı
şığı kondensatorda soyudulur və əmələ gələn sulfat turşusu
buxarları maye m
əhsula çevrilir. Beləliklə, sulfat turşusunun
kolçedan v
ə kükürddən alınma üsullarından fərqli olaraq «yaş»
kataliz üsulu il
ə sulfat turşusunun alınması prosesində xüsusi
m
ərhələ – SО
3
–ün absorbsiyası m
ərhələsi olmur və bütün
proses üç ardıcıl m
ərhələdən ibarət olur:
1. Hidrogensulfidin yandırılması v
ə ekvimolekulyar
miqdarda(1:1) S
О
2
v
ə su buxarı qarışığının alınması:
Н
2
S +1,5
О
2
= S
О
2
+
Н
2
О – ∆Н
1
........(5.36)
Burada,
∆Н
1
= 519 kCoul
2. S
О
2
–nin S
О
3
–
ə oksidləşdirilməsi:
S
О
2
+ 0,5
О
2
<=> S
О
3
–
∆Н
2
..............(5.37)
Burada,
∆Н
2
= 96 kCoul,
Ümumi kimya texnologiyası
143
3. Alınan buxarların kondensl
əşdirilməsi ilə sulfat
tur
şusunun alınması:
S
О
3
+
Н
2
О <=>
Н
2
S
О
4
–
∆Н
3
.............(5.38)
Burada,
∆Н
3
= 92 kCoul
Bel
əliklə, «yaş» kataliz prosesini cəm şəkildə aşağıdakı
t
ənlik vasitəsilə göstərmək olar:
Н
2
S + 2
О
2
=
Н
2
S
О
4
–
∆Н.............(5.39)
Burada,
∆Н = 707 kCoul.
Sulfat tur
şusunun böyük miqyasda istehsalı onun son
d
ərəcədə təkmilləşdirilməsini tələb edir. Burada aşağıdakı əsas
istiqam
ətləri göstərmək olar:
1. Müxt
əlif istehsal sahələrinin və istilikelektrik
m
ərkəzlərinin qazanxana qazlarından istifadə edərək xammal
bazasının geni
şləndirilməsi;
2. Qur
ğunun vahid gücünün artırılması. Qurğunun
gücünün 2-3 d
əfə artırılması məhsulun maya dəyərini 25 –
30% artırır;
3. Oksigen v
ə ya oksigenlə zənginləşdirilmiş havadan is-
tifad
ə etməklə xammalın yandırılma prosesinin intensivləşdiril-
m
əsi. Bu aparatdan keçən qazın həcmini azaldır və onun məh-
suldarlı
ğını artırır;
4. Prosesd
ə təzyiqin artırılması əsas aparatların işləmə
intensivliyinin artırılmasına s
əbəb olur;
5. Yüks
ək aktivliyə və aşağı yanma temperaturuna malik
olan yeni katalizatorların t
ətbiqi;
6. Kontaktla
şmaya verilən soba qazının tərkibində kükürd
4-oksidi qatılı
ğının artırılması;
7. Kontaktla
şma və xammalın yandırılma mərhələsində
qaynar laylı reaktorların t
ətbiq edilməsi;
8.
İstehsalın bütün mərhələlərində, o cümlədən də su bu-
xarının istehsalı üçün kimy
əvi reaksiyaların istilik effektindən
istifad
ə olunması;
Sulfat tur
şusu istehsalının mühüm məsələlərindən biri
S
О
2
-nin S
О
3
-
ə çevrilmə dərəcəsinin yüksəldilməsindən
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
144
ibar
ətdir. Sulfat turşusuna görə məhsuldarlığın artırılması ilə
yana
şı bu məsələnin həlli həm də SО
2
kimi z
ərərli maddənin
ətraf mühitə atılmasının qarşısını almaqla ekoloji vəziyyətin də
yax
şılaşmasına imkan yaradır. SО
2
-nin S
О
3
-
ə çevrilmə
d
ərəcəsinin yüksəldilməsi müxtəlif üsullarla həyata keçirilir.
Bu üsullardan
ən geniş yayılmışı ikiqat kontaktlaşma və ikiqat
absorbsiya sxeml
ərinin yaradılmasıdır. Sulfat turşusu istehsalı
prosesinin qurulu
şu şəkil 5.14-də göstərilmişdir.
Sobaya piritin verilm
əsi
Köm
əkçi əməliyyat
Havanın verilm
əsi
Texnoloji
əməliyyat
Xammalın fiziki-kimy
əvi çevrilməsi
Köm
əkçi əməliyyatlar
Yanıq qalı
ğının xaric edilməsi
Köm
əkçi əməliyyatlar
Əyani əlaqə
Müv
əqqəti əlaqə
Dostları ilə paylaş: |