Sulfat kislota ishlab chiqarish kontak bo’limining issiqlik apparatlari. Reja

3Zn + 4 H2SO4 = 3Zn SO4 + S + 4H2O Zn + 5 H2SO4 = 4Zn SO4 + H2S + 4H2O
Konsentrlangan sulfat kislota bilan temir, alyuminiy, xrom passivlanadi (reaksiyaga kirishmaydi), ammo kuchli isitish bilan reaktsiya boshlanadi, masalan: 2Fe + 6 H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O. Konsentrlangan sulfat kislota metall bo'lmaganlarni oksidlaydi, masalan: C + 2 H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O (1.16) S +2 H2SO4 = 3SO2 + 2H2O Konsentrlangan sulfat kislota hi va HBr kabi murakkab moddalarni ham oksidlaydi: 2HBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + 2H2O 8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O ; temir tuzlari: Fe SO4 + 2 H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2H2O + SO2. Sulfat kislota bir nechta navlarda ishlab chiqariladi. Ular aralashmalar konsentratsiyasi va miqdori bilan farq qiladi. Dori-darmonlarni, ayniqsa toza reagentlarni ishlab chiqarish uchun batareyalarni to'ldirish uchun toza kislota kerak. Metallarni zarb qilishda superfosfat ishlab chiqarishda siz ba'zi ifloslantiruvchi moddalarga ega bo'lgan kislotadan foydalanishingiz mumkin. Bu iqtisodiy jihatdan foydalidir. Bunday kislota arzonroq. Sulfat kislota sanoati ba'zi organik preparatlar, portlovchi moddalar ishlab chiqarishda ishlatiladigan oleum deb ataladi. Oleum-oltingugurt kislotasidagi oltingugurt angidridining eritmasi. Oleum navlari oltingugurt kislotasida oltingugurt angidrid konsentratsiyasi bilan farq qiladi. Ba'zi maxsus maqsadlar uchun oltingugurt angidridini o'z ichiga olgan oleum 60% gacha ishlab chiqariladi. Shunday qilib, oltingugurt kislotasi texnik va oleum texnik(GOST 2184-77) turli xil tuzlar, kislotalar, barcha turdagi organik mahsulotlar, bo'yoqlar, portlovchi moddalar, mineral o'g'itlar ishlab chiqarishda, suvni olib tashlash va quritish vositasi sifatida, zararsizlantirish, tuzlash va boshqa ko'plab jarayonlarda qo'llaniladi. Ushbu mahsulotlar yonmaydi va toksiklikning 2-sinfiga kiradi. Shakl. 1 Sulfat kislota eng keng qo'llanilishini topadi. Sulfat kislotaning eng katta iste'molchisi mineral o'g'itlar ishlab chiqarishdir. 1 t P2O5 fosforli o'g'itlar uchun 2,2-3,4 t sulfat kislota, 1 t (NH4)2SO4 uchun 0,75 t sulfat kislota iste'mol qilinadi. Shuning uchun sulfat kislota zavodlari mineral o'g'itlar ishlab chiqaradigan zavodlar bilan birgalikda qurishga intilmoqda. Sulfat kislota, shuningdek, xlorid, azot, fosfor, gidroflorik va ko'plab organik kislotalarni metabolik usul bilan, organik sulfo birikmalarini olish uchun, turli gazlarni tozalash uchun ishlatiladi, nitratlarning bir qismidir aralashmalar, bo'yoqlar ishlab chiqarishda, batareyalarni zaryad qilish uchun ishlatiladi, metallurgiyada oltingugurt kislotasi tayyor mahsulotdagi mikro yoriqlarni aniqlash uchun ishlatiladi, metallga ishlov berish zavodlarida oltingugurt kislotasi elektrokaplama ustaxonalarida qo'llaniladi. Ma'lumki, nikel, xrom, misning elektr usuli bilan metall mahsulotlarga qo'llanilishidan oldin ularni yaxshilab tozalash, artish, yog'sizlantirish va nihoyat sulfat kislota eritmasi bilan hammomda qisqa vaqt ushlab turish kerak. Shu bilan birga, u metallning eng nozik qatlamini eritib yuboradi va u bilan ifloslanish izlari olib tashlanadi. Shu bilan birga, metall yuzasi yanada qo'polroq bo'ladi: unda mikroskopik chuqurchalar va chiqishlar paydo bo'ladi. Elektrolitik qoplamalar bunday sirtga yaxshiroq yopishadi va metallga mahkam yopishadi. Shuningdek, sulfat kislota turli xil rudalar va minerallarni qayta ishlash uchun zarurdir. Nodir metallarning rudalarini qayta ishlashda ularni parchalashning kislotali usuli katta ahamiyatga ega. Odatda bu maqsadda eng arzon uchuvchan bo'lmagan sulfat kislota ishlatiladi. Ezilgan ruda sulfat kislota bilan ma'lum nisbatda aralashtiriladi va isitiladi. Olingan eritma va cho'kma eritmadan ajratilishi kerak bo'lgan elementning kimyoviy xususiyatlariga asoslanib kimyoviy usulda qayta ishlanadi. Noyob elementlarning rudalarini kimyoviy qayta ishlash uchun minglab tonna sulfat kislota sarflanadi. Neftni qayta ishlash sanoati neftni va uning turli fraktsiyalarini tozalash uchun ko'p miqdorda sulfat kislota talab qiladi. Organik sintezda konsentrlangan sulfat kislota ko'plab bo'yoqlar va dorivor moddalarni olishda zarur komponent hisoblanadi. Sulfat kislota tuzlari keng qo'llaniladi. Natriy sulfat (glauber tuzi Na2SO4 * 10H2O) soda ishlab chiqarish va shisha sanoatida ishlatiladi. Kaltsiy sulfat tabiatda ikki suvli gips kristallohidrat (caso) shaklida keng tarqalgan4 * 2H2O) va suvsiz anhidrit tuzi (Ca SO4). Anhidrit biriktiruvchi moddalar gips toshini yuqori haroratda (600-700 ° C) turli xil qo'shimchalar bilan yoqish orqali tayyorlanadi. Bunday holda, pardozlash gips tsement va kalsifikatsiyalangan gips (ekstremal gips) olinadi. Ushbu materiallar yarim suvli gipsga qaraganda ancha sekin qattiqlashadi va ohak va past quvvatli beton, shuningdek sun'iy marmar, choksiz taxta va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.magniy sulfat yoki achchiq tuz (Mdso4*7H2O) tibbiyotda laksatif sifatida ishlatiladi. Temir (II) sulfat yoki temir sulfat (FeSO4*7H2O) sariq qon tuzini (K4[Fe(CN)6]), siyohni tayyorlash, suvni tozalash va daraxtni saqlash uchun ishlatiladi. Mis sulfat yoki mis sulfat (CuSO4*5H2O) turli xillarga qarshi kurashish uchun ishlatiladi qo'ziqorin-qishloq xo'jaligi zararkunandalari, mis qoplamalarini ishlab chiqarish va turli xil mis birikmalarini ishlab chiqarish. Uch valentli metall sulfat (Fe3+, Al3+, Cg3+) va monovalent metall sulfat (K+, NN4+, Rb+) o'z ichiga olgan eritmalardan K2 so4al2(SO4)32*4H2O yoki Kol(SO4)3*12H2O kabi er-xotin tuzlar kristallanadi. kaliy va alyuminiy o'rniga ro'yxatdagi elementlarning har qanday kombinatsiyasi. Ushbu birikmalar alum deb ataladi. Alum faqat qattiq shaklda mavjud. Eritmada ular ikkita mustaqil tuz kabi harakat qilishadi, ya'ni. E. bir va uch valentli metall sulfatlarning aralashmasi sifatida. Oltingugurt kislotasi va uning tuzlarining suyultirilgan eritmalari to'qimachilik sanoatida, shuningdek boshqa engil sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi. Oziq-ovqat sanoatida sulfat kislota kraxmal, pekmez va boshqa bir qator mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Elektrotexnika sohasida u batareyalarda elektrolit sifatida ishlatiladi. Oltingugurt kislotasi gazlarni quritish va kislotalar konsentratsiyasida ishlatiladi. Va nihoyat, sulfat kislota nitratlash jarayonlarida, xususan, portlovchi moddalarni olishda reaktsiya muhitining tarkibiy qismi sifatida ishlatiladi. 1.2 sulfat kislota olish usullari 13-asrda. sulfat kislota FeSO4 temir sulfatining termal parchalanishi bilan oz miqdorda olingan, shuning uchun sulfat kislota navlaridan biri vitriol moyi deb ataladi, garchi sulfat kislota vitrioldan uzoq vaqt ishlab chiqarilmagan bo'lsa. Hozirgi vaqtda sulfat kislota ikki usulda ishlab chiqariladi: nitrosik, 200 yildan ortiq vaqt davomida mavjud bo'lgan va 19-asr oxiri va 20-asr boshlarida sanoatda o'zlashtirilgan kontakt. SO2 ning SO3 ga oksidlanish jarayoni qanday amalga oshirilishiga qarab, sulfat kislota ishlab chiqarishning ikkita asosiy usuli mavjud. Sulfat kislotani olishning aloqa usulida SO2 ni SO3 ga oksidlash jarayoni qattiq katalizatorlarda amalga oshiriladi. Oltingugurt trioksidi jarayonning oxirgi bosqichida oltingugurt kislotasiga aylanadi-oltingugurt trioksidining so'rilishi, bu reaktsiya tenglamasi bilan soddalashtirilgan tarzda ifodalanishi mumkin: SO3 + H2O =H2SO4 Nitroz (minora) usuli bo'yicha jarayonni amalga oshirishda azot oksidlari kislorod tashuvchisi sifatida ishlatiladi. Oltingugurt dioksidining oksidlanishi suyuq fazada amalga oshiriladi va yakuniy mahsulot sulfat kislotadir: SO2 + N2O3 + H2O= H2SO4 + 2NO Hozirgi vaqtda sanoatda asosan sulfat kislota ishlab chiqarishning kontakt usuli qo'llaniladi, bu esa yuqori intensivlikdagi qurilmalardan foydalanishga imkon beradi. 1.3 xom ashyoning xususiyatlari Oltingugurt kislotasini ishlab chiqarish uchun xom ashyo bazasi oltingugurt dioksidini olish mumkin bo'lgan oltingugurt o'z ichiga olgan birikmalardir. Sanoatda oltingugurt kislotasining taxminan 80% tabiiy oltingugurt va temir (oltingugurt) piritidan olinadi. Rangli metallurgiyaning chiqindi gazlari xom ashyo balansida muhim o'rin egallaydi. Ba'zi ishlab chiqarish xom ashyo sifatida neftni qayta ishlashda oltingugurtni tozalash jarayonida hosil bo'lgan vodorod sulfididan foydalanadi. Oltingugurt kislotasini ishlab chiqarish uchun boshlang'ich reaktivlar elementar oltingugurt va oltingugurt o'z ichiga olgan birikmalar bo'lishi mumkin, ulardan oltingugurt yoki oltingugurt dioksidi olinishi mumkin. An'anaga ko'ra, xom ashyoning asosiy manbalari oltingugurt va temir (oltingugurt) piritdir. Oltingugurt kislotasining taxminan yarmi oltingugurtdan, uchdan bir qismi piritlardan olinadi. Oltingugurt dioksidini o'z ichiga olgan rangli metallurgiyaning chiqindi gazlari xom ashyo balansida muhim o'rin tutadi. Shu bilan birga, chiqindi gazlar eng arzon xom ashyo, ulgurji narxlar past va pirit uchun eng qimmat xom ashyo oltingugurtdir. Shuning uchun oltingugurtdan oltingugurt kislotasini ishlab chiqarish iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq bo'lishi uchun uni qayta ishlash qiymati pirit yoki chiqindi gazlarni qayta ishlash narxidan sezilarli darajada past bo'lgan sxemani ishlab chiqish kerak. 2. Kontakt usuli bilan sulfat kislota ishlab chiqarishning texnologik sxemasi sulfat kislota temir pirit 2.1 temir piritidan sulfat kislota ishlab chiqarish Sulfat kislota ishlab chiqarish quyidagi bosqichlar ketma-ketligini o'z ichiga oladi: Oltingugurt dioksidining oksidlanishi. Oltingugurt trioksidining so'rilishi. Dastlabki moddalar-mineral xom ashyo tarkibida aralashmalar mavjud, shuning uchun otish bosqichidan chiqadigan gazlar tozalanadi. Birinchi bosqich-har bir xom ashyo turiga xos bo'lgan otish, so'ngra pirit va oltingugurt uchun eng keng tarqalgan boshlang'ich moddalar sifatida ko'rib chiqiladi. Oksidlanish va so'rilish bosqichlari asosan sulfat kislota ishlab chiqarishning turli usullarida bir xil. Shuning uchun bu bosqichlar odatdagi jarayonlar sifatida ko'rib chiqiladi
Ikki tomonlama aloqa printsipidan foydalangan holda temir piritidan sulfat kislota ishlab chiqarishning texnologik sxemasida, Pirit dispenser orqali pechga 1 ta qaynoq qatlam beriladi. 13% SO2 o'z ichiga olgan va o'choqdan chiqishda taxminan 700°C haroratga ega bo'lgan changlangan yonish gazi avval chiqindi qozonga 3, so'ngra ohakli changdan quruq tozalash bosqichiga (4 tsiklonda va quruq elektrofiltrda) beriladi. 3-qayta ishlash qozonida gaz bir vaqtning o'zida energiya suv bug'ini (bosim 4 MPa va harorat 450 °C) olish bilan sovutiladi, uni kompressorlar va nasoslarning ishlashi uchun energiya sarfini qoplash uchun qurilmaning o'zida ham, zavodning boshqa ustaxonalarida ham ishlatish mumkin. Ikkita 6 va 7 yuvish minoralari, 8 va 9 ikki juft ho'l elektrofiltrlar va 10 quritish minorasidan iborat tozalash xonasida gaz mishyak, selen, ftor birikmalaridan tozalanadi va quritiladi. Birinchi ichi bo'sh yuvish minorasi 6 bug'lanish rejimida ishlaydi: aylanma kislota gazni sovutadi, issiqlik esa sug'orishga kiradigan kislotadan suvning bug'lanishiga sarflanadi. Birinchi minorada sug'orish kislotasining konsentratsiyasi 40 ga teng... 50% H2SO4, 10 suyultirish orqali doimiy ravishda saqlanadi... Ikkinchi yuvish minorasidan 15% kislota 7. Ikkinchi minoradagi kislota 18-to'plamga kiradi va soviganidan keyin sug'orishga qaytadi. Ikkinchi yuvish minorasidan keyin gaz ketma-ket ikki juft 8 va 9 nam elektrofiltrlardan, so'ngra 93 bilan sug'oriladigan 10 biriktirma quritish minorasidan o'tadi...94% sulfat kislota 28 haroratda...30°C. kislota quritish minorasi 10 va kollektor 18 o'rtasida aylanadi, kislotaning bir qismi omborga tayyor mahsulot sifatida chiqariladi. H2SO4 ning doimiy kontsentratsiyasini saqlab turish uchun 98 kislota 18 to'plamiga kiritiladi... Monohidrat absorberlaridan 99% kislota 17 va 20. Quritish bosqichida doimiy haroratni saqlab turish uchun aylanma kislota havo sovutgichida sovutiladi 22. Quritish minorasidan oldin, oltingugurt dioksidining optimal oksidlanish sharoitlariga muvofiq, SO2 kontsentratsiyasini 9% gacha kamaytirish va ortiqcha kislorodni ko'paytirish uchun olov gazi havo bilan suyultiriladi. Quritish minorasidan so'ng, otish gazi filtr purkagich orqali o'tadi 11 va turbogaz supurgisiga kiradi 12. Issiqlik almashtirgichlarda 13 gaz reaksiya mahsulotlarining issiqligi tufayli katalizatorning ateşleme haroratiga qadar isitiladi (420...440°C gacha soviganidan so'ng, gaz kontakt apparatining ikkinchi qatlamiga kiradi, bu erda konversiya darajasi 86% ga etadi va gaz harorati 514 ° C gacha ko'tariladi. 450ºS haroratgacha soviganidan so'ng, gaz aloqa moslamasining uchinchi qatlamiga kiradi, bu erda SO2 ning konversiya darajasi 94 ga ko'tariladi...94,5% va harorat 470°C ga ko'tariladi. Keyin reaksiya gazi 13 issiqlik almashtirgichlarda 100°C gacha sovutiladi va birinchi bosqichni yutish uchun yuboriladi: avval oleum absorber 21, keyin monohidrat absorber 20. Monohidrat absorber va filtr purkagichdan keyin gaz yana 430°C haroratgacha isitiladi va katalizatorning to'rtinchi qatlamiga beriladi. SO2 ning gazdagi konsentratsiyasi endi 0,75 ga teng...0,85 %. To'rtinchi qatlamda qoldiq SO2 ning oksidlanishi ≈ 80% konversiya bilan sodir bo'ladi, bu haroratning 449°S gacha ko'tarilishi bilan birga keladi. Reaksiya aralashmasi yana 409°C haroratgacha sovutiladi va aloqa moslamasining oxirgi (beshinchi) qatlamiga yuboriladi. Kontaktning besh bosqichidan keyin transformatsiyaning umumiy darajasi 99,9% ni tashkil qiladi. Sovutgandan keyin gaz aralashmasi so'rilishning ikkinchi bosqichidagi monohidrat absorberiga yuboriladi 17. Asosan havodan tashkil topgan so'rilmagan gaz purkagich va tumanni chiqarish uchun 11-filtrdan o'tkaziladi va egzoz trubkasi orqali atmosferaga chiqariladi. O'rnatish quvvati monohidrat uchun kuniga 1500 tonnagacha. 1 tonna monohidrat uchun iste'mol: pirit 0,82 tonna, suv 50 m3, elektr energiyasi 82 kVt soat. 2.2 asosiy apparatning dizaynini tanlash va asoslash Piritni yoqish uchun turli xil dizayndagi pechlar mavjud: mexanik javon (ko'p podli), aylanadigan silindrsimon, changga o'xshash pechkalar, qaynab turgan qatlamda pechkalar. Mexanik javon pechlarida pirit bir-birining ustiga qavatlarda joylashgan bir nechta javonlarda (tonozlar, tagliklar) yoqiladi. Piritni pastdan pastga aralashtirish va siljitish mexanik ravishda amalga oshiriladi. Aylanadigan silindrsimon pechlar-bu egilgan holda o'rnatilgan aylanadigan baraban. Pirit yuqori uchidan beriladi, shlak pechning pastki uchidan tushiriladi. Changga o'xshash pechlar o'z nomlarini oldi, chunki ulardagi pirit vertikal ichi bo'sh silindr bo'lgan pechning miliga nozullar orqali etkazib beriladigan mayda maydalangan suspenziya (chang) shaklida yoqiladi. Qaynayotgan yoki odatdagidek to'xtatilgan qatlamdagi pirzola pechlari, pechdagi pirzola qaynatishga o'xshash to'xtatilgan holatda bo'lishi bilan tavsiflanadi. Bunga havo tezligi yuqori bo'lgan qatlam orqali puflash orqali erishiladi. Pechlarning ishlashi 1 kun ichida pechda yoqilgan 45% oltingugurtni o'z ichiga olgan shartli pirit miqdori bilan ifodalanadi. Pechlarning ishlashini aniqlash uchun intensivlik tushunchasi kiritildi. Pechning intensivligi kuniga o'choqning ishchi o'choqlari yuzasida 1 m2, o'choq hajmining 1 m3 yoki o'choq milining 1 m2 qismida yoqilgan pirit miqdori bilan tavsiflanadi, ya'ni.har bir o'choq turi uchun pechning intensivligi (intensivligi) ning o'ziga xos ifodasi (o'lchami) qabul qilinadi. Piritni yoqish uchun reaktorlar sifatida turli xil dizayndagi pechlardan foydalanish mumkin: mexanik, changga o'xshash otish, qaynoq qatlam (CS). Qaynayotgan qatlam to'xtatilgan, suyultirilgan qatlam deb ham ataladi. Tashqi tomondan, bunday qatlamlar qaynash holatida. Bunga teshiklari bo'lgan panjara ustida joylashgan maydalangan xom ashyo qatlami (masalan, pirit) orqali havo shu qadar tez etkazib beriladiki, pirit panjara ichiga tushmaydi va ustiga yotmaydi, balki tartibsiz harakat holatida bo'ladi. Bu sek.3. Qaynayotganda qatlam hajmi oshadi: uning boshlang'ich balandligi (dam olishda) h0 qaynash holatiga mos keladigan h balandligidan kamroq. Shakl. 3 - ideal qaynoq qatlamning diagrammasi: a-sobit qatlam, b-qaynab turgan qatlam; 1-doimiy tasavvurlar apparati, 2-tarqatish panjarasi, 3-qattiq zarralar Hozirgi vaqtda yangi sulfat kislota tizimlari asosan KS pechlari bilan jihozlangan. Amaldagi zavodlardagi mexanik pechlar asta-sekin ushbu turdagi pechlar bilan almashtiriladi. CS pechlarida pirit otish usulining muhim afzalliklari quyidagilardan iborat: a) kam oltingugurtli angidrid va mishyak bilan konsentrlangan oltingugurt dioksidi (12 15% SO2) ishlab chiqarish imkoniyati, b) pechlarning yuqori intensivligi. Shunday qilib, KS pechlarining intensivligi [kg/(m2sut)] mexanik pechlarning intensivligidan 80 baravar va changga o'xshash pechlardan 4 baravar yuqori. To'xtatilgan (qaynab turgan) qatlamli pechlar-bu panjara bilan silindrsimon astarlangan kamera bo'lib, unga pirsing doimiy ravishda etkazib beriladi. Havo panjara ostiga zarrachalarning to'xtatilgan holatga o'tishini ta'minlaydigan tezlikda etkazib beriladi, ammo ularni o'choqdan olib chiqish uchun etarli emas. Pirit zarralari suyuqlikning qaynashiga o'xshash doimiy harakatda. Pirit zarralarining pechda qolish vaqti bir necha soniyani tashkil qiladi. Doimiy havo oqimi piritdan oltingugurtning deyarli to'liq yonishini ta'minlaydi. To'xtatilgan qatlam shlakni chiqarish uchun trubaning joylashishi bilan belgilanadigan balandlikka ega. Shlak zarralari to'xtatilgan qatlamning yuqori harakatchanligi tufayli quvur orqali erkin chiqib ketadi. CS pechlari yuqori intensivlik bilan ajralib turadi (kuniga 10000 kg/m2∙gacha), temir disulfidning to'liq yonishini va haroratni nazorat qilishni ta'minlaydi, otish reaktsiyasining issiqligini yo'q qilish jarayonini osonlashtiradi. CS pechlarining kamchiliklari yonish gazidagi changning ko'payishini o'z ichiga olishi kerak, bu esa uni tozalashni qiyinlashtiradi. Hozirgi vaqtda CS pechlari piritandan sulfat kislota ishlab chiqarishda boshqa turdagi pechlarni butunlay almashtiriladi.