Termelésének módszerét kénsav
Még a 13. században kénsavat elő vas-szulfát FeSO4. innen a név az egyik fajta kénsav - vitriol.
Mivel a 18. század kénsavat úgy állítjuk elő, dinitrogén, hogy csak a középső a huszadik században már felváltotta egy érintkező módszerrel.
Az első szakaszban a kénsav termelési - megszerzése kén-dioxid kén-tartalmú alapanyagot. Nyersanyagként használhatók elemi kén, pirit (pirit), hidrogén-szulfid H2S és t. D. tisztítás után, oxidálódik a kén-dioxid-trioxid jelenlétében egy katalizátor.
A katalizátort szolgált eljárás dinitrogén-nitrogén-oxidok. Kén-dioxid oxidáljuk főleg a folyékony fázisban a tornyok (oszlopok) tele. Ezért ezt a módszert említett másik toronyba. A dinitrogén-eljárásnak több hátránya, mindenekelőtt az, amely a szennyeződés a légkör ártalmas gázok, mint például NO2, SO2 és SO3. Továbbá, az így kapott kénsav kisebb koncentrációban, és a szennyezett melléktermékek. A kapcsolati módszert alkalmazzák, mint a kapott szilárd katalizátor, illetve nagyobb koncentrációjú sav nélkül szennyező melléktermékek.
nyersanyag feldolgozása. Emellett a fent említett pirit, elemi kén, hidrogén-szulfid, nyersanyagforrás előállítására kénsav lehet fém-szulfidok: kalkopirit CuFeS2. kalkocit CuS2. szulfátok gipsz CaSO 4 2H2 O, anhidrit CaSO4. mirabilit Na 2SO 4 10H2 O, stb
Magyarországon őshonos kén betétek vannak. Előállítása gáz halmazállapotú kén-hidrogén-szulfid visszanyerhető a tisztítási folyamat és éghető gázok alapuló parciális oxidációs eljárásra vonatkozik szilárd katalizátor. Ebben az esetben a reakció fordul elő:
Jelentős mennyiségű kén lehet beszerezni nemvasfémek termékek gyártása, mint például a réz:
Pörkölése pirit. Ez a heterogén magas hőmérsékleten (1000 ° C), visszafordíthatatlan katalitikus eljárás, amely tartalmaz egy több szakaszban. A fő reakció szerint történik a rendszer
A oxigénhiány lép fel különböző reakciót
A oxidációs a vas-szulfid felületén a szervetlen oxid szemcsék kapott réteg, amelynek vastagsága növekszik, mint az égő kén ásványi. A teljes arányát a folyamat ezután úgy határozzuk meg a diffúziós sebességét gázok a pórusokat a oxidréteg. Következésképpen, pirit pörkölési folyamat során kerül sor intradiffusion területen. A folyamat sebessége általában által leírt egyenlettel
Az egyenlet az következik, hogy a folyamat sebessége növelhető azáltal, hogy növeli az anyagátadási tényező k. mi a leghatékonyabb, hogy a hőmérséklet. De körülbelül 850-1000 ° C, az anyagot kemencében zsugorítják, és élesen csökkent felületi reaktivitása F.
Ezért, az eljárás hőmérséklete határozza meg a kémiai összetételét és természetét a pirit és a kemence kialakítása.
Annak érdekében, hogy növelje a hajtóerőt a folyamat, növekvő koncentrációjú pirit pirit és az oxigén a tüzelési zónában. Koncentráció növeljük pirit érc flotációs, és az oxigén - használata légfelesleg 1,5-2-szerese a sztöchiometrikus.
Ahhoz, hogy növeljük az érintkezési felületet fázisokat flotációs pirit őröljük részecskemérete 0,3-0,03 mm.
Improvement pirit pörkölő technológia fejlődött a mechanikus polc kemencék sütésre kemencék és további porított modern kemencék fluidágyas pirit, ami gyakorlatilag cserélni minden más típusú kemencék.
A kemence tsilindrichesko- kúpos kamra, amelynek alja van telepítve egy gázelosztó rács, amely folyamatosan szállított a kalcinált anyag. Az rostély, levegőt táplálunk olyan sebességgel történő átmenet biztosítása a szuszpenzióban lévő részecskék, de nem elegendő az eltávolítása szemcsés anyag a tűztérből. A teljesítmény ilyen kemencék 10-szer magasabb, mint bármely más, és 1800 kg / m 3 reaktortérfogat naponta. Az így kapott gáz legfeljebb 14% SO2. A reakcióhőt használjuk, hogy kialakítsunk gőzt azáltal, hogy a reakciótérben a hőcserélő elemek, amelyek következtében a víz szállított, és a gőz kapunk. Gőzteljesítménye 1,3 t / t pirit.
Technológiai clearance-kénsav előállítására pirit nagyon összetett, és számos olyan blokkok végezzük egymást követően, ahol a szükséges eljárási lépés.
A blokkdiagramja egy ilyen gyártási az alábbiakban (ábra. 9.4).
pirit víz abszorbens 1 2 3 4 5 6 7
Ábra. 9.4. A blokkvázlat a termelési kénsav a pirit: I - megszerző egységet
gáztüzelés; II - érintkező egységet; III - abszorpciós egység
Kapcsolat eljárás kénsav növény. Ez a folyamat megszerzése után a kén-dioxid tartalmaz egy másik 3. lépés:
1) a gáz tisztítani a szennyeződések káros a katalizátort;
3) a felszívódását SO3 kénsavat.
Tisztítás gáz. Tól Ogarkova első tisztított gáz por ciklonok, majd, használata után a gáz hő, - száraz elektrosztatikus. Miután a fluidizált ágy kemencék portartalom a gázok 200 g / cm 3, miután a ciklon - 20 g / cm 3 szűrők után - 0,1 g / cm3.
A teljes kiadás a gázt a maradék por, és több teljes arzéneltávolítást-oxid és a szelén katalizátormérgek irreverzibilisen mérgezi a katalizátort, a tisztítás során a mosási tornyok kénsav koncentrációja 93-95%, majd a turbófeltöltő betápláljuk a kapcsolattartó egység a oxidációját kén-dioxid.
Kapcsolat oxidációja a kén-dioxid. Ez a fő szakaszában a termelési folyamat kénsav. Ez egy tipikus példája a heterogén exoterm katalitikus eljárás.
Szerint a Le Chatelier-elv, az egyensúlyi ebben a reakcióban el kell tolni, hogy a megfelelő nyomás növelésével és a hőmérséklet csökken. A gyakorlatban, a nyomás emelkedése miatt a kis koncentrációjú kén-dioxid és az oxigén a pörkölő gázt (80% nitrogén).
A növekedés az energia költségeit, amennyiben a nyomás meghaladja a hasznot ezt a módszert. Az egyensúlyi állandó ehhez a reakcióhoz a
ahol PSO. PSO. PO - egyensúlyi parciális nyomását a kén-dioxid, kén-trioxid és a
oxigént tartalmaztak.
Az egyensúlyi konverziós foka SO2 SO3
vagy transzformáció után
keresztül vagy koncentrációs
A függését egyensúlyi konverziójának mértéke a gázok összetételének egy 0,1 MPa nyomáson és
475 ° C a következőképpen:
Hatása az eljárás paramétereinek a konverziós foka SO2 SO3
400 500 600 700 800 900 1000
Hőmérséklet, ° C
Ábra. 9.5. Függés SO3 kimenet folyamat hőmérsékletének
Amint látható a grafikonon, a legmagasabb hozamot SO3 (99,2%) eléréséig körülbelül 400 ° C Azonban alacsony hőmérsékleten a reakció sebessége kicsi, és ezért az eljárás termelékenységét. Ezért, ha dolgozik, a modern katalizátorok vanádium oxidációs végezzük több lépésben, a fokozatos hőmérséklet-csökkenés 580-600 ° C - az első szakaszban, és a 400-450 ° C - az utóbbi.
Az arány a SO2 oxidációs eljárás elsődlegesen meghatározza a katalizátor aktivitása, valamint az eljárás paramétereit.
A történelem a fejlődés a katalitikus SO2 oxidáció SO3 alkalmazás ismeri három katalizátorok: platina fém, vas-oxid (3) és a vanádium-oxid (5). A legaktívabb platina, de ez drága és hajlamos a visszafordíthatatlan mérgezés még nyomokban arzén és szelén. Fe2 O3. nem tartozik a mérgezés arzén és szelén. de aktív magas hőmérsékleten (a fenti 625 ° C), azaz amikor az egyensúlyi konverziós foka kisebb, mint 70%, és ezért alkalmazása csak az előzetes érintkeztetést, hogy X = 50-60%.
Mindenesetre katalizátor SO2 konverziós aránya növekszik az idővel, közeledik egyensúlya bomló görbe. Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb egyensúlyt elértük, és az alsó az egyensúlyi hozamot. A kinetikai egyenlete oxidációja SO2 SO3 származó GK Boreskov és le, mint a következők:
Amint ebből az egyenletből, a legnagyobb hatással a változás a koncentráció az oxigén koncentrációja.
Ábra. 9.6 ábra a függőség a mértékét SO2 oxidációs érintkezési idő vanádium katalizátor különböző hőmérsékleteken, és a 0,1 MPa nyomáson.
Ábra. 9.7. A készülék egy Multi-érintkező eszköz
1 - érintkező készülékek; 2 - a hőcserélő
Raktári kapcsolati eszközök bizonyítottan folyamatos működés, de terjedelmes és fém. Általában ezt a hengert átmérője 12 m és a magassága 25 m Termelékenység -. 1000 tonna kénsavat naponta.
A katalizátort használnak átlagosan 4 év. Az eljárás optimális feltételei jönnek létre az érintkezési eszközök a fluid ágy. Az ilyen berendezéseket alkalmazni kopásálló labda vanádium katalizátor részecske átmérője 0,75-1,5 mm helyett 4-5 mm a berendezésben a szűrőréteg. Ezzel szemben a folyamat katalizátort fix ágyas eljárás fluidizált katalizátorágy áramlik a kinetikus régió és egy nagyobb teljesítményű.
A modern technológia oxidációs foka SO2 SO3 eléri a 99%.
Felszívódás kén-oxid (6). A leírt eljárás az alábbi reakció:
A jelenléte a gázfázisban, még a kis mennyiségű víz képződéséhez vezet a nagyon kis csepp kénsavgőz képező stabil, gyengén szívódik fel a víz, sav és lúg is. Ezért, a gázfázisban belépő abszorpciós, nem kell vízgőzt. Továbbá, a parciális nyomása vízgőz fölött elnyelőfolyadék minimálisnak kell lenni. Egy ilyen követelmény a legjobb felel kénsavat tartalmazó 98,3% -os H2SO4. mivel ez következik H2O -SO3 rendszer diagram forráspontja légköri nyomáson. Az ilyen sav jellemzi, mint a void parciális nyomás H2O és SO3. Az ilyen sav szinte teljesen elnyeli a SO3. Amikor ezt a savat szállítani, felesleges, hogy annak koncentrációja egy ciklusban 0,2% -kal nőtt. Mivel sav van adva, és a hőelnyelő.
Lehűlés után, csak egy kis része a sav kiveszik a késztermék és a fő rész hozzáadása után vizet vagy híg savat visszavezetik felszívódását.
Ábra. 9.8. Ez azt mutatja, a függőség a felszívódás sebességét a savkoncentráció.
Ábra. 9.8. A függőség a felszívódás mértéke
a kénsav koncentrációját
Reakcióvázlat kétlépcsős abszorpciós folyamat ábrán látható. 9.9.
5 SO3 hagyva monohidrátot
Ábra. 9.9. Reakcióvázlat SO3 kétlépcsős abszorpciós folyamat. 1 - gáz-hűtőszekrény; 2 - Oleum abszorber; 3 - monohidrát készülékek; 4 - dobszárító; 5 - hűtőszekrények folyadék
termék; 6, 7 - gyűjtemények monohidrát és óleum
A diagram látható, egy első abszorpciós szakaszba és abszorbens SO3 (óleummal 20%) lehűtjük 80 ° C-abszorpció előtt. A második szakaszban, mint egy szorbens használunk monohidrátot.
Teljes technológiai termelési rendszer kénsav kapcsolati nevezett folyamat DC - IGEN (érintkező kettős - kettős abszorpciós) sokkal bonyolultabb, és a következő részekből áll:
1) tisztítás kemencébe száraz gáz;
2) kipirulás, ahol a gáz van kitéve súrolás maradék por, kénsavgőz, kapcsolati mérgek és vízgőzt tartalmaz;
Performance egy ilyen növény 1500 tonna / nap a monohidrát. Fogyasztás arányok per 1 tonna a monohidrát a következők: pirit - 0, 82 m vizet - 50m 3 villamosenergia - 82. kWh.