Производство серной кислоты башенным методом. Метод Ступникова



При производстве азотной кислоты, минеральных удобрений в органическом синтезе образуются значительные количества оксидов азота, которые можно использовать для производства серной кислоты нитрозным методом (рис. 5.5).

В данном случае отсутствует контактное отделение и роль катализатора играют оксиды азота.

2 NO + O2 ® 2 NO2                                                         NO2 + NO ® N2O3

Особенность этой реакции в том, что требуется строгое соответствие стехиометрических коэффициентов. Азотистый ангидрид (N2O3) является нестойким соединением. При его растворении в 80 % серной кислоте образуется нитрозилсерная кислота (HSNO5):

N2O3  + 2 H2SO4 ® 2 HSNO5 + H2O

                                                   1  :   50

Это соединение также неустойчиво и легко разлагается, поэтому для его стабилизации берется большой избыток серной кислоты (соотношение N2O3:H2SO4 = 1:50). Раствор нитрозилсерной кислоты в 80 % серной кислоте называется нитрозой. Раствор нитрозы подвергают гидролизу теплой водой - при этом образуется серная кислота.

HSNO5 + H2O ® H2SO4 + HNO2

SO2  + H2O ® H2SO3

H2SO3 + 2 HNO2 ® H2SO4 + 2 NO + H2O


Рис. 5.5. Технологическая схема производства серной кислоты башенным методом

 

Оксид азота(II) из распределителя 1 поступает в окислительную колонну 2, куда также подается атмосферный воздух. В колонне 2 оксид азота(II) окисляется в оксид азота(IV). Оксид азота(IV) поступает в трубопровод, куда также подводят NO. В трубопроводе образуется оксид азота(III) - N2O3. N2O3 проходит башни 3-5, орошаемые сверху 80 % серной кислотой. Здесь образуется нитрозилсерная кислота, которая растворяется в избытке серной кислоты. Раствор нитрозы охлаждается в водяных холодильниках и сливается в приемник 6.

 Нитроза идет на орошение башен 8-10, в которые подается также вода и сернистый газ. В башне 10 образуется 80 % серная кислота, которая идет на орошение башен 3-5 и на получение раствора нитрозы. В башнях 8-9 получают 75 % серную кислоту, её охлаждают и сливают в приемник 12. Эта кислота и является товарным продуктом.

В данном случае обжиговый газ не подвергают химической очистке, поэтому образовавшаяся серная кислота загрязнена и её используют только для производства удобрений.

 Данное производство экономично, так как отсутствует дорогостоящий катализатор, но, требует большого количества серной кислоты, циркулирующей в системе. Кислота необходима для стабилизации нитрозы: на 1 объем вновь образующейся кислоты в системе циркулирует 50 объемов серной кислоты.

Получение серной кислоты из отработавшей серной кислоты

В некоторых производствах, потребляющих серную кислоту, например, для очистки нефти от сернистых соединений или при алкилировании органических веществ, из технологического процесса выводят отработанную серную кислоту, сильно загрязненную примесями органических веществ. Такую кислоту трудно очистить от примесей, но её необходимо использовать, так как выброс отработавшей кислоты в канализацию без её нейтрализации и обезвреживания недопустим. Накопление кислоты создает большие трудности на производстве, она занимает большие емкости, является источником загрязнений на производстве и антисанитарных условий труда. Поэтому вопросу использования отработавших кислот уделяется большое внимание.

Одно из направлений использования отработавшей серной кислоты, сильно загрязненной примесями органических веществ - разложение её в печах при 700-800 оС до сернистого ангидрида по уравнению:

H2SO4 ® SO2 + 0.5 O2 + H2O

Органические соединения окисляются при этом до СO2 и H2O. Из полученного в результате разложения кислоты сернистого газа вновь получают серную кислоту.

Разложение кислоты проводят в печи, которая представляет собой полую цилиндрическую камеру. Корпус печи изготовлен из листовой стали, внутренняя часть выложена огнеупорным кирпичом. В крышке печи имеется форсунка для вбрызгивания отработавшей серной кислоты. Для создания в печи необходимой температуры, в ней сжигают горючий газ, продуваемый вместе с воздухом через горелку, находящуюся в верхней части стенки камеры. Получаемый газ выходит из печи снизу.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 2273; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!