Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Сірчаний ангідрид при звичайних умовах — безбарвний газ, дуже швидко реагує з вологою повітря, утворюючи туман H2SO4, при температурі 44,8° C зріджується. У твердому стані може перебувати в чотирьох модифікаціях, які плавляться відповідно при температурах 16,8; 31,5; 62,5 та 95° C
Рідкий SO3 здатний до полімеризації з переходом в твердий стан. Полімеризації рідкого SO8 можна запобігти, вводячи інгібітор (0,3— 0,5% B2O8) або зберігаючи при температурі, вищій за 30° C
Сірчаний ангідрид відзначається високою хімічною активністю, відбирає від інших речовин воду і є сильним окислювачем. Його широко застосовують як сульфуючий агент у виробництві багатьох органічних сполук, для добування імідосульфонової, сульфамінової, хлор- і фторсульфонової кислот, сульфурилхлориду та інших неорганічних сполук, а також для виготовлення олеуму будь-якої концентрації, як дегідратуючий агент при добуванні безводного N2O5, концентрованої HNO8 та ін.
§ 5. НІТРОЗНИЙ СПОСІБ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ
Метод полягає в тому, що SO2, який є в очищеному від пилу сірчистому газі, окислюється за допомогою оксидів азоту. В цьому разі оксиди азоту є передавачами O2 і відіграють роль каталізатора. Якщо немає втрат оксидів азоту разом з газами, що викидаються в атмосферу, кількість їх практично залишається сталою.
Для початку процесу в продукційні башти подається HNO8 або нітрозні гази. Азотна кислота окислює утворену в водній фазі сірчисту кислоту
3H2SO3 + 2HNO3 = 3H2SO4 + 2NO + H2O.
Нітрозні гази окислюють як H^SQ4 ^
H2SO3 + N2O3 = H2SO4 + 2NO,
так і SO2 в газовій фазі
SO2 + NO2 = SO3 + N0.
Утворений NO частково окислюється O2 повітря до NO2, який з NO утворює азотистий ангідрид
NO2 + NO ї± N2O3.
Під час проходження через розчин концентрованої H2SO4 гази, що містять оксиди азоту, поглинаються з утворенням нітрозилсгр-чаної кислоти
N2O3 + 2H2SO4 її 2NOHSO4 + H2O.
Рис. 133. Схема семибаштової установки для виробництва H2SO4:
/ — денітраційна башта; II і /// — продукційні башти; IV — оксилювальна башта; v -<-VlI — абсорбційні башти; / — холодильники; 2 — збірники; З — насоси; 4 — обвідний газохід; S — дросельний вентиль; б — хвостовий вентилятор; 7 — електрофільтр; * — вихлопна труба; 9 — бак для MNOj-
Ця реакція оборотна: при підвищенні температури і розбавленні розчину водою нітрозилсірчана кислота повністю розкладається з виділенням N2O3. Цей процес називається гідролізом нітрози (розчину нітрозилсірчаної кислоти в концентрованій H2SO4) і здійснюється в продукційних баштах при додаванні H2O.
Якщо до NO2 окислюється більше N0, ніж необхідно для утворення N2O3, то надлишок NO2 теж поглинається H2SO4 2NO2 + H2SO4 = NOHSO4 -f- HNO3.
Процес відбувається повільніше, ніж поглинання N2O3, тому окислення NO регулюють так, щоб утворювалась еквімолекулярна суміш NO та NO2.
Раніше для виробництва H2SO4 використовували п'ятибаштові установки, тепер — семибаштові (рис. 133).
Сірчистий газ надходить у систему безпосередньо з електрофільтрів з температурою 360—450° С. В башті І^нтенсивно виділяються оксиди азоту при розкладанні нітрозилсірчаної кислоти (нітрози), яка подається з поглинальної башти Vj^l завдяки підвищенню температури та розбавленню нітрози водою. Тому башта І називається денітраційною. В ній також відбувається поглинання туману H2SO4 та домішок As і Se, які конденсуються при різкому зниженні температури. Тому кислота, що витікає з денітраційної башти, забруднена цими та іншими домішками.
У продукційних баштах II і III SO2 перетворюється в H2SO4, яка частково відправляється на склад, а частково подається в погли-нальні башти V, VI і VII для уловлювання оксидів азоту. Гази з башти III надходять в окислювальну башту IV, а потім у поглинальні башти. Щоб ступінь окислення NO відповідав утворенню еквімолекулярної суміші оксидів азоту, частину газів пропускають обвідним газоходом 4 (байпас), регулюючи кількість байпасного газу дросельним вентилем 5.
Невелика частина оксидів азоту не поглинається H2SO4 і виходить з останньої поглинальної башти разом з вихлопними газами, утворю-ючя;так званий «лисячий хвіст» і забруднюючи навколишню атмосферу. Щс4 иьопГн?*було, з останньої поглинальної башти газ направляють в санітарну б)ашту 7 або санітарний електрофДл^трс^^,^-
Дух yasy по всій системі забезпечується вентилятором 6, встановленим між VI і VII абсорбційними баштами. Щоб селен, який летить разові з SO2 у вигляді SeO, не пропадав, розроблено ефективний спосіб його вилучення. Продукційну H2SO4, де Se міститься у вигляді H2SeO3, обробляють SO2 і25%-ним розчином NaCl. При цьому розчинні у кислоті сполуки Se відновлюються і випадають в осад. Відфільтрований селеновий шлам промивають водою, нейтралізують розчином соди і сушать, після чого відправляють для централізованої переробки.
Застосування семибаштової системи дало змогу збільшити інтенсивність процесу і одночасно знизити витрати HNO3. Комбінована контактно-баштова система, при якій 50—70% SO2 окислюється в установленому перед баштами контактному апараті, зменшила навантаження баштової частини і знизила витрати HNO3 до 7—8 кг на 1 т продукції.
