Реферат: Производство серной кислоты
Реферат: Производство серной кислоты
1.
Товарные и определяющие технологию свойства серной кислоты.
Серная кислота - один из
основных многотоннажных продуктов химической промышленности. Ее применяют в
различных отраслях народного хозяйства, поскольку она обладает комплексом
особых свойств, облегчающих ее технологическое использование. Серная кислота не
дымит, не имеет цвета и запаха, при обычной температуре находится в жидком
состоянии, в концентрированном виде не корродирует черные металлы. В то же
время, серная кислота относится к числу сильных минеральных кислот, образует
многочисленные устойчивые соли и дешева.
В технике под серной
кислотой понимают системы, состоящие из оксида серы (VI) и воды различного
состава: п SО3 · т Н2О.
При п = т = 1 это
моногидрат серной кислоты (100 % -ная серная кислота), при т > п – водные
растворы моногидрата, при т < п – растворы оксида серы (VI) в моногидрате
(олеум).
Моногидрат серной кислоты
– бесцветная маслянистая жидкость с температурой кристаллизации 10,37 оС,
температурой кипения 296,2 оС и плотностью 1,85 т/м3. С
водой и оксидом серы (VI) он смешивается во всех отношениях, образуя гидраты
состава Н2SО4 · Н2О, Н2SО4
· 2Н2О, Н2SО4 · 4Н2О и соединения с
оксидом серы Н2SО4 · SО3 и Н2SО4
·2SО3.
Эти гидраты и соединения
с оксидом серы имеют различные температуры кристаллизации и образуют ряд
эвтектик. Некоторые из этих эвтектик имеют температуру кристаллизации ниже нуля
или близкие к нулю. Эти особенности растворов серной кислоты учитываются при
выборе ее товарных сортов, которые по условиям производства и хранения должны
иметь низкую температуру кристаллизации.
Температура кипения
серной кислоты также зависит от ее концентрации, то есть состава системы «оксид
серы (VI) – вода». С повышением концентрации водной серной кислоты температура
ее кипения возрастает и достигает максимума 336,5 оС при концентрации
98,3 %, что отвечает азеотропному составу, а затем снижается. Температура
кипения олеума с увеличением содержания свободного оксида серы (VI) снижается
от 296,2 оС (температура кипения моногидрата) до 44,7 оС,
отвечающей температуре кипения 100 %-ного оксида серы (VI).
При нагревании паров
серной кислоты выше 400 оС она подвергается термической диссоциации
по схеме:
400оС
700 оС
2 Н2SО4
<=> 2Н2О + 2SО3 <=> 2Н2О +
2SО2 + О2.
Среди минеральных кислот
серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место.
Мировое производство ее за последние 25 лет выросло более чем в три раза и
составляет в настоящее время более 160 млн. т в год.
Области применения серной
кислоты и олеума весьма разнообразны. Значительная часть ее используется в
производстве минеральных удобрений (от 30 до 60 %), а также в производстве
красителей (от 2 до 16 %), химических волокон ( от 5 до 15 %) и металлургии (от
2 до 3 %). Она применяется для различных технологических целей в текстильной,
пищевой и других отраслях промышленности. На рис. 1 представлено применение
серной кислоты и олеума в народном хозяйстве.
Производство хроматов |
|
Производство сульфатов |
|
Минеральные удобрения |
|
Сульфат аммония |
Взрывчатые вещества |
|
Травление металлов |
Производство кислот,
спиртов, эфиров и других органических веществ |
|
Минеральные кислоты
Н3РО4
НF
|
Органические красители |
|
Металлургия цветных металлов |
Производство глюкозы и
патоки |
|
Минеральные пигменты и
краски |
|
Химические волокна, текстильная
промышленность |
|
Очистка нефтепродуктов
и минеральных масел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Применение серной
кислоты.
2.
Сырьевые источники получения серной кислоты.
Сырьем в производстве
серной кислоты могут быть элементарная сера и различные серусодержащие
соединения, из которых может быть получена сера или непосредственно оксид серы
(IV).
Природные залежи
самородной серы невелики, хотя кларк ее равен 0,1 %. Чаще всего сера находится
в природе в форме сульфидов металлов и сульфатов метало, а также входит в
состав нефти, каменного угля, природного и попутного газов. Значительные количества
серы содержатся в виде оксида серы в топочных газах и газах цветной металлургии
и в виде сероводорода, выделяющегося при очистке горючих газов.
Таким образом, сырьевые
источники производства серной кислоты достаточно многообразны, хотя до сих пор
в качестве сырья используют преимущественно элементарную серу и железный
колчедан. Ограниченное использование таких видов сырья, как топочные газы тепловых
электростанций и газы медеплавильного производства, объясняется низкой концентрацией
в них оксида серы (IV).
При этом доля колчедана в
балансе сырья уменьшается, а доля серы возрастает.
В общей схеме
сернокислотного производства существенное значение имеют две первые стадии –
подготовка сырья и его сжигание или обжиг. Их содержание и аппаратурное
оформление существенно зависят от природы сырья, которая в значительной степени,
определяет сложность технологического производства серной кислоты.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6 |