Технология производства серной кислоты. Сырье. Производство сернистого газа. Концентрирование, хранение и транспортировка серной кислоты

Способы получения. Еще в XIII в. серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FеЗО.,, поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.

В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце XIX и начале XX в. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение двуокиси серы при сжигании сернистого сырья. После очистки двуокиси серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до трехокиси серы, которая соединяется с водой с получением серной кислоты. Окисление 50₃ в 50₃ в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.

Вконтактном методе производства серной кислоты окисление двуокиси серы в трехокнсь осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства себестоимость более чистой и высококонцентри­рованной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. Поэтому в СССР строятся лишь контактные цехи. В настоящее время свыше 80% всей кислоты производится контактным способом.

В нитрозном сцособе катализатором служат окислы азота. Окисление S0₂ происходит в основном в жидкой фазе и осу­ществляется в башнях с насадкой. Поэтому нитрозный способ по аппаратурному признаку называют башенным. Сущность башенного способа заключается в том, что полученная при сжигании сернистого сырья двуокись серы, содержащая примерно 9% 50₃ и 9—10% 0₂, очищается от частиц колчеданного огарка н поступает в башенную систему, состоящую из нескольких (четырех—семи) башен с насадкой. Башни с насадкой работают по принципу идеаль­ного вытеснения при политермическом режиме. Температура газа на входе в первую башню около 350° С. В башнях протекает ряд абсорбционно-десорбционных процессов, осложненных химическими превращениями. В первых двух-трех башнях насадка орошается нитрозой, в которой растворенные окислы азота химически связаны в виде нитрозилсерной кислоты ₍ При высокой температуре нитрозилсерная кислота гидролизуется по уравнению

Двуокись серы абсорбируется водой и образует сернистую кислоту:

последняя реагирует с окислами азота в жидкой фазе:

Частично S0₃ может окисляться в газовой фазе:

63

S0₃, абсорбируясь водой, также дает серную кислоту:

Окись азота десорбируется в газовую фазу и окисляется до двуокиси азота кислородом воздуха:

Окислы азота поглощаются серной кислотой в последующих трех-четырех башнях по реакции, обратной уравнению (1). Для этого в башни подают охлажденную серную кислоту с малым содержанием нитрозы, вытекающую из первых башен. При абсорбции окислов получается нитрозилсерная кислота, участвующая в процессе. Таким образом, окислы азота совершают кругооборот и теоретически не должны расходоваться. На практике же из-за неполноты абсорбции имеются потери окислов азота. Расход окислов азота в пересчете на НN0₃ составляет 10—20 кг на тонну моногидрата Н₂S0₄. Нитрозным способом получают загрязненную примесями и разбавленную 75—77%-ную серную кислоту, которая используется в основном для производства мине­ральных удобрений.