Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Технологическая схема производства серной кислоты из железного колчедана



1 – печь для обжига в «кипящем слое»;

2, 3 – пылеулавливатели;

4 – осушительная башня;

5 – контактный аппарат;

6 – поглотительная башня.

 


Экологические проблемы, возникшие при производстве серной кислоты

Одной из основных экологической проблемой производства является обжиговый газ, получаемый после обжига железного колчедана, содержащий пыль, туман серной кислоты и влагу.

Содержание пыли в обжиговом газе - до 300 г/м3, в то время как остаточная запыленность газа не должна превышать 0,1-0,2 г/м3. Разброс размеров частиц пыли и капелек тумана очень широк: от 1 мкм до 500 мкм.

При производстве серной кислоты из различного сырья экологические проблемы не одинаковы. Так, при получении кислоты из серы или сероуглерода не возникают вопросы утилизации пыли и огарка. Но такие вредные вещества, как туман серной кислоты и сернистый ангидрид SO2, есть в каждом производстве серной кислоты. Более того, в газовой сере, являющейся отходом процесса очистки газов нефтепереработки, цветных металлов, попутных нефтяных и природных, содержится мышьяк и другие вредные примеси, поэтому схема ее очистки приблизительно такая же, как и у колчедана.

 

Обжиговый газ

Возможность контактного окисления сернистого ангидрида в серный была установлена в первой половине 19 века, однако промышленное использование этого способа началось лишь в 20 веке, при развитии методов очистки обжигового газа от вредных примесей и влаги. Очистное отделение по количеству аппаратов, их объему, расходу электроэнергии и воды составляют большую часть контактного производства серной кислоты.

Продукты окислительного обжига колчедана – это обжиговый газ и огарок, состоящий из оксида железа (III), пустой породы и невыгоревшего остатка дисульфида железа. В состав обжигового газа входят оксид серы (IV) - 13–14 %, кислород – 2 %, азот и около 0,1% оксида серы (VI), образовавшегося за счет каталитического действия оксида железа. Обжиговый газ необходимо очистить от пыли, сернокислотного тумана и веществ, являющихся каталитическими ядами или представляющими ценность как побочные продукты. Количество пыли в газе зависит от качества сжигаемого сырья, величины его частиц, конструкции печей и т.д. В качестве реакторов для обжига колчедана могут применяться печи различной конструкции: механические, пылевидного обжига, кипящего слоя. Самые эффективные из них – это печи «кипящего слоя», где мелкие частицы как бы кипят, т.к. находятся в непрерывном движении. Процесс обжига частиц проходит очень интенсивно (до 10000 кг/м2 сут) и обеспечивает более полное выгорание дисульфида железа, однако сами частицы при этом истираются и дают особенно много мелкой пыли. В настоящее время печи кипящего слоя полностью вытеснили печи других типов в производстве серной кислоты из колчедана. Химический состав этой пыли соответствует огарку.

На выходе запыленность газа не должна превышать 0,1-0,2 г/м3, т.к. пыль засоряет аппаратуру, повышает гидравлическое сопротивление аппаратов и трубопроводов, негативно действует на катализатор контактного отделения, загрязняет продукт - кислоту. Поскольку размер частиц лежит в очень широком диапазоне – (менее 1 мкм до 500 мкм), а также потому, что это твердые вещества (пыль) и жидкие (туман), поэтому применяют ступенчатую очистку газа различными способами.

Перед подачей обжигового газа в контактный аппарат нужно отделить примеси, являющиеся ядами для контактной массы (мышьяк, фтор), примеси, присутствие которых нежелательно (пыль, пары воды) и извлечь ценные металлы (селен, теллур). Большую часть пыли и сернокислотного тумана удаляют из обжигового газа в процессе общей очистки газа, которая включает операции механической (грубой) и электрической (тонкой) очистки. Механическую очистку газа осуществляют пропусканием газа через центробежные пылеуловители (циклоны) и волокнистые фильтры, снижающие содержание пыли в газе до 10–20 г/м3. Глубокая очистка от пыли осуществляется в сухих электрофильтрах. После общей очистки обжиговый газ, полученный из колчедана, обязательно подвергается специальной очистке для удаления остатков пыли и тумана и, главным образом, соединений мышьяка и селена, которые при этом утилизируются. В специальную очистку газа входят операции охлаждения его до температуры ниже температур плавления оксида мышьяка и селена в башнях, орошаемых последовательно ~60% и ~30% серной кислотой, удаления сернокислотного тумана в мокрых электрофильтрах и завершающей осушки газа в скрубберах, орошаемых последовательно ~95% серной кислотой. Пары воды не отравляют катализатор, но соединяясь с некоторым количеством серного ангидрида, всегда содержащимся в обжиговом газе, образуют пары серной кислоты, которые существуют в виде тумана. Кислотный туман очень сильно корродирует аппаратуру, примеси, содержащиеся в нем, отравляют катализатор, увеличивают гидравлическое сопротивление, уменьшают коэффициент теплоотдачи за счет отложений. 7.2. Сернистый ангидрид SO

Для достижения высокой степени окисления и уменьшения содержания сернистого ангидрида в отходящем газе без значительного увеличения контактной массы применяют двойное контактирование. Сущность состоит в том, что процесс окисления SO2 проходит в два этапа. На первом этапе степень превращения составляет 90 %. Затем из газа выделяют серный ангидрид, направляя газ в дополнительный промежуточный абсорбер. В результате в газе увеличивается соотношение O2: SO2. Поток газа повторно направляется в контактный аппарат. Такая организация процесса контактного окисления SO2 позволяет получить на второй стадии степень превращения оставшегося ангидрида 95 - 97 %.

Таким образом, общая степень превращения достигает 99,5 / 99,7 %, содержание SO2 – 0,03 % .

Способы доочистки газовых выбросов от SO2: абсорбция раствором известняка или абсорбция аммиачной водой. При такой доочистке в отходящем газе низкое содержание SO2 , удовлетворяющее современным требованиям. Однако возникают новые проблемы - относительно высокая капитальная стоимость – до 25 % стоимости основной установки, потребление реагентов и химикатов, образование побочных отходов.

 

Заключение

Для производства серной кислоты из железного колчедана требуются: 1. Железный колчедан;

2. Сера;

3. Сероводород;

4. Газы цветной металлургии.

Данное сырье является доступным в нашей стране.

Основными продуктами производства являются: безводная серная кислота и олеум.

Проблемы, чаще всего с которыми сталкивается производство серной кислоты это: обжиговый газ, получаемый после обжига колчедана и сернистый ангидрид. При общей очистке обжигового газа образуется кислотный туман, который очень сильно корродирует аппаратуру, примеси, содержащиеся в нем, отравляют катализатор, увеличивают гидравлическое сопротивление, уменьшают коэффициент теплоотдачи за счет отложений. Для достижения высокой степени окисления и уменьшения содержания сернистого ангидрида в отходящем газе требуются высокие затраты (до 25% стоимости самой установки).

 

 

Список литературы

1. Амелин А. Г., Технология серной кислоты, 2 изд., М., 1983

2. Васильев Б. Т., Отвагина М. И., Технология серной кислоты, М., 1985

3. Москвичев Ю.А. Теоретические основы химической технологии, М., 2005

4. Основные процессы и аппараты химической технологии/ под ред. Дытнерского Ю. И., М., 1991

 

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.