Производство серной кислоты

Серная кислота – наиболее  сильная  и  самая  дешевая  кислота.  Среди  минеральных  кислот,  производимых  химической  промышленностью,   серная  кислота по объему  производства  и  потребления  занимает  первое  место.  Серная кислота не дымит, в концентрированном  виде  не  разрушает  черные  металлы, в то же время является одной из самых сильных кислот, в  широком  диапазоне температур (от –40…-20 до 260 –  336,5⁰С)  находится  в  жидком  состоянии. Она широко используется в производстве минеральных  удобрений,  различных  солей   и   кислот,   всевозможных   органических   продуктов,  красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ  и  т.д.  Серная  кислота  находит   разнообразное   применение   в   нефтяной,    металлургической,  металлообрабатывающей,  текстильной,   кожевенной   и   других   отраслях  промышленности, используется в качестве водоотталкивающего  и  осушающего  средства,  применяется  в  процессах  нейтрализации,  травления  и   т.д.

     Исходными реагентами для получения серной кислоты могут быть элементная сера и серосодержащие соединения, из которых можно получить либо серу, либо диоксид серы Традиционно основными источниками сырья являются сера и железный (серный) колчедан. Около половины серной кислоты получают из серы, треть – из колчедана. Значительное место в сырьевом балансе занимают отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы. В то же время отходящие газы – наиболее дешевое сырье, низки оптовые цены и на колчедан, наиболее же дорогостоящим сырьем является серы.

Рассмотрение данных и других аспектов является целью и предметом исследования в данной работе.

1. Производство серной кислоты

1.1. Получение серной кислоты

Серный ангидрид и серная кислота были известны средневековым алхимикам.

Первые описания получения "купоросного масла" (т. е. концентрированной С. к.) дали итальянский учёный В. Бирингуччо в 1540 и немецкий алхимик, чьи труды были опубликованы под именем Василия Валентина в конце 16 - начале17 вв. В 1690 французские химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому промышленному способу получения С. к., реализованному в Англии в 1740. По этому методу смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне, содержавшем некоторое количество воды. Выделявшийся SO3 реагировал с водой, образуя серную кислоту. В 1746 Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны камерами из листового свинца и положил начало камерному производству С. к. Непрерывное совершенствование процесса получения С. к. в Великобритании и Франции привело к появлению (1908) первой башенной системы. В СССР первая башенная установка была пущена в 1926 на Полевском металлургическом заводе (Урал).

Исходное сырье:

Традиционно основными  источниками  сырья  являются  сера  и  железный  (серный) колчедан. Около половины серной кислоты в СССР получали из серы,  треть – из колчедана. Значительное  место  в  сырьевом  балансе  занимают  отходящие газы цветной металлургии, содержащие диоксид серы.

В целях защиты окружающей среды  во  всем  мире  принимаются  меры  по  использованию отходов промышленности,  содержащих  серу.  В  атмосферу  с  отходящими газами  тепловых  электростанций  и  металлургических  заводов  выбрасывается диоксида серы значительно  больше,  чем  употребляется  для  производства серной  кислоты.  Из-за  низкой  концентрации  SO2  в  таких  отходящих газах их переработка пока еще не всегда осуществима.

В то же время отходящие газы – наиболее дешевое сырье,  низки  оптовые  цены и на колчедан,  наиболее  же  дорогостоящим  сырьем  является  сера.  Следовательно, для того чтобы производство серной кислоты  из  серы  было  экономически целесообразно, должна  быть  разработана  схема,  в  которой  стоимость ее переработки будет  существенно  ниже  стоимости  переработки  колчедана или отходящих газов.

1. Лит.: Справочник сернокислотчика, под ред. К. М. Малина, 2 изд., М., 1971; Амелин А. Г., Технология серной кислоты, 2 изд., М., 1983; Васильев Б. Т., Отвагина М. И., Технология серной кислоты, М., 1985. Ю.В. Филатов.
2. Г.Н. Кононова, В.В. Сафонов, Н.Г. Чабан. Разработка  алгоритма  и  расчет материального баланса химико-технологической системы. Москва. 1995.
3. Учебник для  химико-технологических  специальностей   ВУЗов   под редакцией проф. И.П. Мухленова. Общая химическая технология.  Часть 2 « Важнейшие химические производства». Москва «Высшая школа»1984.
4. А.М. Кутепов, Т.И. Бондарева, М.Г. Беренгартен. Общая  химическая технология.  Издание  второе  исправленное  и  дополненное.  Москва «Высшая школа» 1990.