Почему при производстве серной кислоты печной газ получаемый после обжига?

13 ответов на вопрос “Почему при производстве серной кислоты печной газ получаемый после обжига?”

  1. Aurimath Ответить

    В качестве сырья для серной кислоты может «быть применен также углистый колчедан. Он получается пу­тем отделения от углей (сортировкой и грохочением) и содержит до 18% углерода (именно с этим связано его название).
    3. Синтез и анализ ХТС
    Первой стадией процесса является окисление сырья с получением обжигового газа, содержащего диоксид серы.
    4FeS2
    +11O2
    = 2Fe2
    O3
    + 8SO2
    (I)
    При протекании реакции (I) помимо газообразного продукта реакции SO2
    образуется твердый продукт Fe2
    O3
    , который может присутствовать в газовой фазе в виде пыли. Колчедан содержит различные примеси, в частности соединения мышьяка и фтора, которые в процессе обжига переходят в газовую фазу. Присутствие этих соединений на стадии контактного окисления диоксида серы может вызвать отравление катализатора. Поэтому реакционный газ после стадии обжига колчедана должен быть предварительно направлен на стадию подготовки к контактному окислению (вторая стадия), которая помимо очистки от каталитических ядов включает выделение паров воды (осушку), а также получение побочных продуктов (Se и Te).
    На второй стадии протекает обратимая экзотермическая химическая реакция контактного окисления диоксида серы:
    SO2
    + 1/2O2
    – SO3
    (III)
    Последняя стадия процесса – абсорбция триоксида серы концентрированной серной кислотой или олеумом.
    Важнейшей задачей в производстве серной кислоты является повышение степени превращения SO2
    в SO3
    . Помимо увеличения производительности по серной кислоте выполнение этой задачи позволяет решить и экологические проблемы – снизить выбросы в окружающую среду вредного компонента SO2
    .
    Обжиг FeS2
    производят в печикипящего слоя на воздушном дутье. При этом протекает необратимая реакция:
    4FeS2
    + 11О2
    = 2Fe2
    O3
    + 8SO2
    + 13476 кДж.
    Продукты окислительного обжига колчедана – обжиговый газ и огарок, состоящий из оксида железа Fe2
    O5
    , пустой породы и невыгоревшего остатка сульфида железа. Огарок после соответствующей подготовки может быть использован для производства чугуна. Состав обжигового газа зависит от природы сырья, состава и избытка воздуха при обжиге. В него входят сернистый ангидрид, кислород и азот [4].
    Печные газы, получаемые при обжиге колчедана, содержат много пыли, для улавливания которой применяют циклоны и электрофильтры. В циклонах пыль оседает под действием центробежной силы пылинок в завихряющемся потоке газа. Электрофильтры представляют собой конденсаторы высоко напряжения. Запыленный газ проходит между пластинками электрофильтра, где пылинки заряжаются и оседают на противоположно заряженных пластинах. При встряхивании пластин осевшая пыль падает в бункер электрофильтра, из которого выгружается.
    Далее газ проходит через две промывные башни, две ступени мокрых электрофильтров. После осушки в сушильной башне его газодувкой подают через систему теплообменников в контактный аппарат (см. рисунок 3.1). Конверсия идет аналогично производству серной кислоты из серы.
    Производство серной кислоты могут осуществлять и в одну стадию катализа, при этом степень превращения SO2
    в SO3
    не превышает 98,5%. Перед отправкой на склад кислота разбавляется до ~ 93% H2
    SO4
    в соответствии с требованиями ГОСТа. Производительность современных установок достигает 1500–3100 тонн серной кислоты в сутки [8].
    Блок-схема производства

  2. Rageskin Ответить

    Министерство образования Республики Беларусь
    Белорусский Государственный Экономический Университет
    Кафедра технологий
    Индивидуальная работа
    На тему: “Производства серной кислоты”
    Минск 2009
    1. Производство серной кислоты
    1.1 Свойства и области использования серной кислоты
    Производство серной кислоты — одной из самых сильных и дешевых кислот — имеет важное народнохозяйственное значение, обусловленное ее широким применением в различных отраслях промышленности.
    Безводная серная кислота (моногидрат) — тяжелая маслянистая жидкость (плотность при 20 °С 1830 кг/м3; температура кипения 296,2 °С при атмосферном давлении; температура кристаллизации 10,45 °С). Она смешивается с водой в любых соотношениях со значительным выделением теплоты (образуются гидраты). В серной кислоте растворяется оксид серы. Такой раствор, состав которого характеризуется содержанием свободного SО3(100%-я H2SO4), называется олеумом.
    Серная кислота используется для производства удобрений — суперфосфата, аммофоса, сульфата аммония и др. Значителен ее расход при очистке нефтепродуктов, а также в цветной металлургии, при травлении металлов. Особо чистая серная кислота используется в производстве красителей, лаков, красок, лекарственных веществ, некоторых пластических масс, химических волокон, многих ядохимикатов, взрывчатых веществ, эфиров, спиртов и т. п.
    Производится серная кислота двумя способами: контактным и нитрозным (башенным). Контактным способом получают около 90 % от общего объема производства кислоты, так как при этом обеспечивается высокая концентрация и чистота продукта.
    1.2 Сырье для производства серной кислоты
    В качестве сырья для производства серной кислоты применяются элементарная сера и серный колчедан; кроме того, широко используются серосодержащие промышленные отходы.
    Серный колчедан характеризуется содержанием серы 35…50 %. В залежах серного колчедана часто присутствуют сульфидные руды, которые используются в производстве цветных металлов (Си, Zn, Pb и др.).
    Сульфидные руды подвергаются обжигу, в процессе которого образуются сернистые газы, используемые для производства серной кислоты. В настоящее время сырьем для ее производства служат сероводородные газы, образующиеся при переработке нефти, коксовании углей, а также получаемые при очистке природного газа.
    Наиболее просто производство серной кислоты из серы, выделяемой из самородных руд или из побочных продуктов ряда производств (газовой серы). Однако стоимость кислоты, получаемой из серы, выше, чем из колчедана. Кроме того, сера необходима
    для производства резины, спичек, сероуглерода, ядохимикатов, лекарственных препаратов и т. д.
    На современном этапе обеспечение промышленности серосо-держащим сырьем предусматривается за счет разработки природной и получения попутной серы. В цветной и черной металлургии, газовой и нефтехимической промышленности серу получают из газоконденсатов. Поэтому увеличивается выпуск флотационного колчедана на предприятиях цветной металлургии.
    Разрабатывается технология переработки новых видов сырья: сульфатизирующий обжиг коллективного сульфидного концентрата Соколовско-Сарбайского комплекса и обжиг некондиционного колчедана.
    1.3 Технология производства серной кислоты контактным способом
    Производство серной кислоты контактным способом включает четыре стадии: получение диоксида серы; очистку газа от примесей; получение триоксида серы; абсорбцию триоксида серы.
    Первая стадия связана с получением диоксида из колчедана, который обжигают в печах, где протекает необратимая реакция
    4FeS2+llO2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + Q.
    Ускорение этой реакции, а следовательно, интенсификация процесса обеспечивается тонким измельчением сырья, тщательным его перемешиванием и избытком воздуха или обогащением воздуха кислородом.
    Измельченный серный колчедан обжигают в печах механических полочных, пылевидного обжига и со взвешенным (кипящим) слоем колчедана (рис. 2.1.). Последние печи более эффективны.
    Образующийся при обжиге колчедана огарок характеризуется содержанием железа до 50 % и после соответствующей подготовки может быть использован для производства чугуна. Из 1 т колчедана получается 0,72…0,75 т огарка.
    Печные газы, получаемые при обжиге колчедана, содержат много пыли, для улавливания которой применяют циклоны и электрофильтры (вторая стадия производства серной кислоты). В циклонах пыль оседает под действием центробежных сил. Электрофильтры представляют собой конденсаторы высокого напряжения (60000… 70000 В). Запыленный газ проходит между пластинами электрофильтра, где пылинки заряжаются и оседают на противоположно заряженных пластинах. При встряхивании пластин осевшая пыль падает в бункер электрофильтра, из которого затем удаляется.
    В электрофильтрах газ очищается до остаточного содержания пыли примерно 0,2 г/м3,чего вполне достаточно для переработки сернистых газов в серную кислоту нитрозным способом. Контактный способ требует более тщательной очистки не только от пыли, но и от газообразных примесей “отравляющих” катализатор, использующийся при окислении доксида серы.
    Обжиговый газ после пылеочистки в электрофильтрах имеет температуру около 350 °С и содержит остатки пыли, а также газообразные примеси соединений мышьяка (As2O3), селена (SeO2) и других элементов, способные разрушать катализатор и снижать

  3. Dorinaya Ответить

    Очистка печных газов в производстве серной кислоты

    Очистка печных газов от огарковой пыли

    В процессе обжига сырья для производства серной кислоты из серного колчедана или флотационного концентрата из печей отходят газы, содержащие огарковую пыль — окислы железа. Большая часть серы огарка находится в виде FeS, а меньшая — в виде пирита и халькопирита с небольшой примесью сернокислых соединений железа и меди. Кроме того, в огарке содержится кварц и некоторые силикаты.
    Огарковая пыль, если ее не удалять из газов, может загрязнить башенную или промывную кислоту, засорить башни и другую технологическую аппаратуру и коммуникации, препятствовать проведению технологического процесса.
    Запыленность печных газов составляет (в г/м3 при н.у.): из механических печей с вращающимися гребками –от 1,0 до 10; из печей пылевидного обжига во взвешенном состоянии — от 20 до 80; из печей обжига в “кипящем слое” — от 50 до 250. В печных газах содержится 7–13 объемн. % SO2, 0,2– 1,0 объемн. % SO3, 30–40 г/м2 Н2О.
    Для очистки в одну ступень газов, удаляемых из механических печей, и в две ступени газов, удаляемых из печей пылевидного обжига во взвешенном состоянии, на сернокислотных заводах применяли огарковые двухсекционные вертикальные электрофильтры типа ХК с корпусом из кирпича.
    Содержащийся в газах SO3 (кондиционирующий реагент) способствует устойчивой работе электрофильтров при температуре 275–425° С. При более низкой температуре возможна конденсация SO3 и, как следствие, коррозия внутренних металлических частей и отложения влажной огарковой пыли внутри аппарата. При более высокой температуре наблюдается образование на коронирующих электродах твердых отложений (“колбас”) и ухудшается газоочистка. Этому способствует также деформация внутренних металлических конструкций электрофильтров (коронирующих рам, балок подвеса электродов и др.).

    Очистка газов от тумана серной кислоты, мышьяка и селена в контактном производстве серной кислоты

    Газы контактных сернокислотных производств по выходе из промывных башен содержат примеси, агрессивно действующие на контактную массу: мышьяк в виде трехокиси (As2O3), селен в виде двуокиси (SeO2), брызги и. туман серной кислоты и тонкую огарковую пыль, не уловленную огарковыми электрофильтрами и промывными башнями. От этих примесей газы должны быть очищены.
    Количество вредных примесей зависит от сырья, используемого для получения сернистого газа, способа обжига, степени очистки газов от огарковой пыли, температурного режима, интенсивности орошения и концентрации орошающих кислот в промывных башнях. При сжигании, например, чистой серы указанные примеси в газах отсутствуют и очистка от них не требуется. При сжигании серы, содержащей мышьяк и селен, а также при обжиге сульфидных руд или флотационного концентрата содержание мышьяка в газах достигает 80 мг/м3 и более (при н.у.); при обжиге серного колчедана в газах содержится 10–12 мг/м3 двуокиси селена, а при сжигании серы 35– 90 мг/м3. Содержание брызг и тумана серной кислоты в газах обычно составляет 1–8 г/ж3. При обжиге серного колчедана в печах с “кипящим слоем” по сравнению с обжигом его в других печах содержание мышьяка в газах резко уменьшается. Нормами предусмотрено содержание в очищенных газах мышьяка не более 0,005 мг/м3, а тумана серной кислоты не более 0,005 г/ж3; на двуокись селена и пыль такие нормы отсутствуют. Считают, что газы должны быть очищены от пыли практически полностью. Двуокись селена не оказывает вредного действия на контактную массу, однако необходимо стремиться к полному ее извлечению, так как из нее в дальнейшем получают селен. Из общего количества селена, содержащегося в печных газах, приблизительно 50 % осаждается в мокрых электрофильтрах в виде так называемого богатого шлама, в котором находится 45–70 % селена.
    В основном принято очищать печные газы от тумана серной кислоты, мышьяка и селена в две ступени. Газы из второй промывной башни при 35–40° С поступают в мокрые электрофильтры первой ступени, затем в полые увлажнительные башни (на некоторых заводах башни с насадкой), орошаемые оборотной 5%-ной серной кислотой, после чего окончательно очищаются в мокрых электрофильтрах второй ступени.

  4. Bordred Ответить


    Рисунок 2 – Схема подготовки железного колчедана
    2. СЕРА. Элементарная сера может быть получена из серных руд или из газов, содержащих сероводород или оксид серы (IV). В соответствии с этим различают серу самородную и серу газовую (комовую).
    На территории РФ залежей самородной серы практически нет. Источниками газовой серы являются Астраханское газоконденсатное месторождение, Оренбургское и Самарское месторождения попутного газа.
    Из самородных руд серу выплавляют в печах, автоклавах или непосредственно в подземных залежах (метод Фраша). Для этого серу расплавляют непосредственно под землей, нагнетая в скважину перегретую воду, и выдавливают расплавленную серу на поверхность сжатым воздухом.
    3. СЕРОВОДОРОД. Источником сероводорода служат различные горючие газы: коксовый, генераторный, попутный, газы нефтепереработки. Извлекаемый при их очистке сероводородный газ достаточно чист, содержит до 90% сероводорода и не нуждается в специальной подготовке.
    4. ГАЗЫ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. В этих газах содержится от 4 до 10% оксида серы (IV) и они могут непосредственно использоваться для производства серной кислоты.
    Доля сырья в себестоимости продукции сернокислотного производства достаточно велика. Поэтому технико-экономические показатели этого производства существенно зависят от вида используемого сырья.
    Замена колчедана серой приводит к снижению капитальных затрат на строительство и улучшению экологической обстановки в результате ликвидации отвалов огарка и уменьшению выбросов токсичных веществ в атмосферу.
    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), им производится свыше 90% кислоты.
    Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья. После очистки диоксида серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до триоксида серы, который соединяется с водой с получением серной кислоты. Окисление SO2 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.
    В нитрозном способе, источником кислорода для окисления и катализатором служат оксиды азота. Окисление SO2 происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой (по аппаратурному признаку способ называют башенным). Конечным продуктом сразу является H2SO4:
    SO2 + N2O3 + H2O – H2SO4 + 2NO.
    Этим способом получают загрязненную примесями разбавленную 75-77%-ную серную кислоту, которая используется для производства минеральных удобрений.
    В контактном способе, который уже практически вытеснил нитрозный, окисление SO2 до SO3 осуществляется кислородом воздуха на твердых катализаторах:
    2SO2 + O2 – 2SO3.
    Серную кислоту получают на последующей стадии процесса путем абсорбции.
    2. Структурная схема производства H2SO4 из колчедана контактным способом
    Общая схема химического производства серной кислоты из колчедана состоит из четырех химико-технологических процессов (ХТП):
    1. получение обжигового газа с высоким содержанием SO2;
    2. очистка обжигового газа от примесей и осушка;
    3. каталитическое окисление содержащегося в газе SO2 до SO3;
    4. абсорбция SO3 из газа с получением серной кислоты или олеума.
    На структурной схеме производства (рис. 3) показана последовательность осуществления процессов и получаемые на разных стадиях продукты.
    Олеум
    (целевой продукт)
    Рисунок 3 – Структурная схема производства H2SO4 из колчедана
    Каждый из перечисленных процессов имеет свои особенности, поэтому рассмотрим процесс получения серной кислоты постадийно.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *