Продукция кислотного производство.

1. Технология производства серной кислоты. Методы ее получения.

Серная кислота существует в природе как самостоятельное химическое соединение (Н2SО4) а также в виде его водных растворов. Чистая серная кислота называется моногидратом. Представляет собой безцветную маслянистую жидкость, без запаха, с плотностью 1,83г/см куб. при t 20℃. Вещество пагубным образом действует на растительные и животные ткани, отнимая у них воду, вследствие чего они обугливаются. Плавится чистая серная кислота при t 10,31℃, а при t 279,6 закипает с разложением, образуя пары серного газа.Серная кислота является однй из самых сильных кислот. В целом физические свойства водных растворов серной кислоты такие, как плотность, температура кристализации и кипения - зависят от их составов. Так температура кипения водных растворов серной кислоты повышается с ростом ее концентрации и достигает максимума в 338,8℃, бразуяазуя при этом азиотропную смесь состава 98,3% Н2SО4 и 1,7% Н2О. Растворы триоксида серы (SО3) в серной кислоте, образующие два соединения (Олеум). Температура кипения олеума понижается с ростом содержания SО3. Серная кислота является довольно сильным окислителем, что проявляеся особо ярко при нагревании. Концентрированная Н2SО4 частично восстанавливается водородом. Промышленность выпускает техническую, аккумуляторную и реактивную серную кислоту. Эти виды кислоты отличаются по назначению, содержанию основного компонента и примесей. Серную кислоту применяют в производстве минеральных удобрений, как электролит в свинцовых аккумуляторах, для получения различных минеральных кислот и солей, химических волокон, красителей, дымообразующих и взрывчатых веществ, меаллургии, нефтяной, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Мировое производство серной кислоты в настоящее время превышает 200 млн тонн в год. Самое большое потребление серной кислоты в мире приходится на производство минеральных удобрений. Сырьем в производстве серной кислоты могут быть: элементарная сера, и различные серосодержащие соединения, из которых может быть получена сера или непосредственно оксид серы. Элементарную серу получают из:

- самородных руд;

- сероводорода природного газа, газов нефтепереработки, коксовых газов и т.д;

- сульфитных руд.

Сера - это один из лучших видов сырья. При сжигании образуется газ с большим содержманием SО2IО2, что особо важно для получения контактной серной кислоты. После сжигания не остается огарка, лишь не большое количество мышьяка.

Сера: - обладает малой электро и теплопроводностью;

- в воде не растворима;

- хорошо растворима в сероуглероде, хуже в бензине, таойле и ацетоне;

- при плавлении увеличивается в объеме на 15%.

Расплавленная сера - это желтая легкоподвижная жидкость. К обжигу целесообразно подвергать руды с содержанием серы не менее 20%. Обычно серу не выжигают, а выплавляют:

- в автоплавах;

- печах;

- непосредственно из подземных залежей.

Последний метод наиболее выгодный и называется "Подземная выплавка серы". Суть метода: серу расплавляют подогретой водой, закачиваемой в скважину, а затем вдавливают сжатым воздухом. Температура поддерживается в интервале 120-159℃ и при дальнейшем увеличении температуры увеличивается вязкость серы, поэтому повышение теппературы не допускается. Этот способ полностью исключил необходимость добычи руды и ее обогащения. Однако метод применим к залежам, удовлетворяющим следующие требования:

1) Покрывающие и подстилающие породы должны быть водонепроницаемы;

2) Оптимальная глубина залегания 120-500м;

3) Толиина пласта 3-20м;

4) Степень извлечения не менее 40%.

Автоплавный метод применяется в эксплуатации.

Суть: Руда из карьера дробится и размельчается в шаровых мельницах. Затем направляется на флотацию. Концентрат обезвожживают до 10-15% влаги и направляют во флотационный автоплав. Сюда же попадает водный раствор флотореагентов, улучшающих отделение породы от серы. (Флотореагенты - реагенты, которые отделяют кусочки железа от серы.) При перемешивании в автоплаве вода диспергируется с паром, капли её абсоргируются на поверхности частиц породы и вместе с ними всплываются на поверхность, а жидкая чистая сера собирается на дне автоплава.

Сырье для получения серы:

- рудо самородные серы;

- сернистые соединения металла, сернистые соединения природных горчих газов, нефти и угля;

- сульфаты;

- серосодержащие отходы различных производств.

Одним из наиболее распространенных рудных материалов, из которых добывают серу, является серный колчедан.

Газовую серу извлекают из отходящих газов цветной металлургии, содержащих SО2 (сернитый ангидрид) газов нефтепереработки, попутных нефтяных и природных газов, содержащих Н2S. То есть сера является отходом и относится к дешевым видам сырья.

Технологический процесс производства Н2SО4 состоит из следующих операций:

1) получение сернистого газа (диоксид серы) = сернистый ангидрид (SО2) обжигом серо содержащего сырья;

2) Очистка и окисление SО2 теоксид SО3:

- при нитрозном способе используют в качестве катализаторов оксиды нитрогена -

Процесс окисления диоксида серы протекает в специальных аппаратах в башнях (поэтому этот способ еще называют башенным);

- окисление SО2 в SО3 происходит под воздействием кислорода в воздухе;

3) Поглощение (абсорбция) триоксида серы водой.

Тема. Азотная кислота. Основной потребитель производитель удобрений.

Применяется для производства взрывных веществ: тротил, ксирил, Используется также для получения бензола, нафталина и других соединений ароматического ряда. Используется для получения синтетических красителей, азотокрасителей.

Азотная кислота получается из натриевой силитры. Формула природной силитры NaNO3. при взаимодействии природной силитры с серной кислотой NaNO3+Н2SО4 NaNО3 +NaНSО4 - это основной способ получений азотной кислоты разложением природной силитры серной кислотой в чугунных ретоках, которые обогреваются топочными газами. Существует также несколько других способов получения азотной кислоты:

1) контактное окисление амиака энН3 кислородом воздуха. При этом окислении получается оксид азота энО 4NH3+O2=4NO=H2O+Q. Следующим этапом является получение диоксида азота за счет окисления оксида азота кислородом воздуха. Следующая стадия - абсорбция диоксида азота NO2+H2O. Для получения оксида и диоксида азота используют катализаторы из сплавов на основе платины. Концентрированную азотную кислоту получают прямым синтезом из диоксида азота N2O4.

Промышленность выпускает азотную кислоту "концентрированную" двух сортов:

1) высший сорт (концентрация =99,9%)

- первый орт (98,2%)

- разбавленная азотная кислота трех сортов:

- 55%

- 47%

- 45%

Соляная кислота HCl.

Получают соляную кислоту из поваренной соли NaCl, действуя на нее серной кислотой. Этот метод называется сульфатный.

В промышленности соляную кислоту получают сульфатным методом, синтетическим методом и из побочных газов рядом процессов. Во всех случаях производство соляной кислоты состоит из двух стадий:

1) получение хлористого водорода;

2) поглощение хлористого водорода водой.

Для получения соляной кислоты также используют хлор, коксующийся уголь (содержит углерод), пропуская смесь хлора с водяными парами через слой расплавленного угля: Cl2+H2O+Cl=HCl+CO2+Q.

перспективным способом также является использование смеси СО с парами воды в концентрированном водном растворе хлора CO+H2O+Cl=HCl+CO2. Получение соляной кислоты из абгазов заключается в извлечении из исходного абгаза, который состоит из хлористого водорода до 85% соляной кислоты. При получении такой кислоты из абгазов, название кислоты - "Кислота соленая из абгазов".

Кальцинированная сода (Na2CO3 - карбонат натрия).

Спрособы производства:

1) Амиачный - основан на получении бикарбоната натрия NaHCO3, насыщения концентрированного раствора поваренной соли NaCl амиаком NH3, и обработкой диоксидом углерода под давлением NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl+Q. Выпавший остаток отфилтровывают и кальцинируют (обезвожживают) прокаливанием при t 140-160℃. При этом он переходит в кальцинированную соду. Диоксид углерода СО2 получают обжигом известняка при t 1100-1200℃.

Известняк KaCO3 при этой температуре разлагается на КаО+СО2. При взаимодействии хлористого амиака NH4CL с гашеной известью KaNH2 получается амиак, который возвращается в производственный цикл (NH4Cl=.

Отходом производства является хлорид кальция KaCl2 и имеет ограниченное применение.

В качетве нифелиновых руд используются руды для получения глинозема, которые содержат оксиды натрия, калия, алюминия, кремния и т.д.

Реакция: Na2AlO2+CO2+H2O=AlOH3+Na2CO3.

2) Из нифилинового сырья природных руд;

В природе встречаются в твердом виде, в небольших залежах минерала "Трон" и в виде раствора некоторых содовых азотов.

натрий ОН получают двумя способами:

1) Химический:

- известковый - содовые растворы Na2CO3 обрабатывают гашенной известью при t 80℃ Na2CO3+CaNH2=NaOH+CaCO3

- феритный - спекается твердая сода Na2CO3 и оксид железа при t 1100-1200℃. В последующ стадиях выщелачив натрий Na2CO3+Fe2CO3=Na2O+Fe2O+CO2,- Na2O+H2O=NaOH=Fe2O3. Концентрация такой соды 40гр/1. Обозначается: раствор химический (РХ)

2) Электрохимический.

Пищевая сода является промежуточным продуктом при производстве кальцинированной соды. Товарную соду получают из кальцинированной, пропуская через содовый раствор диоксид углерода.

Формула: Na2CO3+H2O+CO2=NaHCO3. Осадок фильтруют, сушат, измельчают и упаковывают под названием натрий двууглекислый.

Второй способ: в насыщенный раствор хлорида натрия пропускают газообразный амиак и диоксид углерода.

NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl.

Двууглекислая сода при нагревании рзлагается на соль с выделением углекислого газа и небольшого колиичества воды, которое испаряется при нагревании.

Применение пищевой соды:

Промышленное топливо:

- по происхождению классифицируется на:

- естественное - ископаемые угли (бурые и каменные антрациты, горючие сланцы, торф, дрова и т.д.)

- искусственное - каменноугольный кокс, древесный уголь, брикеты;

- по агрегатному состоянию: твердое, жидкое (дизельное, мазут) и газообразное;

Топливо в основном содержит углерод, водород, кислород, азот и серу.

Для характеристики качественных показателей топлива выделяют внутренний баласт (кислород и азот) и внешний баласт (зола и вода).

Сера является вредной примесью, образует токсичные кислоты, оксиды, которые снижают удельную теплоту сгорания топлива.

По элементному составу все виды топлива подразделяются на три класса:

1) состоящий только из углерода (92-97%), кокса и древесного угля;

2) состоящий из углерода и водорода (продукты нефтепереработки: бензин, нефть, мазут, керосин);

3) сстоящий из углерода, водорода и кислорода.

Важной характеристикой топлива является удельная теплота сгорания - какое количество тепла выделяется при сжигании 1 кг топлива. На сегодняшний день существует низшая теплота сгорания топлива и высшая теплота. Все расчеты на потребное количество топлива определяются по низшей теплоте сгорания (полезная теплота сгорания). Также все расчеты переводятся в условное топливо, котрое определяется, как низшей теплоты сгорания на 7000 Ккал. Важным моментом является расчет калорийного и технического эквивалента. Калорийный эквивалент необходим для пересчета натурального топлива в условное топливо.

Бурое топливо (низшая теплота сгорания) = 3400 Ккал/кг.

Маркировка:

Бурый мелкий - БР15-20 (минимальный и максимальный фракционный состав)

Антрацит крупный - АК50-100.

Угли с наибольшим выходом веществ называются длинноплавленные - Д;

С наименьшим - тощие - Т;

газовые (Г); жирные (Ж); коксовые (К) и т.д.

Хорошо спекаются угли марки Ж и К; слабее - отощенные спекающиеся; бурые, длиннопламенные, тощие, антрациты - не спекаются.

Плотность углей 1,1-1,5 г/см куб.; в каменных и антрацитах 1,6-1,7 г/см куб.

Жидкое топливо получают в результате переработки нефти путем разделения нефти на фракции.

1 этап) подготовка нефти - нефть поступает на нефтеперерабатывающие заводы, подвергается дополнительной очистке, удаляются более легкие углеводороды, обезвожживается и нефть идет на атмосферную перегонку (нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на определенные фракции. Бензиновые фракции.

Важная характеристикой октанового топлива является октановое число. В качестве эталонового топлива принимается смесь двух углеводородов изооктана, обладающего высокими (антигиперакционными) свойствами и нормального гептана, которые легко детонирует. Октановым числом называют смесь, состоящую из изооктана. Чтобы повысить октановое число бензина, применяют различные (антидеталяционные) добавки. Использование той или иной марки бензина зависит от степени сжатия двигателя. Чем выше степень сжатия, тем с более высоким октановым числом требуется бензин.