карта-схема производства серной кислоты
проект по химии (9 класс) на тему

Производство серной кислоты контактным способом

1. Сырье:

1. самородная сера (S)
2. пирит (FeS2)
3. сероводород (H2S)
4. сульфиды цветных металлов (Cu2S, ZnS и др.)
5. гипс (CaSO4*2H2O)

2. Вспомогательные материалы:

1. 98% серная кислота
2. катализатор (V2O5)
3. топливо
4. воздух или чистый кислород

3. Основные химические процессы и стадии производства:

1 стадия: обжиг пирита, получение SO2.

4Fe+2S2-1 + 11O20 = 8S+4O2-2 + 2Fe2+3O3-2 + Q (3310 кДж)

2S-1 – 10e → 2S+4                                 4e восстановитель

Fe+2 – 1e → Fe+3        

O20 + 4e → 2O-2                 4e              11e окислитель

Реакция обжига пирита необратимая, гетерогенная, экзотермическая (3310 кДж). Пирит обжигают кислородом воздуха или чистым кислородом в особых печах в «кипящем слое». Процесс регулируется автоматически. Теплота, которая выделяется при обжиге, используется для нагревания водяного пара.

2 стадия: очистка оксида серы (IV) и получение оксида серы (VI).

Полученный SO2 тщательно очищают в «Циклоне» от крупных частиц, от мелких пылинок в электрофильтре; от водяных паров газ очищают в сушильной башне (противотоком H2SO4 (конц.) и SO2). Для увеличения поверхности соприкосновения башни заполняют керамическими кольцами. После очистки газ поступает в контактный аппарат через теплообменник, где его нагревают до определенной температуры.

2SO2 + O2                     22SO3 + Q (197,8 кДж) – катализатор V2O5

3 стадия: образование серной кислоты (H2SO4).

Охлажденный в теплообменнике SO3 идет в поглотительную башню, где поглощается 98% серной кислотой, реагируя с H2O, находящейся в ней (H2O для этих целей применять нельзя, т.к. SO3 образует с ней сернокислотный туман, который водой не поглощается).

SO3 + H2O               H2SO4 + Q   Получается безводная H2SO4, при растворении в которой SO3 образуется олеум.

4. Технические процессы:

а) тепловые (нагревание и охлаждение воздуха, оксида S)

б) гидродинамические (движение жидкостей)

в) центрифугирование («Циклон») 

г) химические

5.    Технологические принципы:

1) принцип непрерывности

2) принцип противотока

3) принцип утилизации теплоты реакции

4) принцип использования отходов производства

6.    Основной продукт – олеум (SO3 + H2SO4), 120% H2SO4 – на склад.

7.    Побочный продукт – огарок (Fe2O3), который идет для производства стали.

8.    Отходы производства – выхлопные газы, содержащие оксиды серы.

9.    Технологические показатели – 1540 т. в сутки, через 3-4 года меняют катализатор.

10.    Охрана окружающей среды:

Герметизация аппаратуры, газоочистительные установки и спецодежды.

11.    Особенности процесса:

Производство непрерывное. Обжиг колчедана ведут в «кипящем слое», продувая в печь нагретый воздух; в поглотительных башнях SO3 поглощается H2SO4 98%.

12.    Дополнительная информация:

H2SO4 – самая дешевая кислота. В Самарской области 2-а завода: Ново-Семейкинский и Новокуйбыщевский нефтехимический. Сырьем является сера и сероводород. Печи для сжигания серы более простые, получается более концентрированный газ, который не надо очищать, нет отходов. Это удешевляет сернокислотные системы, делают их более эффективными.