Производство серной кислоты нитрозным способом
Производство серной кислоты нитрозным способом.
Технологическая схема производства серной кислоты контактным путём хорошо известна из школьных учебников. В нашей стране используется и другой, так называемый нитрозный, способ её получения.
На первой стадии, одинаковой для обоих методов, получают сернистый ангидрит CO>2>. Исходным сырьём может быть, в принципе, любое вещество, содержащее серу: природные сульфиды железа (прежде всего, пирит FeS>2>), а также сульфиды меди и никеля, сульфидные полиметаллические руды, гипс CaSO>4>.2H>2>O и элементарные сера. Всё больше и больше используют газы, которые выделяются при переработке и сжигании горючих ископаемых (угля, нефти), содержащих соединения серы.
Полученный SO>2> окисляют до H>2>SO>4>, используется для этого в нитрозном методе используется окислы азота. С этой стадии оба метода отличаются друг от друга.
В специальной окислительной башне 3 смешивают окись азота NO и NO>2> с воздухом в таком соотношении, чтобы половина имеющихся NO и NO>2>.
2NO + O>2> ® 2NO>2>
В результате газовая смесь содержит равные NO и NO>2>. Она подаётся в башни 4 и 5, орошаемые 75% - ной серной кислотой; здесь смесь окислов азота поглощается с образованием нитрозиллерной кислоты:
NO + NO>2> + 2H>2>SO>4 >®2NO(HSO>4>) + H>2>O
Раствор нитрозиллерной кислоты в серной кислоте, называемый нитрозой, орошает башни 1 и 2, куда противотоком поступает SO>2> и добавляется вода. В результате гидролиза нитрозиллерной кислоты образуется азотная кислота:
NO(HSO>4>) + H>2>O®H>2>SO>4> + HNO>2>
Она - то и окисляет SO>2> по уравнению:
SO>2> + 2HNO>2>®H>2>SO>4> + 2NO
В нижней части башен 1 и 2 накапливается 75% - ная серная кислота, естественно, в большем количестве, чем её было затрачено на приготовление нитрозы (ведь добавляется «новорождённая» серная кислота). Окись азота NO возвращается снова на окисление. Поскольку некоторое количество её меряется с выхлопными газами, приходится добавлять в систему HNO>3>, служащую источником окислов азота.
Недостаток башенного метода состоит в том, что полученная серная кислота имеет концентрацию лишь 75% (при большей концентрации плохо идёт гидролиз нитрозиллерной кислоты). Концентрирование же серной кислоты упариванием представляет дополнительную трудность. Преимущество этого метода в том, что примеси содержащиеся в SO>2>, не влияют на ход процесса, так что исходный SO>2> достаточно очистить от пыли, т.е. механических загрязнений. Естественно, башенная серная кислота бывает недостаточно чистой, что ограничивает её применение.