Технология производства растительных масел. Технология производства серной кислоты

Одна из важнейших задач, стоящих  перед сернокислотной промышленностью, - увеличение степени превращения  диоксида серы и снижение его выбросов в атмосферу. Эта задача может  быть решена несколькими методами.

Один из наиболее рациональных методов  решения этой задачи, повсеместно  применяемой в сернокислотной промышленности, - метод двойного контактирования  и двойной абсорбции (ДКДА). Для  смещения равновесия вправо и увеличения выхода процесса, а также для увеличения скорости процесса процесс проводят по этому методу. Его сущность состоит в том, что реакционную смесь, в которой степень превращения SO2 составляет 90 – 95%, охлаждают и направляют в промежуточный абсорбер для выделения SO3. В оставшемся реакционном газе соотношение O2:SO2 существенно повышается, что приводит к смещению равновесия реакции вправо. Вновь нагретый реакционный газ снова подают в контактный аппарат, где на одном-двух слоях катализатора достигают 95% степени превращения оставшегося SO2.суммарная степень превращения SO2 составляет в таком процессе 99,5% - 99,8 %.

 

3.Абсорбция триоксида  серы.

Последней стадией процесса производства серной кислоты контактным способом является абсорбция триоксида серы из газовой смеси и превращение  его в серную кислоту.

nSO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)SO3+Q………(3)

если n>1, то получается олеум (раствор SO3 в H2SO4)

если n=1, то получается моногидрат (98,3% H2SO4)

если n<1, то получается разбавленная серная кислота

При выборе абсорбента и условий  проведения стадии абсорбции необходимо обеспечить почти 100%-ное извлечение SO3 из газовой фазы. Для полного извлечения SO3 необходимо, чтобы равновесное парциальное давление SO2 над растворителем было ничтожно малым, так как при этом будет велика движущая сила процесса абсорбции. Однако, в качестве абсорбента нельзя использовать и такие растворы, над поверхностью которых велико равновесное парциальное давление паров воды. В этом случае еще не растворенные молекулы SO3 будут реагировать с молекулами воды в газовой фазе с образованием паров серной кислоты и быстро конденсироваться в объеме с образованием мельчайших капель серной кислоты, диспергированных в инертной газовой среде – азоте, т.е. с образованием сернокислотного тумана:

SO3(г) + H2O(г) H2SO4(г) H2SO4(туман) ; Q>0

Туман плохо улавливается в обычной  абсорбционной аппаратуре и в  основном уносится с отходящими газами в атмосферу, при этом загрязняется окружающая среда и возрастают потери серной кислоты.

Высказанные соображения позволяют  решить вопрос о выборе абсорбента. Оптимальным абсорбентом является 98,3%-ная серная кислота (техническое название – моногидрат), соответствующая азеотропному составу. Действительно, над этой кислотой практически нет ни паров воды, ни паров SO3. Протекающий при этом процесс можно условно описать уравнением реакции:

SO3 + nH2SO4 + H2O= (n+1) H2SO4

Использование в качестве поглотителя  менее концентрированной серной кислоты может привести к образованию  сернокислотного тумана, а над 100%-ной  серной кислотой или олеумом в  паровой фазе довольно велико равновесное парциальное давление SO3, поэтому он будет абсорбироваться не полностью. Однако если в качестве одного из продуктов процесса необходимо получить олеум, можно совместить абсорбцию олеумом (1-й абсорбер) и абсорбцию 98,3%-ной кислотой (2-й абсорбер).

В принципе при высоких температурах над 98,3%-ной кислотой может быть значительным парциальное давление паров самой  кислоты, что также будет снижать  степень абсорбции SO3. Ниже 100*С равновесное  давление паров H2SO4 очень мало и поэтому  может быть достигнута практически 100%-ная степень абсорбции.

Таким образом, для обеспечения  высокой степени поглощения следует  поддерживать в абсорбере концентрацию серной кислоты, близкую к 98,3%, а температуру  ниже 100*С. Однако в процессе абсорбции SO3 происходит закрепление кислоты (повышение ее концентрации) и в силу экзотермичности реакции увеличивается температура. Для уменьшения тормозящего влияния этих явлений абсорбцию ведут так, чтобы концентрация H2SO4 при однократном прохождении абсорбера повышалась только на 1-1,5%, закрепившуюся серную кислоту разбавляют в сборнике до концентрации 98,3%, охлаждают в наружном холодильнике и вновь подают на абсорбцию, обеспечивая высокую кратность циркуляции.

 

Рис.2. Принципиальная схема производства серной кислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Серная кислота - важнейший продукт  химической промышленности. Одновременно с увеличением объема производства серной кислоты расширяется ассортимент продукции сернокислотных заводов, организуется выпуск особо чистой кислоты, 100% SO₂, высококачественного олеума и кислоты, а также увеличивается производство новых продуктов на основе SO₂. Кроме олеума, концентрированной серной кислоты и аккумуляторной кислоты, отечественные заводы выпускают также более чистую контактную кислоту улучшенного качества (для производства искусственного волокна, титановых белил и др.), чистый олеум, химически чистую и реактивную серную кислоту.

За последние годы в процессе производства серной кислоты внесены  существенные улучшения. Широко применяется  обжиг колчедана в кипящем слое и сжигание серы в циклонной печи, значительно увеличивается использование тепла, выделяющегося при обжиге сырья, и на других стадиях производства серной кислоты. Непрерывно повышается производительность башенных сернокислотных систем в результате поддержания оптимального технологического режима, разработанного на основе исследований; интенсивность башенных систем достигает 250 кг/м³ в сутки. Освоен контактно-башенный процесс производства серной кислоты, при котором расход HNO₃ составляет 6 – 7 кг на 1 тонну H₂SO₄.

В основном серная кислота используется для получения фосфорных и  азотных удобрений: простого суперфосфата, двойного суперфосфата, преципитата  и сернокислого аммония. Достаточно указать, что при производстве 1 т. суперфосфата из фторапатита, не содержащего гигроскопической воды, расходуется 600 кг. 65-процентной серной кислоты. Суперфосфат представляет собой одно из наиболее распространенных удобрений, и он производится в количестве нескольких миллионов тонн.

Все больший удельный вес приобретают концентрированные фосфорные удобрения: двойной суперфосфат и преципитат. Для их производства требуется фосфорная кислота, на получение которой также нужна серная кислота. В качестве удобрения все в больших количествах начинает применяться сернокислый аммоний. Это хорошо усвояемое растениями и наиболее дешевое азотное удобрение. При его производстве тоже используется серная кислота. Необходимо отметить, что серная кислота используется при производстве удобрений не только потому, что дешевле всех остальных кислот. Благодаря своим свойствам она наиболее удобна для этой цели.

В металлургии при прокате стали, на металле иногда образуются трещины, которые пронизывают толщу металла  и появляются на поверхности металла  в виде так называемых "волосовин" - тончайших трещин. Механические свойства металла вследствие этого резко снижаются. Для обнаружения трещин применяют 25 - 30-процентную серную кислоту. Образцы проката помещают в свинцовую ванну и травят, т.е. подвергают воздействию серной кислоты. При этом происходит растворение окалины и тонкого поверхностного слоя металла. Затем образцы промывают в воде и внимательно рассматривают - трещины, выходящие на поверхность, видны глазом.

При переработке руд редких металлов большое значение имеет кислотный  способ их расщепления. Обычно для этой цели используют наиболее дешевую нелетучую серную кислоту. Измельченную руду смешивают в определенной пропорции с серной кислотой и нагревают. Полученный раствор и осадок дальше перерабатывают химическим путем, исходя из химических свойств того элемента, который нужно выделить из раствора. На химическую переработку руд редких элементов расходуют тысячи тонн серной кислоты.

Значительные количества серной кислоты  потребляет нефтеперерабатывающая  промышленность. Как известно, нефть и ее отдельные фракции, например керосин, подвергают очистке.

Широкое применение серная кислота  находит в органическом синтезе, в производстве красок, пластмасс, взрывчатых веществ, различных медицинских  препаратов. По мере расширения производства химических продуктов увеличивается производство серной кислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Вышемирский Ф.А. Маслоделие в России (история, состояние, перспективы). Углич. — 1998.
2. Основы химической технологии: Учебник для студентов хим.-технол. спец. вузов /Мухленов И.П. - М.: Высшая школа, 2000. – 463
3. Производственные технологии: учебник /В.В.Садовский, М.В.Самойлов, Н.П.Кахно и др.; под ред. д-ра техн. наук, профессора В.В.Садовского. – Минск: БГЭУ, 2008. – 431 с.
4. Соколов Р.С. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. – М: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2000. – Т.1: Химическое производство в антропогенной деятельности. Осн. вопросы  химической технологии. Производство неорганических веществ. – 368 с.
5. Технология переработки жиров. М.: Пищепромиздат. — 1999.
6. Файвишевский М.П. Производство пищевых животных жиров. М., Антиква. — 1995.
7. Шепелев А.Ф., Туров А.С., Елизаров Ю.Д. Технология производства непродовольственных товаров. Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – 288 с.
8. Яковлев В.С., Куликовская Т.С., Крапивкин Б.А. Метод определения подлинности сливочного масла. Газохроматографический анализ жирно-кислотного состава // Партнеры и конкуренты. — 2000. — № 1.