Виробництво сірчаної кислоти і мінеральних добрив

Серед мінеральних кислот, вироблених хімічною промисловістю, сірчана кислота за обсягом виробництва і споживання займає перше місце. Вона є найдешевшою і за своїми фізико-хімічними властивостями зручна і технологічна. У концентрованому вигляді сірчана кислота не руйнує чорні метали, в той же час є однією з найсильніших кислот.

Сировина: елементарна сірка, сірковмісні сполуки (сульфіди заліза, кольорових металів (міді, цинку і т.д.)), сірководень і ряд інших сірчистих сполук.

Допоміжні матеріали: каталізатори, повітря, вода.

Хімічний процес:

Основний хімічний процес можна представити схемою:

S (S-2) SO2 SO3 H2SO4.

Перше хімічне перетворення здійснюють випалюванням сировини в атмосфері повітря. Продуктом є діоксид сірки:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.

При випалюванні сульфідних руд відбувається цілий ряд послідовних і паралельних реакцій, хід яких визначається в основному температурою. Всі ці реакції, як і процес випалу в цілому, протікають необоротно.

FeS2 = FeS + S.

S + O2 = SO2.

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2.

Випалювальних газ містить: SO2 7-15%, О2 4-11%, SO3 0,3-0,5%, азот і сполуки миш’яку і фтору, присутні в сировині.

Твердий залишок випалу – недогарок – складається з оксидів заліза (Fe2O3 і Fe3O4) і містить 0,5-2% невигорілої сірки

Реактор: Випалювальна піч

Особливості технологічного процесу:

На підставі хімічного прийому перекладу діоксиду сірки в триоксид розрізняють два промислових способу отримання сірчаної кислоти: нитрозного (баштовий) метод і контактний.

У баштовому способі як переносника кисню використовуються оксиди азоту. Таке окислення діоксиду сірки здійснюється в рідкій фазі, і утворюється оксид взаємодіє з водою, утворюючи сірчану кислоту. Процес можна описати реакцією:

SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO.

Освіта токсичних оксидів азоту відносить нитрозного метод отримання сірчаної кислоти до розряду екологічно небезпечних виробництв.

У контактному методі процес окислення проводиться на твердих каталізаторах. В даний час в промисловості в основному застосовують контактний метод отримання сірчаної кислоти, що дозволяє використовувати апарати з більшою потужністю.

При використанні в якості сировини самородної сірки отримують сірчану кислоту високої чистоти. При цьому в пічному газі відсутні пил і каталітичні отрути, що спрощує технологічну схему очищення діоксиду сірки перед надходженням в контактний апарат.

Сірчана й азотна кислота застосовуються у виробництві мінеральних добрив.

Мінеральні добрива є одним з найважливіших для народного господарства видів продукції хімічної промисловості. Спостерігається зростання світового випуску мінеральних і органо-мінеральних добрив, добрив з регульованим терміном дії, збільшується асортимент внесених у грунт добавок. У нашій країні випускаються всі відомі мінеральні добрива, необхідні кормові добавки для тваринництва та хімічні засоби захисту рослин.

Світове виробництво мінеральних добрив за останні 50 років зросла більш ніж у 3,5 рази. Передбачається, що світове споживання мінеральних добрив повинне досягти 300 млн. Тонн в розрахунку на 100% -ві діючі речовини. В даний час в нашій країні випускаються добрива 29 найменувань, з них азотних – 8, фосфорних – 6, калійних – 3, комплексних – 12. Частка Російської Федерації у світовому виробництві МУ склала в 1992-1993 рр. близько 11%.

У структурі споживання сільським господарством мінеральних добрив в Росії азотні добрива становлять 46,6, фосфорні – 30,3 і калійні – 23,1%.

Для виробництва мінеральних добрив використовується найрізноманітніше сировину. При цьому один і той самий продукт можна виробляти з різної сировини із застосуванням різних технологічних процесів. Що використовується для виробництва мінеральних добрив сировину поділяється:

на природне мінеральне (апатити, фосфорити, сильвініт, карналіт);
атмосфера (азот повітря);
продукти і напівпродукти хімічної та інших галузей промисловості (мінеральні кислоти, луги, сода);
відходи інших виробництв (фосфатні шлаки).

До калійним добривам відносяться хлорид калію, нітрат калію.

Виробництво хлориду калію обумовлено не тільки його застосуванням як добрива, а й використанням в якості сировини для промислового отримання інших сполук калію.

Основною сировиною для отримання калійних добрив в Росії є сильвініт, що є сумішшю хлоридів калію і натрію. В якості домішок Сильвініту супроводжують в невеликих кількостях сполуки магнію і кальцію.

Допоміжні матеріали: вода, аліфатичні аміни, кондиціонуючі добавки.

В основі фізико-хімічного процесу лежить різна температурна залежність розчинності хлоридів калію і натрію. Отримують хлорид калію дробової кристалізацією.

Фосфорні добрива – це суперфосфат, простий суперфосфат подвійний суперфосфат, преципітат, фосфоритне борошно.

Фосфоритне борошно виходить подрібненням природних фосфатів. При використанні в кислих грунтах повільно розчиняється в грунтових водах і є довготривало чинним добривом.

Сировиною у виробництві простого суперфосфату є апатитовий концентрат або фосфоритне борошно.

Допоміжні матеріали: 75% -ний розчин сірчаної кислоти.

Основний хімічний процес виробництва простого суперфосфату складається в перетворенні природного фторапатиту (Ca5F (PO4) 3), нерозчинного у воді і ґрунтових розчинах, в розчинні сполуки (Ca (H2PO4) 2):

Ca3 (PO4) 2 + 2H2SO4 = Ca (H2PO4) 2 + 2CaSO4.

У технологічному процесі протікають побічні реакції:

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF,

4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O,

SiF4 + 2HF = H2SiF6.

Особливості технологічного процесу:

Фосфатна сировина і розчин сірчаної кислоти надходить в змішувач.
Утвориться пульпа подається в суперфосфатних камеру безперервної дії.
Подрібнений спеціальним пристроєм суперфосфат передається в відділення дообробки.
Рівномірно розподіляється розбризкувачем.
Гранулюється.

Посилання на основну публікацію