Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

лерживать кипящий слон, как выводить обжиговый газ и огарок, какие пара­ метры нужно контролировать и с помощью каких приборов, по какому прин­ ципу может быть сконструировано автоматическое устройство, поддерживаю­ щее температуру в слое в заданных пределах, из каких материалов соорудить печь? Нарисуйте схему аппарата и сравните ее с рисунком, помещенным в этом параграфе.

В последние годы мощность печей увеличена до 1000 т в сут­ ки, считая на 100-процентную серную кислоту. При оптималь­ ных условиях удается превратить в оксид серы (IV) до 98% серы, содержащейся в колчедане, остальная сера остается в огарке. В печном газе содержатся оксид мышьяка (III) и дру­ гие примеси, отравляющие катализатор, пыль и немного оксида серы (VI) .

Объясните, почему образуется оксид серы SO3 при обжиге колчедана.

серы, при выходе, равном 98%. Почему в данном случае нецелесообразно до­ биваться 100-процентного использования серы?

§ 6. Сжигание серы

Реакция окисления серы экзотермична и необратима: S + 0 2 = S t 0 2 + Qi

Скорость ее растет с повышением концентраций реагирую­ щих веществ и температуры. При использовании самородной серы ее отделяют от пустой породы.

Эту операцию осуществляют в зависимости от условий зале­ гания серной руды под землей или после того, как руда под­ нята на поверхность. У нас в стране подземную выплавку серы проводят на одном из месторождений Средней Азии.

Сжигать серу можно в устройствах, подобных тем, которые служат для сжигания мазута: расплавленную серу форсунками подают в печь.

"Из физико-химической характеристики реакции можно сде­ лать вывод, что при высоких температурах она протекает пол­ ностью и быстро. В отличие от обжига колчедана в данном слу­

чае нет надобности понижать температуру — в циклонной печи она достигает 1400°С. Топочные газы поступают непосредствен­

но из печи в паровой котел — утилизатор. Полученный из при-

родной серы газ не содержит оксида мышьяка (III ) и других примесей, отравляющих катализатор.

'Сопоставьте процессы получения оксида серы (IV) из колчедана и серы. Какие из иих проще в эксплуатации и строительстве?

§7. Сжигание сероводорода

Всвязи с открытием в нашей стране большого числа мощ­ ных месторождений природного газа и бурным ростом добычи газа и нефти открылся новый источник сырья для производства серной кислоты. Это — сероводород, который удаляют из газа перед тем, как направить его на использование, а также полу­ чают при очистке газов нефтепереработки и коксового газа.

Реакция окисления сероводорода экзотермическая, необрати­ мая, гомогенная:

2H2 S + 30 2 = 2S02 + 2 Н 2 0 + Q

Скорость ее растет при повышении температуры и концентра­ ций реагирующих веществ.

Процесс существенно не отличается от сжигания газообраз­ ного топлива. Чтобы эффективно использовать теплоту реакции, в качестве реактора применяют паровые котлы. Сероводород поступает в реактор через горелки, в которых смешивается с воздухом.

Концентрированный сероводородный газ содержит до 94% сероводорода, азот, немного метана и водорода. В нем нет при­ месей, оказывающих вредное влияние на процесс контактного окисления оксида серы SO2. Поэтому печной газ после охлаж­ дения поступает непосредственно в контактный аппарат.

Сопоставляя этот способ с ранее рассмотренными, можно сделать вывод, что он наиболее прост. Это подтверждается эко­ номическими расчетами и практикой эксплуатации. Поэтому ои получает большое распространение. Однако, в отличие от сер­ ного колчедана и серы, сероводород необходимо перераба­ тывать лишь непосредственно в районе его получения. Между тем большие количества сероводорода будут получать и в та­ ких районах, в которых нет потребности в серной кислоте. Что, целесообразнее: получать из сероводорода при этих условиях серную кислоту или значительно более транспортабельный про­ дукт — элементарную серу? Ответить на этот вопрос нетрудно. Получить серу из сероводорода можно при неполном его окисле­ нии по реакции:

2H2 S + 0 2 = 2S + 2 Н 2 0 + Q

Некоторые общие принципы производства

1. Чем определяется выбор оптимальных температур и концентрации ре­ агирующих веществ необратимых реакций? Химические реакции стремятся проводить при наибольших скоростях, так как благодаря этому уве-

щей на окисление газовой смеси по объему — 7% S02 , 11% 0 2 и 82% N 2 ) :

" Следовательно, при температурах несколько выше 1000°С равновесие смещено практически полностью в сторону исходных веществ. При температурах ниже 400°С оксид серы (IV) может полностью окислиться. В интервале 400—1000 °С реакция об­ ратима.

симости полезно давать в графической форме.

Познакомимся с данными о влиянии давления на равнове­ сие, например, при температуре 600 °С:

чении избытка кислорода в исходной смеси. Например, приат­ мосферном давлении, 450 °С, 12% S0 2 и 5,5% Оо степень окисле­ ния равна 87,5%, а при 7% S0 2 и 11% 0 2 — 97,5%.

Можно ли на основании приведенных данных о равновесии сделать вывод об условиях проведения данной реакции? Ни в коем случае! Нужно обязательно иметь данные и о скорости реакции. Эти сведения можно получить даже с помощью такой

полностью), не идет она и при нагревании смеси. Реакция проте­ кает только при участии катализаторов.

Уже более двухсот лет тому назад был открыт способ про-