Производство серной кислоты контактным способом

Лекция 7 Производство серной кислоты контактным способом

Серная кислота является одним из основных продуктов химической индустрии, она в больших количествах потребляется многими предприятиями и рядом промышленностей, в том числе самой химической. И в этом смысле действительно соответствует общепринятому названию «серная кислота – хлеб химической промышленности».

Значительное количество серной кислоты потребляется нефтеперерабатывающей промышленностью, в производстве минеральных удобрений (суперфосфата, сульфата аммония, при экстракции фосфорной кислоты), используется в производстве солей и кислот, при изготовлении взрывчатых веществ, производстве таких органических соединений, как спирты и эфиры, для очистки патоки и глюкозы, получения химических волокон, красителей и многого другого. Большим её потребителем является металлургическая промышленность. Например, серная кислота используется при производстве цинка, магния, меди, кобальта, никеля, золота и других металлов.

Серная кислота известна очень давно. Первые упоминания о ней имеются в трудах персидского алхимика Абу-Бекр Альрассес, относящихся к 940 г. Первоначально эту кислоту получали методом сухой перегонки железного купороса, почему она и называлась купоросным маслом. В XV веке серную кислоту стали получать сжиганием железного купороса с селитрой в сосудах большого объёма. Затем получавшийся газ поглощали водой.

Первый сернокислотный завод был построен в Англии в 1740 г. Этот завод был небольшим по объёму производства, работал по нитрозному способу. Серу сжигали с селитрой в металлических сосудах. Отходящий газ абсорбировали водой в стеклянных ретортах. Позже эту смесь стали сжигать в железных освинцованных камерах. Впоследствии способ получил распространение в других странах под названием «камерного», а кислота стала называться «камерной».

Последующее усовершенствование процесса шло по линии раздельного получения диоксида серы и окислов азота, а затем в специальных камерах их смешивали. Смесь газов абсорбировали водой. Такой способ позволил получать большую массу кислоты. Кроме того, появилась возможность использования других серосодержащих видов сырья, таких, как серный колчедан и сульфиды других металлов.

В дальнейшем новшеством явилось введение в схему поглощения высоких башен. Это позволило при прочих равных условиях на одной и той же площади получать несравненно большее количество кислоты. Поэтому камерный способ впоследствии получил новое название – «башенный», а кислота стала называться «башенной». Впервые в башенном процессе был использован железный колчедан как промышленное сырьё.

В 1831 г. появился другой способ – контактный. Он был предложен инженером П. Филипсом в Англии. В этом случае диоксид серы при нагревании пропускался через платиновую сетку, где он легко окислялся до триоксида, который затем поглощался водой. Такая кислота получила название «контактной».

Последующие исследования процесса привели к открытию других катализаторов. В частности, были испытаны такие катализаторы, как оксиды железа и хрома, также керамика, глина и некоторые др.

Однако все эти вещества обладали малой каталитической активностью. Из всех названных катализаторов наибольшей активностью обладала платина. Но применение платинового катализатора ограничивалось двумя трудностями: чрезмерной дороговизной и его быстрым отравлением присутствующими в газах оксидами других металлов, также сероводородом и парами воды.

В начале 1900 г. немецкий химик Р. Книтч установил причины отравления платинового катализатора и предложил методы очистки диоксида от посторонних примесей.

Впоследствии в ряде стран появилось несколько схем производства контактной серной кислоты. Из всех предложенных схем наиболее рациональной оказалась Петербургская,