Лекция 15, Устюгов А.В

1.

ДИСЦИПЛИНА Общая химическая технология
(полное наименование дисциплины без сокращений)
ИНСТИТУТ Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова
КАФЕДРА Кафедра физической химии имени Я.К. Сыркина
полное наименование кафедры
ВИД УЧЕБНОГО Лекция
МАТЕРИАЛА (в соответствии с пп.1-11)
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ Устюгов Александр Викторович
(фамилия, имя, отчество)
СЕМЕСТР Весенний семестр, 2025-2026 учебный год
(указать семестр обучения, учебный год)

2.

Лекция 15
Производство серной кислоты
Мировое производство 200 млн.т/год

3.

Производство серной кислоты
Производство серной кислоты включает 3 стадии:
1. Получение SO2.
2. Окисление SO2 в SO3.
3. Абсорбция SO3.
Сырьё:
1. Самородная сера.
2. Сульфиды металлов MS2 (FeS2).
3. «Газовая сера» (основное сырьё).
4. Отходы цветной металлургии.

4. «Газовая сера»

При очистке нефти и природного газа от серосодержащих
соединений гидрированием (гидроочисткой) получают сероводород.
Его окисляют до сернистого ангидрида. А затем проводят реакцию
Клауса.
RSH + H2 = RH + H2S
H2S + 1,5O2 = SO2 + H2O
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
(Co2O3·Mo2O3/Al2O3, T = 400 °C)
(T = 1000 °C)
(T = 250 °C, Al2O3, реакция Клауса)

5. Получение сернистого ангидрида. Обжиг колчедана

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 - ΔH = 3415 кДж
4FeS2 + 7O2 → Fe2(SO4)3 + SO2 - побочная
реакция,
протекающая
при
понижении
температуры ниже 700°С.
Сложный, необратимый, экзотермический,
гетерогенный процесс, t = 900 °С, избыток
кислорода, аппараты с кипящим слоем. Процесс
протекает во внутридиффузионной области.
О2 (+N
(+N2))2
SO 2 (+N2 + O2 )
FeS 2
Fe 2 O3

6.

Получение SO2 сжиганием серы
S + O2 = SO2, ΔH° = -362 кДж/моль, ΔS° = -36 Дж/моль*K
Процесс гомогенный некаталитический протекает при
температурах 1200 – 1300 °C. Более высокая температура ведёт к
разрушению оборудования. Температуру регулируют подачей
расплава серы и избытка воздуха.
Сначала серу расплавляют, потом сжигают. Процесс
гомогенный, т.к. теплоты реакции горения серы достаточно для
ее испарения. (tпл. серы = 113 °C, tисп. серы = 444 °C). На выходе
получают примерно 14 % SO2.

7. Технология сжигания серы

8.

Описание циклонной печи
Циклонная печь для сжигания серы состоит из двух
горизонтальных цилиндров – форкамеры 1 и двух камер дожигания 2
и 3. Печь имеет воздушный короб (рубашку) 4 для снижения
температуры наружной обшивки и предупреждения утечки диоксида
серы. В форкамеру через две группы сопл 7 тангенциально подают
воздух, через форсунку механического типа 8 также тангенциально
поступает расплавленная сера. Образующейся при сжигании жидкой
серы обжиговый газ вместе с парами серы поступает через
пережимное кольцо 6 из форкамеры в первую камеру дожигания 2, в
которой также расположены воздушные сопла 9 и форсунки для
подачи серы 10. Из первой камеры дожигания газ через пережимное
кольцо 5 поступает во вторую камеру дожигания 3, где сгорают
остатки серы (в пространстве между пережимными кольцами 5 к газу
добавляют воздух).

9.

Окисление SO2 в SO3
SO2 + 0,5O2 = SO3 ΔH° = -106 кДж/моль
Простой, обратимый, экзотермический, гетерогенно-каталитический процесс.
Лучший катализатор – V2O5 (в виде V2O5·K2S2O7), T = 400 – 600 °C, P= 0,1 МПа.