Metallurgiya va kimyoviy texnologiyalar” fakulteti “Kimyoviy texnologiya” kafedrasi “Energotexnologiya” fanidan

Texnologik qism
2.1. Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun asosiy texnologik sxemalar va tipik uskunalar.
Hozirgi zamon kontakt apparatlari asosan qaynovchi qatlamda ishlovchi apparatlar bo'lib, unda SO₂ ni oksidlanish darajasi 99% ga tengdir. Kontakt usulida sulfat kislota ishlab chiqarishning oxirgi bosqichi bu oltingugurt (VI) oksidining absorbsiyalanib konsentr-langan sulfat kislota va oleum hosil qilishidir.
Eski 5 tokchali kontakt apparatlarida SO₂ ning SO₃ ga aylanishi 98 % ni tashkil qilardi. Qolgan 2 % zaharli gaz- SO₂ atmosferaga chiqarib tashlanar edi. Bu esa atrof- muhitni zaharlar edi. Yirik zavodlarda esa bu juda xavfli (juda ko'p gaz atmosferaga chiqib ketadi) va bunga yo'l qo'yib bo'lmaydi. Shuning uchun ham keyingi yillarda IK/IA sistemasiga o'tildi. Bu 2 marta kontaktlash va 2 marta absorbsiyalash degan ma'noni anglatadi. 61- rasmdagi sxemada ko'rinib turibdiki,
gaz (S0₂) kontakt apparatining uch qavat katalizatoridan o'tgach, oleum olish
uchun birinchi absorbsiyaga oleumli adsorberga yuboriladi.
Bunda SO₃ ning absorbsiyalanishi tufayli SO₂ = SO₃ ni muvozanati buziladi va SO₂ ni oksidlanishini kuchaytiradi. Natijada keyingi ikki qavatdan o'tgach, SO₃ ga to'liq oksidlanadi (99,5— 99,8 % gacha). Hozirgi paytda qo'llaniladigan vanadiyli katalizatorlar 400°C haroratda aktivlik ko'rsatadi. 600°C dan yuqoriroq haroratda
aktivligini yo'qotadi, chunki qayta kristallanadi.
SO₃ ning absorbsiyalanishi uchun esa past harorat kerak bo'ladi. Shuning
uchun ham gaz oxirgi qavat katalizatordan o'tgach kontakt apparatidan chiqadi va
awal issiq almashtirgichlardan, so'ngra havo sovitgichlardan o'tib adsorbentga borib
kiradi.
Guruch. 9. Piritlardan sulfat kislotani DKDA bilan ikki marta aloqa qilish orqali olishning texnologik sxemasi.
1 - ichi bo'sh kir yuvish minorasi, 2 - o'rashli kir yuvish minorasi, 3 - namlash minorasi, 4 - elektrostatik cho'kindi, 5 - quritish minorasi, 6 - turbo puflagich, 7 - 75% kislota kollektorlari, 8 - ishlab chiqarish kislotasi kollektori, 9 - issiqlik almashtirgichlar, 10 - aloqa apparati, 11 - oleum absorber, 12 va 13 - monohidrat absorberlar. Mahsulot oqimlari: I - 300 ° C haroratda o'choq gazi, II - 75% sulfat kislota, III - sovutilgan 98% kislota, IV - sovutish uchun ishlab chiqarish kislotasi, V - sovutilgan oleum yoki monohidrat, VI - sovutish uchun ishlab chiqarish oleum , VII - egzoz gazlar.

Absorberlar nasadkali minora bo'lib, ichi keramik halqalar bilan to'lg’azilgan bo'ladi. Bu minoralar tepasidan kislota sachratib sug’oriladi, pastdan yuqoriga qarab esa, qarama-qarshi oqim prinsipida SO₃ gazi ko'tariladi. Absorberdan absorbsiyalanmay qolgan chiqindi gaz (0,03 % S0₂ saqlaydi) atmosferaga chiqarib tashlanadi.

Hozirgi zamon kontakt apparatlarining quwati — mahsuldorligi sutkasida 15001. H₂S0₄ ga tengdir. Bunday qudratli zavod juda yirik, to'xtovsiz ishlovchi, mexanizatsiyalashtirilgan, ko'p qismi avtomat-lashtirilgan ishlab chiqarish korxonasidir. Ishlab chiqarishni jadallashning eng muhim yo'llari quyidagilar: % miqdori yuqori bo'lgan konsentrlangan SO₂ olish, buning uchun kolchedan kuydirish jarayonidan boshlab toza kislorodni qo'llash. Yuqori bosim va aktiv katalizatoridan foydalanish, qaynovchi qavatli katalizatorli kontakt apparatiga to'liq o'tish va boshqalar. Intensivlashning barcha ko'rsatilgan bu usullari kelajakda qurilishi kerakbo'lgan yoki rekonstruksiyalanadigagan barcha korxonalarda qo'llaniladi.
Harorat yana ham oshirib borilsa, sulfa! kislota bug’lari SO va H₂S ga, so'ngra esa SO₃ ^{to SO}₂ ^{va О}₂ ^{gacha dissotsiallanadi. 400}o^{C dan yuqori haroratda bug’} tarkibida SO₂ ning miqdori ko'p bo'ladi. 700oC va esa SO₂ ning miqdori ko'payadi. 9000C dan yuqorida SO to'liq SО₂ va О₂ ga ajraladi. Bosim pasaysa yoki qaytamvchilar ta'sirida masalan, S ta'sirida dissotsiatsiyalanish darajasi ham ortadi.
Konsentrlangan sulfat kislota kuchli oksidlovchi hamdir. Uning metallar bilan ta'siri konsentratsiyasiga bog’liq bo'ladi. Konsentrlangan kislota oltin va platinadan boshqa barcha metallar bilan reaksiyaga kirishadi, bunda vodorod ajralib chiqmaydi, balki sulfat kislotaning qaytarilish mahsulotlari (SО₂, S, H₂S) Tuz va suv hosil bo'ladi. U suv bilan gidratlar hosil qilish xossasiga ega bo'lganligidan suvni shiddatli tortib oladigan kuchli gigroskopik moddadir. U hatto boshqa kislotalardan, tuzlarni kristallogidratlaridan, hatto uglevodorodlarning kislorodli hosilalaridan (unda vodorod va kislorod suv shaklida bo'lmasa ham) suvni tortib oladi. O'simlik va hayvonot to'qimalari kraxmal, qand va sellyuloza kabi moddalarni yemiradi. Ulardan suvni tortib olgach, qorayib uglerod qoladi. Suyuq kis-lotada esa sellyuloza va kraxmal glyukoza hosil qilib parchalanadi. Odam terisiga konsentrlangan kislota tegsa kuydiradi.
Taxmonli mexanik pech. Mexanik pechlar ichida Voskresensk kimyo zavodi (VKZ) ning bir necha tokchalaridan iborat taxmonli pechi keng tarqalgandir. 3.6-rasmda tasvirlangan pech sakkizta tokchaga egadir. Uning yettita tokchasida (I-VII) kolchedanning kuyishi amalga oshadi (ishchi tokchalar), uning bitta tokchasida kolchedan quriydi (quritish tokchasi).
Tokchalarning umumiy ishchi yuzasi 140 m2 ni tashkil etadi. VKZ pechi balandligi 8 m va diametri 5 m li po‘lat silindrdan iborat. Pechning ichki tomoni o‘tga chidamli g’ishtdan ishlangan (futerovka qilingan). Pechning ichki qismida o‘tga chidamli g’ishtdan ishlangan 8 ta olovdon bor. Pech markazi orqali ichi bo‘sh val 1 o‘tgan bo‘lib, unga har bir taxmon tepasida turuvchi ikki tomonga yo‘nalgan siljitish tishlari 6 bo‘lgan eshkakli taroqlar 5 mahkamlangan bo‘ladi. Pech bunkeri 3 orqali kolchedan quritish (birinchi) tokchasiga kelib tushadi va aylanuvchi eshkakli taroqning siljitish tishlari orqali pech markazi tomon siljiydi.
Pech valining yaqiniga joylashgan ta’minlagich 2 orqali kolchedan birinchi ishchi tokchaga sepiladi, u yerdagi eshkakli taroqlar yordamida kolchedan markazdan pechning ichki devori tomon harakatlanadi va mahsus tirqish orqali ikkinchi ishchi tokchaga tushadi. U yerda kolchedan pech markazi tomon harakatlanadi, undan val yaqinidagi halqali teshik orqali uchinchi ishchi tokchaga tushadi va hokazo. Oxirgi (pastki) tokchadan kuyundi tirqish 13 orqali transportyorga tushadi va u orqali chiqindixonaga chiqarib tashlanadi. Kolchedanning yonishi uchun talab etiladigan havo pech niqobi orqali kiradigan va pastki oxirgi tokchaning ustki qismida joylashgan tirqishdan beriladi.

Har bir ishchi tokchalarda to‘rttadan eshikchalar 7 bo‘lib, ularning har birida kuyish jarayonini ishchi tokchalar holatini kuzatish uchun qopqoq bilan yopib qo‘yiladigan maxsus tirqishlar mavjud. Ichi bo‘sh val – reduktor 12 ning aylanishidan uzatgich val 11 orqali keladigan harakat orqali aylanadi. Bunda uzatgich valdagi tishli kichik g’ildirak 10 aylanma harakatni pech valining pastki qismiga mahkalangan tishli katta g’ildirak 8 ga uzatadi. Sutkasiga pech tokchasining 1 m3 yuzasida kuydiriladigan xomashyo miqdori (tarkibida 45% S bo‘lgan quruq shartli kolchedan hisobida) mexanik pechning jadalligini ifodalaydi. VKZ pechlarida 32-35 t/sutka shartli kolchedan kuydiriladi, bu 225-250 kg/m2 jadallikka to‘g’ri keladi. Bunday jadallikda ishlaydigan pech kuyundisida 2% atrofida oltingugurt bo‘ladi, kuyundi gazdagi SO2 konsentratsiyasi 9-10% ni tashkil etadi. Mexanik pechlarning normal ishlashidagi asosiy shartlar quyidagilardan iboratdir: 1) Kerakli miqdordagi havoni pechga kirishini ta’minlash uchun yetarlicha so‘rilishning ta’minlanishi; 2) Pechning kolchedan bilan bir xilda ta’minlanishi; 3) Val va eshkakchalarning jadallik bilan sovutilishi; 4) Kolchedan dashqollari bilan berkilib qolgan pech tokchalaridagi tirqishlarni muntazam suratda tozalab turilishi; 5) Pechdan kuyundini va gaz o‘tish yo‘llaridan changni tizimli ravishda yo‘qotib turilishi. VKZ pechlari ancha murakkab tuzilganligi uchun ulardan foydalanish ancha qimmatga tushadi. Shuning uchun hozirgi paytda ko‘proq boshqa pechlar qo‘llanilmoqda. Chang holatida kolchedanni kuydirish pechi. Chang holatida kuydirish pechining tuzilishi 3.7 – rasmda tasvirlangan. Pechning diametri 4 metrni, balandligi esa 10 metrni tashkil etadi. Bunda ham maydalangan va quruq holatdagi flotatsion kolchedan havo bilan birga forsunka 3 orqali qizdirilgan pechga kiritiladi. Kolchedan havo oqimi ta’sirida pechning yuqori qismiga ko‘tarilib, u yerda yangi havo bilan to‘qnashadi, so‘ngra kuyundi pastga tushadi. Kuyundi pech bunkeridan chiqarib olinadi, hosil bo‘lgan gaz aralashmasi esa pechning yon tomonidagi shtutser orqali chiqib ketadi.

Bunday pechlar mexanik pechlarga qaraganda anchagina sodda tuzilgan hamda ularning ish jadalligi 3-4 marta ko‘pdir. Hosil bo‘layotgan gazlar aralashmasida 10-11% SO2 bo‘ladi; harorat 1000OC ga yetadi; bunda hosil bo‘layotgan issiqlik bug’ qozonlarida bug’ olish uchun ishlatiladi. Chang holatida kuydirish pechlarining kamchiligi shundaki, ular mexanikaviy pechlarga nisbatan chidamsizdir, hosil bo‘ladigan gaz esa juda changli bo‘ladi. Bundan tashqari, bu pechlarda faqat quruq flotatsion kolchedannigina kuydirish mumkin, mexanikaviy pechlarda esa 10% namlikka ega bo‘lgan kolchedanni hamda yirik oddiy kolchedanni ham yoqish mumkin.