Sulfat kislota ishlab chiqarish Reja: Sulfat kislota va uning xossalari

Sulfat kislota ishlab chiqarish Reja: 1. Sulfat kislota va uning xossalari,ahamiyati. 2. Sulfat kislotasini ishlab chiqarish: a) minora usuli; b) kontakt usuli. Tayanch iboralar: ko`poros moyi, nitroza va kontakt usullari, kontakt qurilmai, kislotali tuman, ishlab chiqarishning moddiy balansi. Sulfat kislota (H2SO4) kimyo sanoatini ko`p tonnalik asosiy mahsulotlaridan biridir. MDH da yiliga 26 mln. tonnaga, dunyo miqyosida 150 mln. tonnaga yaqin sulfat kislota ishlab chiqariladi. U kuchli kislotalar qatoriga kiradi va shu bilan birga eng arzonlardan biridir. Sanoatda bir necha nav sulfat kislota chiqariladi. va ular o`zaro konsentrasiyasi va aralashmalari bilan bir-biridan farqlanadi. Asosiy qismi texnik kontakt kislota (sulfat kislotaning miqdori 92,5%), aralashmalarini miqdori kam bo`lgan akqumulyator kislotasi (92-94%), oleum (SO3-24%) va minora usulda olingan kislota. Sulfat kislota xalq xo`jaligining hamma tarmoslarida keng sollaniladi va uning ishlab chiqarish miqdori uzluksiz ortib bormokda. Sulfat kislota mineral o`g`itlar - superfosfat va ammoniy sulfat ishlab chiqarishda aynissa ko`p ishlatiladi. Masalan,suvsiz bir tonna superfosfat (ftorapatitdan) olish uchun 600 kg 65% li sulfat kislota sarflanadi. Umumiy ishlab chiqariladigan hamma sulfat kislotaning yarmi mineral o`g`itlar ishlab chiqarish uchun sarflanadi. Suyuq yoqilg`ilarni qayta ishlash, ya`ni kerosin, parafin, surkov moylari hamda, to`yinmagan uglevodorodlarni oltingugurtli birikmalardan tozalashda ko`p miqdorda sulfat kislota ishlatiladi. Sulfat kislota ko`pgina organikm sintezlarda keng qo`llaniladi. Masalan,organik birikmalarni sulfatlab sulfokislotalar, ionitlar, turli bo`yoqlar olinadi. Bundan tashqari, sulfat kislota nitrolash reaksiyasi bilan nitrobenzol, nitrosellyuloza va nitrogliserin olishda suvni tortib oluvchi birikma sifatida ishlatiladi. Sulfat kislota suv bilan shiddatli birikadi. U organik birikmalarni parchalaydi. Suvsiz sulfat kislota (monogidrid) sulfat kislota - og`ir, moysimon qaynaydigan suyuqlik, suv bilan har qanday nisbatan aralashadi va bunda ko`p miqdorda issiqlik chiqadi. Konsentrlangan sulfat kislotaning 0 0 S.dagi solishtirma og`irligi 1,85 g/sm 3 ga teng, 304 0 S.da qaynaydi va +10 0 S da muzlaydi. Sulfat kislota moysimon bo`lgani uchun u ba`zan kuporos moyi deb ham ataladi. Bu nom temir ko`porosi qattiq qizdirilib, sulfat kislota hosil qilingan vaqtdan beri saqlanib kelmoqda. Sulfat kislota dastlab XVIII asrlarda olina boshlangan (oldingi sahifalarga qarang). U vaqtda temir ko`porosini termik qayta ishlab sulfat kislota olinar edi. Hozirgi vaqtda sulfat kislota, asosan ikki usulda: nitroza va kontakt usullari bilan olinadi. Nitroza usuli 200 yildan ko`proq vaqtdan beri ma`lum bo`lib, kontakt usuli esa XIX asrning oxiri va XX asrning boshlarida sanoat tomonidan o`zlashtirildi va nitroza usulini siqib chiqarmoqda. Ikkala usulda ham avval oltingugurtdan yoki oltingugurtli birikmalardan sulfid angidrid olinadi, so`ngra bu gaz sulfat kislotasiga aylantiriladi. Buning uchun sulfid angidridni kislorod ishtirokida oksidlab, sulfat angidridga o`tkaziladi. Bu jarayonni tezlashtirish maqsadida katalizatorlardan foydalaniladi. Katalizator sifatida azot oksidlari (sulfat kislotadagi eritmasi) ishlatilsa nitroza usuli, qattiq katalizatorlar ishlatilsa kontakt usuli ( V2O5 bilan kontakti) hisoblanadi. Nitroza usulida oksidlanish, asosan, suyuq muhitda va to`ldirgichli minerallarda olib boriladi. SHuning uchun ko`pincha bu usul minorali usul deb yuritiladi. Bunday usul bilan suyultirilgan 70-77%.li, hamda turli qo`shimchalar aralashgan sulfat kislota olinadi, u asosan mineral o`g`itlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Kontakt usulda sulfat kislota olishda qattiq katalizatorlar ishlatiladi, hozir bunday usulda sulfat kislota ishlab chiqarish ancha takomillashgan bo`lib, olinayotgan kislota juda toza va konsentrasiyasi yuqori bo`ladi. Kontakt usulida ishlab chiqarilayotgan sulfat kislotaning tannarxi nitroza usulidagiga qaraganda bir oz qimmat bo`lishiga qaramasdan, hozir MDH da ishlab chiqarilayotgan sulfat kislotaning 70% i kontakt usuli bilan olinadi. Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun xom-ashyo tug`ma (yombi) oltingugurt, metall kolchedanlari, rangli metallurgiyani chiqindi gazlari, vodorod sulfid tutgan gazlar, neft, toshko`mir tarkibidagi oltingugurtli birikmalar, sulfat kislota tuzlari (sulfatlar) bo`lishi mumkin. Bulardan sulfid angidrid olish uchun eng yaxshi xom-ashyo oltingugurt bo`lib, u tarkibida oltingugurt bo`lgan minerallarni termik qayta ishlash natijasida ( +113 0 S da suyuqlanadigan modda bo`lgani uchun u tezda suyuqlanib mineraldan ajralib chiqadi) hosil bo`ladi. Oltingugurtni qazib olishning samarali usuli oltingugurt konlariga o`ta qizdirilgan suv yuborib, oltingugurtni eritishga asoslangan. Quduqqa o`ta qizdirilgan (165-170 0 S) suv bug`i va havo aralashmasi yuborish, hamda suyuqlangan oltingugurtni er yuzasiga chiqarish uchun uchta nay joylashtiriladi. Ma`dandagi oltingugurtni miqdori bo`yicha ular boy (25% dan ko`proq), o`rtacha (10-25%) va kambag`al (5-10%) larga bo`linadi. Ularga zararli bo`lgan aralashmalar - gips, bitum, mqshg`yak, selen aralashgan bo`ladi. SHuning uchun qazib chiqarilgan oltingugurt boyitish fabrikalarida ishlanib tozalanadi. Dunyodagi oltingugurtning eng ko`p qismi, vulqonli oltingugurtdir (CHili, YAponiya, Filipin), tug`ma (yombi) oltingugurti bor bo`lgan mamlakatlar - AQSH, Kanada, Polsha, Meksika, Iroq hisoblanadi. Oltingugurt havoda oson yonib oksidlar hosil qiladi: S+O2( SO2. Bu gazning tarkibida 10-15% chang, 6-11% kislorod va 79% azotdan iborat. Reaksiyaga kirishadigan moddalar ikki xil fazada bo`lgani uchun reagentlarning kontakt yuzasini oshirish maqsadida suyultirilgan oltingugurt issiqxona ichida changlatiladi va kontakt vaqtini oshirish uchun bo`sh issiqxona ichiga to`siqlar o`rnatilib aralashmani reaksion yo`li o`zaytiriladi. Sulfid angidridi juda yuqori haroratda (140 0 S) issiqxona ichidan chiqariladi va keyingi bosqich gazini SO2 ga aylantiriladigan kontakt qurilmaiga kirmasidan oldin tiklovchi - qozonlariga yuborilib, uning issiqligidan foydalaniladi. Bu usul bilan olingan oltingugurt (IV)- oksid gazi ancha toza bo`lgani uchun uni tozalashni hojati yo`q. Respublikamizda yombi oltingugurt manbalari kam bo`lgani uchun sulfat kislota ishlab chiqarishda sof oltingugurt juda kam ishlatiladi. SHuning uchun undan, asosan, rezina, sun`iy tolalar, gugurt, tutunli porox (rangli raketa), dorivor moddalar va boshqa mahsulotlar olishda va qishloq xo`jalik zararkunandalariga qarshi kurishishda foydalaniladi. Oltingugurtni manbalari sifatida tabiiy gazlarni olsak, ularda oltingugurt vodorod sulfid ko`rinishida mavjud. Mamlakatimizda yoqilg`ining bu turi etarli zahira miqdoriga ega. Bunday tabiiy nordon gazlar MDH, AQSh, Farangiston, Olmoniya, Yaqin Sharqda va Venesuelada ham mavjud. Neftlarda esa 1% dan 5% gacha erigan oltingugurt bo`lishi mumkin. Bular og`ir neftlar deb hisoblanadi va ular AQSH, Kanada, MDH, Saudiya Arabistonida tarqalgan. Tabiiy gazlar va neftlardan olingan oltingugurt tiklangan, qaytarilgan yoki regenerasiya qilingan oltingugurt deb nomlanadi va juda katta tozalikka, kichik tannarxga ega bo`ladi. Birinchi navbatda oltingugurt (VI) - oksidi yuqoridan sachratib berilgan sulfat kislotasida eriydi, so`ngra kislota tarkibidagi suv bilan ta`sirlashadi. n1 da oleum hosil bo`ladi. Rasm. Adsorbsiyalash jarayoning prinsipial sxemasi. 1-gaz haydash qurilmasi; 2-issiqlik almashtirgichlar; 3-kontakt qurilmasi. Eng yaxshi yutish qobiliyatiga ega bo`lgan sulfat kislotasini konsentrasiyasi 98,3%. konsentrasiya undan pastroq yoki balandroq bo`lishi yutish kamayadi va suv bilan to`qnashishi gaz fazada kislotali tuman hosil bo`lishi bilan sodir bo`ladi. Kislotali tumanlardan tozalash ancha murakkab ish olib uni amalga oshirish uchun ho`l elektrFiltrlar qo`llaniladi. Agar shunday choralar amalga oshirilmasa, ular atmosferaga chiqib ketib, kislotali yomg`irlarni hosil qiladi. Kislotali yomg`irlar esa sanoat jarayonlariga, binolarga, odamlarga, o`simlik va hayvonlarga salbiy ta`sir etadi. Sulfat kislotasini kontakt usulida ishlash katta masshtabli, uzluksiz, mexanizasiyalashgan holda ishlab chiqariladi. Hozirda kontaktlash sexlarni to`la almashtirishga o`tilayapti. Ishlab chiqarish jarayonlarini loyihalash va oldindan hisoblash ancha mushqo`l ish va kimyogar texnologlardan jarayonni har tomonlama yaxshi bilishini talab qiladi. Buni yorqin misoli sulfat kislota ishlab chiqarishda quyida gaz hosil qilish va kontaktlashni moddiy balansini va sarflash koeffisientlarini tuzishdir. Ma`ruzani o`zlashtirish sinov savollari: 1. Sanoatda qanday navli sulfat kislota ishlab chiqariladi? 2. Sulfat kislota qaysi sohalarda ishlatiladi? 3. Sulfat kislotasining qanday fizik-kimyoviy xossalarini bilasiz? 4. Sulfat kislota sanoatda necha xil usulda olinadi? 5. Nitroza usulining mohiyati nimadan iborat? 6. Nitroza usuli bilan kontakt usuli o`rtasida qanday umumiylik va farqlar bor? 7. Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun qanday xom-ashyolar zarur? 8. Sulfat kislota ishlab chiqarish qaysi kimyoviy jarayonlarga asoslangan? 9. Sulfat kislota ishlab chiqarishning asosiy qurilmalari qaysi? 10. Sulfat kislota ishlab chiqarishning texnologik sxemasini tavsifini bilasizmi?

4- Mavzu: Sulfat kislota ishlab chiqarish Reja: 1. Sulfat kislota va uning xossalari,ahamiyati. 2. Sulfat kislotasini ishlab chiqarish: a) minora usuli; b) kontakt usuli. Tayanch iboralar: ko`poros moyi, nitroza va kontakt usullari, kontakt qurilmai, kislotali tuman, ishlab chiqarishning moddiy balansi. Sulfat kislota (H2SO4) kimyo sanoatini ko`p tonnalik asosiy mahsulotlaridan biridir. MDH da yiliga 26 mln. tonnaga, dunyo miqyosida 150 mln. tonnaga yaqin sulfat kislota ishlab chiqariladi. U kuchli kislotalar qatoriga kiradi va shu bilan birga eng arzonlardan biridir. Sanoatda bir necha nav sulfat kislota chiqariladi. va ular o`zaro konsentrasiyasi va aralashmalari bilan bir-biridan farqlanadi. Asosiy qismi texnik kontakt kislota (sulfat kislotaning miqdori 92,5%), aralashmalarini miqdori kam bo`lgan akqumulyator kislotasi (92-94%), oleum (SO3-24%) va minora usulda olingan kislota. Sulfat kislota xalq xo`jaligining hamma tarmoslarida keng sollaniladi va uning ishlab chiqarish miqdori uzluksiz ortib bormokda. Sulfat kislota mineral o`g`itlar - superfosfat va ammoniy sulfat ishlab chiqarishda aynissa ko`p ishlatiladi. Masalan,suvsiz bir tonna superfosfat (ftorapatitdan) olish uchun 600 kg 65% li sulfat kislota sarflanadi. Umumiy ishlab chiqariladigan hamma sulfat kislotaning yarmi mineral o`g`itlar ishlab chiqarish uchun sarflanadi. Suyuq yoqilg`ilarni qayta ishlash, ya`ni kerosin, parafin, surkov moylari hamda, to`yinmagan uglevodorodlarni oltingugurtli birikmalardan tozalashda ko`p miqdorda sulfat kislota ishlatiladi. Sulfat kislota ko`pgina organikm sintezlarda keng qo`llaniladi. Masalan,organik birikmalarni sulfatlab sulfokislotalar, ionitlar, turli bo`yoqlar olinadi. Bundan tashqari, sulfat kislota nitrolash reaksiyasi bilan nitrobenzol, nitrosellyuloza va nitrogliserin olishda suvni tortib oluvchi birikma sifatida ishlatiladi. Sulfat kislota suv bilan shiddatli birikadi. U organik birikmalarni parchalaydi. Suvsiz sulfat kislota (monogidrid) sulfat kislota - og`ir, moysimon qaynaydigan suyuqlik, suv bilan har qanday nisbatan aralashadi va bunda ko`p miqdorda issiqlik chiqadi. Konsentrlangan sulfat kislotaning 0 0 S.dagi solishtirma og`irligi 1,85 g/sm 3 ga teng, 304 0 S.da qaynaydi va +10 0 S da muzlaydi. Sulfat kislota moysimon bo`lgani uchun u ba`zan kuporos moyi deb ham ataladi. Bu nom temir ko`porosi qattiq qizdirilib, sulfat kislota hosil qilingan vaqtdan beri saqlanib kelmoqda. Sulfat kislota dastlab XVIII asrlarda olina boshlangan (oldingi sahifalarga qarang). U vaqtda temir ko`porosini termik qayta ishlab sulfat kislota olinar edi. Hozirgi vaqtda sulfat kislota, asosan ikki usulda: nitroza va kontakt usullari bilan olinadi. Nitroza usuli 200 yildan ko`proq vaqtdan beri ma`lum bo`lib, kontakt usuli esa XIX asrning oxiri va XX asrning boshlarida sanoat tomonidan o`zlashtirildi va nitroza usulini siqib chiqarmoqda. Ikkala usulda ham avval oltingugurtdan yoki oltingugurtli birikmalardan sulfid angidrid olinadi, so`ngra bu gaz sulfat kislotasiga aylantiriladi. Buning uchun sulfid angidridni kislorod ishtirokida oksidlab, sulfat angidridga o`tkaziladi. Bu jarayonni tezlashtirish maqsadida katalizatorlardan foydalaniladi. Katalizator sifatida azot oksidlari (sulfat kislotadagi eritmasi) ishlatilsa nitroza usuli, qattiq katalizatorlar ishlatilsa kontakt usuli ( V2O5 bilan kontakti) hisoblanadi. Nitroza usulida oksidlanish, asosan, suyuq muhitda va to`ldirgichli minerallarda olib boriladi. SHuning uchun ko`pincha bu usul minorali usul deb yuritiladi. Bunday usul bilan suyultirilgan 70-77%.li, hamda turli qo`shimchalar aralashgan sulfat kislota olinadi, u asosan mineral o`g`itlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Kontakt usulda sulfat kislota olishda qattiq katalizatorlar ishlatiladi, hozir bunday usulda sulfat kislota ishlab chiqarish ancha takomillashgan bo`lib, olinayotgan kislota juda toza va konsentrasiyasi yuqori bo`ladi. Kontakt usulida ishlab chiqarilayotgan sulfat kislotaning tannarxi nitroza usulidagiga qaraganda bir oz qimmat bo`lishiga qaramasdan, hozir MDH da ishlab chiqarilayotgan sulfat kislotaning 70% i kontakt usuli bilan olinadi. Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun xom-ashyo tug`ma (yombi) oltingugurt, metall kolchedanlari, rangli metallurgiyani chiqindi gazlari, vodorod sulfid tutgan gazlar, neft, toshko`mir tarkibidagi oltingugurtli birikmalar, sulfat kislota tuzlari (sulfatlar) bo`lishi mumkin. Bulardan sulfid angidrid olish uchun eng yaxshi xom-ashyo oltingugurt bo`lib, u tarkibida oltingugurt bo`lgan minerallarni termik qayta ishlash natijasida ( +113 0 S da suyuqlanadigan modda bo`lgani uchun u tezda suyuqlanib mineraldan ajralib chiqadi) hosil bo`ladi. Oltingugurtni qazib olishning samarali usuli oltingugurt konlariga o`ta qizdirilgan suv yuborib, oltingugurtni eritishga asoslangan. Quduqqa o`ta qizdirilgan (165-170 0 S) suv bug`i va havo aralashmasi yuborish, hamda suyuqlangan oltingugurtni er yuzasiga chiqarish uchun uchta nay joylashtiriladi. Ma`dandagi oltingugurtni miqdori bo`yicha ular boy (25% dan ko`proq), o`rtacha (10-25%) va kambag`al (5-10%) larga bo`linadi. Ularga zararli bo`lgan aralashmalar - gips, bitum, mqshg`yak, selen aralashgan bo`ladi. SHuning uchun qazib chiqarilgan oltingugurt boyitish fabrikalarida ishlanib tozalanadi. Dunyodagi oltingugurtning eng ko`p qismi, vulqonli oltingugurtdir (CHili, YAponiya, Filipin), tug`ma (yombi) oltingugurti bor bo`lgan mamlakatlar - AQSH, Kanada, Polsha, Meksika, Iroq hisoblanadi. Oltingugurt havoda oson yonib oksidlar hosil qiladi: S+O2( SO2. Bu gazning tarkibida 10-15% chang, 6-11% kislorod va 79% azotdan iborat. Reaksiyaga kirishadigan moddalar ikki xil fazada bo`lgani uchun reagentlarning kontakt yuzasini oshirish maqsadida suyultirilgan oltingugurt issiqxona ichida changlatiladi va kontakt vaqtini oshirish uchun bo`sh issiqxona ichiga to`siqlar o`rnatilib aralashmani reaksion yo`li o`zaytiriladi. Sulfid angidridi juda yuqori haroratda (140 0 S) issiqxona ichidan chiqariladi va keyingi bosqich gazini SO2 ga aylantiriladigan kontakt qurilmaiga kirmasidan oldin tiklovchi - qozonlariga yuborilib, uning issiqligidan foydalaniladi. Bu usul bilan olingan oltingugurt (IV)- oksid gazi ancha toza bo`lgani uchun uni tozalashni hojati yo`q. Respublikamizda yombi oltingugurt manbalari kam bo`lgani uchun sulfat kislota ishlab chiqarishda sof oltingugurt juda kam ishlatiladi. SHuning uchun undan, asosan, rezina, sun`iy tolalar, gugurt, tutunli porox (rangli raketa), dorivor moddalar va boshqa mahsulotlar olishda va qishloq xo`jalik zararkunandalariga qarshi kurishishda foydalaniladi. Oltingugurtni manbalari sifatida tabiiy gazlarni olsak, ularda oltingugurt vodorod sulfid ko`rinishida mavjud. Mamlakatimizda yoqilg`ining bu turi etarli zahira miqdoriga ega. Bunday tabiiy nordon gazlar MDH, AQSh, Farangiston, Olmoniya, Yaqin Sharqda va Venesuelada ham mavjud. Neftlarda esa 1% dan 5% gacha erigan oltingugurt bo`lishi mumkin. Bular og`ir neftlar deb hisoblanadi va ular AQSH, Kanada, MDH, Saudiya Arabistonida tarqalgan. Tabiiy gazlar va neftlardan olingan oltingugurt tiklangan, qaytarilgan yoki regenerasiya qilingan oltingugurt deb nomlanadi va juda katta tozalikka, kichik tannarxga ega bo`ladi. Birinchi navbatda oltingugurt (VI) - oksidi yuqoridan sachratib berilgan sulfat kislotasida eriydi, so`ngra kislota tarkibidagi suv bilan ta`sirlashadi. n1 da oleum hosil bo`ladi. Rasm. Adsorbsiyalash jarayoning prinsipial sxemasi. 1-gaz haydash qurilmasi; 2-issiqlik almashtirgichlar; 3-kontakt qurilmasi. Eng yaxshi yutish qobiliyatiga ega bo`lgan sulfat kislotasini konsentrasiyasi 98,3%. konsentrasiya undan pastroq yoki balandroq bo`lishi yutish kamayadi va suv bilan to`qnashishi gaz fazada kislotali tuman hosil bo`lishi bilan sodir bo`ladi. Kislotali tumanlardan tozalash ancha murakkab ish olib uni amalga oshirish uchun ho`l elektrFiltrlar qo`llaniladi. Agar shunday choralar amalga oshirilmasa, ular atmosferaga chiqib ketib, kislotali yomg`irlarni hosil qiladi. Kislotali yomg`irlar esa sanoat jarayonlariga, binolarga, odamlarga, o`simlik va hayvonlarga salbiy ta`sir etadi. Sulfat kislotasini kontakt usulida ishlash katta masshtabli, uzluksiz, mexanizasiyalashgan holda ishlab chiqariladi. Hozirda kontaktlash sexlarni to`la almashtirishga o`tilayapti. Ishlab chiqarish jarayonlarini loyihalash va oldindan hisoblash ancha mushqo`l ish va kimyogar texnologlardan jarayonni har tomonlama yaxshi bilishini talab qiladi. Buni yorqin misoli sulfat kislota ishlab chiqarishda quyida gaz hosil qilish va kontaktlashni moddiy balansini va sarflash koeffisientlarini tuzishdir. Ma`ruzani o`zlashtirish sinov savollari: 1. Sanoatda qanday navli sulfat kislota ishlab chiqariladi? 2. Sulfat kislota qaysi sohalarda ishlatiladi? 3. Sulfat kislotasining qanday fizik-kimyoviy xossalarini bilasiz? 4. Sulfat kislota sanoatda necha xil usulda olinadi? 5. Nitroza usulining mohiyati nimadan iborat? 6. Nitroza usuli bilan kontakt usuli o`rtasida qanday umumiylik va farqlar bor? 7. Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun qanday xom-ashyolar zarur? 8. Sulfat kislota ishlab chiqarish qaysi kimyoviy jarayonlarga asoslangan? 9. Sulfat kislota ishlab chiqarishning asosiy qurilmalari qaysi? 10. Sulfat kislota ishlab chiqarishning texnologik sxemasini tavsifini bilasizmi?