Sulfat kislota ishlab chiqarishning kontakt usuli

100% li sulfat angidrid va konsentrlangan oleum olish. Yuqori konsentratsiyali 100% li sulfat angidrid yuqori kimyoviy faollikka ega va turli xil texnologik jarayonlarda sulfat kislota va oleum o‘rnida ishlatiladi. Shuningdek, sulfat angidriddan reaktiv sulfat kislota olinadi.
100% li sulfat angidrid ishlab chiqarishda quyidagi usullar qo‘llaniladi:

1. 
   O‘txona gazlari bilan qizdiriladigan jihozlarda odatdagi 20% li yoki yuqori konsentratsiyali oleumdan SO₃ ni haydash.
   
2. 
   100% li sulfit angidridni katalizator yordamida kislorod bilan oksidlash.
   
3. 
   Kontakt bo‘linmasiga keladigan gazlar issiqligidan foydalangan holda kontakt zavodlarining absorbsiya bo‘linmasida aylanuvchi oleumdan SO₃ ni haydash.
   

4.21-rasmda kontakt zavodlarida 100% li sulfat angidrid olish uchun qurilmaning tasviri ko‘rsatilgan.

Tarkibida SO₃ bo‘lgan qaynoq gaz kontakt bo‘linmasidan issiqlik almashtirgich-bug‘latgich 1 ning quvurlararo bo‘shlig‘i orqali uzatiladi, undagi quvurlar orqali esa isssiqlik almashtirgich 2 da oldindan qizdirilgan oleum uzatiladi. So‘ngra sovutilgan gaz kontakt tizimining odatdagi sxemasi bo‘yicha absorbsiyaga yuboriladi.

4.21 – rasm. 100% li sulfat angidrid olish uchun qurilma tasviri:
1 – issiqlik almashtirgich-bug‘latgich; 2 – oleumli issiqlik almashtirgich; 3 – sulfat angidrid kondensatori; 4 – suyuq sulfat angidrid yig‘gichi; 5 – issiq suv olish uchun rezervuar.

Bug‘latgichdan chiqadigan sulfat angidrid miqdori kamaytirilgan qaynoq oleum issiqlik almashtirgich 2 ga tushadi, u yerda absorbsion bo‘linmadan uzatilgan oleumga issiqligini uzatadi, so‘ngra esa birinchi (oleumli) absorberning yig‘gichiga uzatiladi, u yerda yana dastlabki konsentratsiyasigacha sulfat angidrid bilan to‘yinadi. Oleumni qizdirilishidan hosil bo‘ladigan gaz holatdagi sulfat angidrid kondensator 3 ga so‘rib olinadi, u yerga yig‘gich 4 dan suyuq SO₃ tushadi. Yig‘gich suvli niqob bilan jihozlangan, unga rezervuar 5 dan qaynoq bug‘ bilan 30-40^OC gacha isitilgan suv keladi. Bu esa sulfat angidridning muzlashi va kristallanishidan saqlaydi. Shuni ham ta’kidlash lozimki, texnik kristall sulfat angidrid qizdirilganda u suyuqlanmasdan to‘g‘ridan-to‘g‘ri gaz holatiga aylanadi (sublimatlanadi).

Yuz foizli sulfat angidrid xona haroratidayoq (16,8^OC) kristallanadi, shuning uchun uning olinishi va tashilishi ko‘pgina qiyinchiliklar bilan bog‘liqdir va ko‘pgina hollarda uning o‘rniga 65% SO₃(erkin) bo‘lgan yuqori konsentratsiyali oleum qo‘llaniladi. Bunday oleumning kristallanish harorati birmuncha past (0^OC) dir. Yuqori konsentratsiyali oleum texnik oleumni yuqoridagi ko‘rsatilgan usullardan biri bo‘yicha olingan gaz holatdagi 100% li SO₃ bilan to‘yintirish orqali tayyorlanadi.
Odatdagi sharoida texnik sulfat angidrid qotish jarayonida o‘z-o‘zidan polimerlanadi. Shundan so‘ng uni atmosfera bosimida qizdirish orqali suyuq holatga o‘tkazib bo‘lmaydi, vaholangki u to‘g‘ridan-to‘g‘ri bug‘lanadi. Shuning uchun sulfat angidrid polimerlanishini oldini olish maqsadida suyuq sulfat angidridga stabilizatorlar (B₂O₃, Na₂SO₄, KCrO₃ va boshqalar) qo‘shiladi. Ammo stabilizatorlar polimerlanishni sekinlashtiradi xolos va ayniqsa manfiy haroratda SO₃ kristallanishini oldini olishga qodir emasdir.
Stabilizator sifatida borat angidrid B₂O₃ keng ko‘lamda ishlatiladi. Tarkibida 99,6% SO₃ (qolgani namlik) bo‘lgan suyuq sulfat angidridga berk idishda SO₃ hisobidan quruq 0,7-1,0% borat angidrid qo‘shiladi (B₂O₃ ning namligi 0,3% dan ko‘p bo‘lmasligi kerak). Qo‘shimcha qo‘shilgandan so‘ng aralashma 60-70^OC gacha qizdiriladi va shu haroratda 3 soat ushlab turiladi.
Borat angidrid stabilizatori bo‘lgan suyuq sulfat angidrid uglerodli po‘latdan tayyorlangan idishda saqlanadi va xattoki qishda –30^OC da ham bir necha oygacha polimerlanmaydi.

Chiqindi gazlarini zararsizlantirish. Kontaktlanish darajasi 0,97 va absorbsiya to‘laligi 99,9% bo‘lganda sulfat kislotali tizimlar chiqindi gazlarining tarkibida 0,2% atrofida SO₂ (5 g/m³) va 0,007% atrofida SO₃ (0,3 g/m³), shuningdek ma’lum miqdordagi absorberdan chiqib ketadigan sulfat kislota tomchilari bo‘ladi. Yuqoridagi tarkibga ega bo‘lgan gazlardan sulfat kislota tomchilari tutib qolingandan so‘ng, gazlarni atmosferaga chiqaruvchi mo‘rili quvurning balandligi quyidagi empirik formula bilan ifodalanadi:

bu yerda: H – quvur balandligi, m; q – chiqindi gazdagi SO₂ miqdori, g/sek; v – SO₂ konsentratsiyasi aniqlanadigan balandlikdagi shamol tezligi, m/sek; c_max – yer sirtidagi atmosfera havosidagi SO₂ ning cheklangan konsentratsiyasi, mg/m³.
Agar bu formula bo‘yicha hisoblangan quvurning balandligi juda ham uzun bo‘lsa, u holda chiqindi gazlari qayta tozalanadi va shundan so‘ng quvur orqali atmosferaga chiqarib yuboriladi.
Absorberlardan keyin gazdan kislota tomchilarini ajratib olish uchun turli tomchi ushlagich qurilmalar o‘rnatiladi. To‘ldirgichli, ammo kislota suyuqligi taqsimlanmaydigan monogidratli absorber o‘lchamidagi minora shaklidagi tomchi ushlagichlar keng tarqalgandir. Kislota tomchilari to‘ldirgichlarda ushlanib qoladi va minoraning pastki qismiga oqib tushadi, kislota u yerdan monogidratli absorberdagi yig‘gichga chiqarib olinadi. Ayrim korxonalarda monogidratli absorberlarning yuqori qismidagi suyuqlik taqsimlanmaydigan to‘ldirgichli qatlami tomchi ushlagich vazifasini bajaradi.
Chiqindi gazlarini SO₂ dan tozalash to‘ldirgichli minoralarda amalga oshiriladi, u yerda sulfit angidrid soda eritmasiga yuttiriladi. Bunda hosil bo‘ladigan natriy bisulfit ishlab chiqarish korhonasining mahsuloti hisoblanishi mumkin.


4.22-rasm. Changlatuvchi turdagi jihoz (CHTJ):
1 – taqsimlash qutisi; 2 – changlatuvchi konus; 3 – silindr o‘zagi; 4 – silindr
o‘zagidagi tirqishlar; 5 – absorbsiya kamerasi; 6 – separator qurilmasi.

Chiqindi gazlaridagi sulfit angidrid bisulfitli minoralarda tutib qolinishi qiyin bo‘lgan tuman hosil qiladi. Shuning uchun gazlar ho‘l elektrofiltrlarga yuboriladi. Bisulfitli minoradan va elektrofiltrdan o‘tgan gazlardan ham sulfat kislota tomchilari ajratiladi.

SO₂ ning absorbenti sifatida ammiakli suv ham ishlatiladi, lekin bunda gazdan sulfit angidridni yuttirish changlatuvchi turdagi jihoz (CHTJ) larda amalga oshiriladi (4.22-rasm). Unda konusdan 20-25 m/sek tezlikda chiqadigan suyuqlik tozalanadigan gaz oqimi bo‘yicha changlatiladi.

Yuqori sifatli sulfat kislota olish. Sulfat kislotaning asosiy miqdori (80% dan ko‘p qismi) texnik kontaktli va minorali kislota tarzida olinadi. Sulfat kislotaning toza navlariga to‘g‘ri keladigan nisbiy ulushi ham keyingi paytlarda ortib bormoqda. Sulfat kislotaning toza navlari akkumulyator kislotasi va reaktiv sulfat kislota tarzida ishlab chiqariladi.

4.23-rasmda akkumulyator kislotasi ishlab chiqarish uchun qurilma tasviri ko‘rsatilgan. Bunday qurilma monogidrat absorber 2, ikkita tomchi ushlagich 1 va 3 (absorber boshida va oxirida) va yordamchi jihozlardan iborat alohida absorbsiya tizimi ko‘rinishida bo‘ladi.

4.23- rasm. Akkumulyator sulfat kislotasi ishlab chiqarish sxemasi:
1,3 – tomchi ushlagichlar; 2 – akkumulyator kislotasi olish uchun monogidratli absorber; 4 – suyuqlik taqsimlanadigan sovutgichlar; 5 – aylanma akkumulyator kislotasining yig‘gichi; 6 – nasoslar; 7 – akkumulyator kislotasini chiqarib yuborish yig‘gichlari.

Kislotaga sulfat angidridning absorbsiyalanishi natijasida kislota konsentratsiyasi ortib borishi bilan maxsus jihozda olinadigan distillangan suv bilan suyultiriladi. Akkumulyator kislotasining sifatini oshirish uchun bu qurilmalarga yuqori quvvatli suyuqlik taqsimlanadigan sovutgichlar 4 o‘rnatiladi, uning quvurlarida kislota kichik tezlik bilan aralashadi, buning hisobiga quvurlarning korroziyasi sekinlashadi. Bu maqsadda sovutgich quvurlari ferrosilisiddan tayyorlanadi, yig‘gich va oraliq idishlar esa kislotabardosh materiallar bilan himoyalanadi.

Reaktiv sulfat kislotasi 100% li sulfat angidridni suv bilan suyultirib olinadi. Reaktiv sulfat kislotasini sulfat kislotali tizimlar kontakt bo‘linmasidan keladigan gazlardan ham olinadi. U holda barbotajli (yoki skrubberli) absorber bilan jihozlangan kichik absorbsiya qurilmasi va tegishli filtrlar o‘rnatiladi (4.24-rasm). Bunday qurilmalarning barcha jihozlari kislotabardosh materiallar yoki emallangan cho‘yandan tayyorlanadi.

4.24-rasm. Reaktiv sulfat kislota ishlab chiqarish sxemasi:
1 – oleumli absorber gaz o‘tkazgichi; 2 – gaz filtri; 3 – barbotajli absorber;
4 – SO₂ purkash absorberi; 5 – suv bug‘i kondensatori; 6 – havo filtri.