СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1934 года по МПК C01B17/86 

Предлагаемый способ получения серной кислоты с помощью окислов азота без применения свинцовых камер заключается в создании условий быстрого окисления сернистой кислоты и осуществляется при посредстве упрощенной установки, состоящей из одной денитрирующей башни, одной производящей башни и одной или, в случае нужды, двух или трех поглотительных башен. Быстрота окисления достигается тем, что в производящую башню впускают крепкую нитрозу, а если нитроза слабая, то значительные ее количества, обеспечивающие по возможности полное окисление SO₂ уже в производящей башне при незначительном выделении окислов азота из нитрозы. Вследствие этого нитроза выходит из реакционного пространства, заключая в себе еще не менее 25% первоначального содержания нитрозы во впущенной в производящую башню кислоте. Процесс протекает особенно успешно при значительном уменьшении количества затрачиваемой нитрозы, если применяемая аппаратура, состоящая предпочтительно из башен или башнеподобных аппаратов, имеет вполне определенные размеры в высоту и в поперечных сечениях, и применяется особенно пригодный материал для заполнения внутреннего пространства башен. При этом условии образуется по меньшей мере тройное количество серной кислоты в 60° , на одну часть азотной кислоты 36° соответствующей выделенным окислам азота. Поперечное сечение аппаратов следует выбирать в зависимости от материала, заполняющего внутреннее пространство аппаратов, и с таким расчетом, чтобы сопротивление составляло не менее мм и не более 6 мм высоты водяного столба на каждый метр высоты аппарата, высота же резервуаров определяется величиною поперечного сечения и может составлять до 18 м, а в некоторых случаях и еще больше; поперечное же сечение башен устанавливают по крайней мере в 20 м². На всякий случай следует выбирать размеры аппаратов таким образом, чтобы одной производящей башни было достаточно для полного или почти полного окисления сернистого газа в серную кислоту. Остающиеся количества сернистого ангидрида должны быть настолько малы, чтобы резервуар, следующий за производящею башнею, мог играть роль поглотительной башни. Для вычисления площади поперечного сечения башни при заданной величине кусков угля или другого материала, служащего для набивки, необходимо принять во внимание количество газа, проходящего сквозь аппарат. Величина поперечного сечения и размеры проходных отверстий между кусками набивки должны быть выбраны соответственно количеству газа с тем расчетом, чтобы было соблюдено вышеуказанное сопротивление, равное давлению водяного столба от до 6 мм. Полезная высота, т.е. высота, заполненная набивкой, должна определяться в зависимости от требующегося полного объема и поперечного сечения башни. Так, например, для количества газов в 500000 м³ в сутки при средней температуре около 50° требуется полезный объем заполненного набивкой пространства в 4900 м³, и если башня имеет диаметр 15 м, т.е. поперечное сечение около 150 м³, то потребуется общая полезная высота заполненного набивкой пространства около 27 м. Эти 27 м можно распределить на три или четыре или в крайнем случае на две башни. В общем, как правило, высота может быть тем меньше, чем больше поперечное сечение аппаратуры. Выбирая большое сечение, можно сэкономить на высоте аппаратов, что выгодно как в отношении стоимости постройки, так и в отношении обслуживания. Сумма полезных высот отдельных башен или резервуаров, служащих собственно для производства кислоты и для поглощения окислов азота, может быть сведена всего к 8 м; однако, высота эта может быть доведена и до 50 м и выше. Большая высота представляет то преимущество, что получается более длинный путь для газов при повышенной скорости движения газов.

Благодаря этому газ чаще приходит в соприкосновение со стекающей жидкостью, т.е. реакция оканчивается скорее. Из практических соображений поперечные сечения продукционного резервуара и поглотительных резервуаров делаются одинаковыми, и набивка их делается из одинакового материала и из зерен одинаковой крупности. Однако, поперечное сечение производящей башни при одинаковом характере набивки может быть меньше сечения поглотительных резервуаров, или же при одинаковом сечении иметь набивку из более мелких зерен. В этом случае увеличивается скорость и получается большее трение в реакционном пространстве.

Крепость применяемых кислот может колебаться от 55 до 62° , но рекомендуется крепость от 58 до 60°.

Кроме денитрирующей башни, которая должна быть рассчитана на полную денитрацию вырабатываемой в течение дня кислоты, только одна производящая башня будет показывать уменьшение процента содержащейся нитрозы, тогда как все последующие башни будут показывать увеличение содержания нитрозы. Размеры и конструкцию денитрирующей башни лучше всего рассчитать таким образом, чтобы она была в состоянии денитрировать, кроме ежедневно производимой порции, еще добавочные количества нитрозил - серной кислоты. Чем выше количество этой денитрируемой кислоты, тем выгоднее будет работать производящая башня, тем меньше окислов азота требуется выделять и тем больший процент нитрозы будет содержать кислота, вытекающая из производящей башни. Но количество нитрозы, денитрируемой в денитрирующей башне, имеет также предельную величину, которую нужно считать достигнутой, когда количество выделенных окислов азота, отнесенное к крепости азотной кислоты 36° , составляет одну треть по отношению к количеству выработанной серной кислоты, имеющей крепость 60° . В качестве поглотительной башни можно во многих случаях ограничиться одной башней или башнеподобным аппаратом. В общем же лучше установить две такие башни.

Если представляется возможность денитрировать в денитрирующей башне, большие количества нитрозы, то выгодно выбрать такую систему циркуляции, при которой кислота, за выделением части ее для денитрования в денитрирующей башне, поступает в последнюю поглотительную башню, откуда направляется в предпоследнюю такую же башню и третью с конца, после чего в производящую башню и т.д. В случае же, если поглотительные и производящая башни потребуют большего количества циркулирующей кислоты, чем может дать денитрирующая башня после отделения выработанной кислоты, то в каждую из этих башен добавляют некоторое количество кислоты, которое, по стекании кислоты из башни, снова возвращают в ту же башню, тогда как кислоту из денитрирующей башни после поступления ее в последнюю поглотительную башню проводят через всю систему до производящей башни включительно. Если денитрирующая башня может денитрировать большее количество кислоты, чем требуется для вырабатываемой кислоты, то излишнее количество направляется в последнюю башню или резервуар. В том случае, если кроме производящей башни имеется только один поглотительный резервуар, газы, выходящие из производящей башни, выгоднее направлять в верхнюю часть поглотительного резервуара для того, чтобы их теплота нагревала в первую очередь охлажденную кислоту, что способствует лучшему поглощению окислов азота. В том случае, если в переработку поступают неочищенные газы, перед денитрирующей башней или между нею и производящей башней помещают одну или несколько промывающих башен.

Особенно выгодное действие установки получается тогда, когда газовый поток разделяется на много мелких струй, что достигается набивкою кусков величиной в 3 см и менее. При такой набивке поток газа разделяется на большое число мелких струй, проникающих через набивку и благодаря этому приходящих в тесное соприкосновение с циркулирующей жидкостью, распределяющеюся тонким слоем по поверхности кусков набивки.

1. Способ получения серной кислоты при помощи одной только производящей башни, отличающийся тем, что в производящей башне работу ведут с крепкой нитрозой или большим количеством слабой нитрозы таким образом, что вытекающая из нее кислота содержит не менее 25% первоначального содержания нитрозы входящей в башню кислоты, в следующей же поглотительной башне содержание нитрозы уже увеличивается, с целью образования по меньшей мере тройного количества серной кислоты в 60° на одну часть азотной кислоты 36° , соответствующей выделенным окислам азота.

2. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что кислоту из производящей башни, по выделении части ее для денитрирования в денитрирующей башне, отводят для орошения последней поглотительной башни, затем второй и третьей с конца и, наконец, производящей башни и т.д.

3. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что в случае полного денитрирования всей кислоты в денитрирующей башне денитрованной кислоты недостаточно для орошения поглотительных башен, в каждую из этих башен добавляют некоторое количество кислоты, которое по стекании кислоты из башни снова возвращают в ту же башню, тогда как кислоту из денитрирующей башни, после поступления ее в последнюю поглотительную башню, проводят через всю систему до производящей башни включительно.

4. Прием выполнения способа по пп. 1-3, отличающийся тем, что сопротивление газу в производящей и поглотительных башнях устанавливают от до 6 мм водяного столба на каждый метр высоты башни.

5. Прием выполнения способа по пп. 1-4, отличающийся тем, что сечение башен устанавливают по крайней мере в 20 м².

6. Прием выполнения способа по пп. 1-5, отличающийся тем, что башни заполняют мелочью диаметром в 30 мм и меньше.