СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИ ЧИСТОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1935 года по МПК C01B17/765 

Получение химически чистой серной кислоты из олеума осуществляется нагреванием последнего в специальных ретортах до 250-270°; при этой температуре выделяете SO₃, который охлаждают до жидкости, затем его снова возгоняют в платиновых абсорберах и поглощают серной кислотой (95-98%-й).

Предлагаемый способ получения химически чистой серной кислоты имеет целью упрощение и удешевление применяемого до сих пор оборудования, а также, за счет дорогого сырья и топлива, снижение себестоимости готовой продукции.

Настоящий способ для своего выполнения требует простой аппаратуры, а именно:

Фильтр 1 из керамики, с колосниковой решеткой внутри, на которой расположена фильтрующая масса, состоящая из смеси раздробленных стекла и кварца с величиной кусков не меньше 5-20 мм. Перед загрузкой фильтрующей массы в фильтр кварц и стекло тщательно промывают дистиллированной водой. Внизу фильтра имеются керамиковый штуцер а, соединенный с железным газоходом б, по которому поступает газ из холодильника контактной установки в фильтр. Верх плотно закрыт керамиковой крышкой. В центре крышки имеется штуцер , соединенный с кварцевым газоходом , по которому газ поступает в первый абсорбер.

Поглотительную систему 2 из двух кварцевых абсорберов А и Б, установленных уступами один выше другого. Абсорбера помещены в железные холодильники, имеющие форму цилиндрического сосуда. Вода, идущая на охлаждение кислоты в холодильник, поступает сверху. Верх абсорбера плотно закрыт кварцевой крышкой. В крышке вверху имеется три штуцера , е и з. Штуцеры и е соединены с газоходами для входа и выхода газа.

Через штуцер з проходит почти до дна изогнутая кварцевая трубка, по которой поступает дистиллированная вода и из второго абсорбера кислота для разбавления кислоты в первом абсорбере.

Через штуцер , расположенный в центре крышки, в абсорбер помещен кварцевый зубчатый колокол ж; через последний газ поступает на абсорбцию.

Для увеличения поверхности соприкосновения газа с кислотой каждый зуб колокола у своего основания имеет отверстие Д, равное 2-3 мм. Штуцер е соединен с кварцевым газоходом u, по которому идет газ из первого абсорбера для окончательного поглощения второй.

В боковой части абсорбера на 15 25 мм колокола имеется U-образная кварцевая трубка к, по ней кислота из абсорбера поступает в аппарат для продувки. Устройство второго абсорбера аналогично устройству первого (см. чертеж).

Аппарат 3 для продувки кислоты воздухом - кварцевый, устанавливаемый ниже первого абсорбера. Для нагревания он помещен в железную паровую баню. Верх аппарата закрыт кварцевой крышкой. В крышке имеются три штуцера л, м и н. Через штуцер л от дырчатого кварцевого тройника, расположенного почти на дне аппарата, проходит кварцевая трубка, через последнюю поступает воздух для продувки кислоты. Штуцер м соединен с железной или стеклянной трубкой, по которой воздух вместе с сернистым газом выходит в атмосферу. Штуцер н соединен с кварцевой трубкой к, по ней из первого абсорбера кислота поступает на продувку от сернистого ангидрида. Внизу аппарата имеется кварцевый отвод с краном для слива готовой продукции в бутыли.

Для непрерывного действия системы требуются два аппарата.

Батарея 6 для осушки и очистки воздуха состоит из пяти двугорлых склянок, соединенных между собой стеклянными трубками. Первая склянка (пустая) предназначена для равномерной подачи воздуха. Ее включение в систему осуществляется стеклянной трубкой, идущей от источника воздуха. Эта склянка соединяется со второй, которая на своей высоты залита серной кислотой

Вводящая воздух трубка входит почти до дна. Третья склянка наполнена раздробленным стеклом и четвертая - асбестовым волокном; как раздробленное стекло, так и асбест служат для удаления брызгов серной кислоты, увлекаемых воздухом.

По выходе из склянки с волокнистый асбестом поставлена еще одна склянка, наполненная просеянным раздробленным стеклом, чтобы задерживать мелкие куски асбестового волокна, которые могут увлекаться воздухом.

Из последней склянки сухой и чистый воздух поступает в аппарат для удаления сернистого ангидрида из серной кислоты.

Брызгоуловитель 4 (железный), в боковой части имеющий железный штуцер, соединен с кварцевым газоходом о, по которому газ идет из второго абсорбера.

Второй штуцер соединен с железной трубой n; по ней отработанный газ выходит в атмосферу. Внутри брызгоуловителя имеется железная перегородка. Внизу предусмотрен отвод для слива конденсата.

Способ работы следующий. Для производства химически чистой серной кислоты требуется дестиллированная вода и газ, употребляемый в производстве технической серной кислоты контактным способом, имеющий обычно средний состав:

(предлагается нормальная очистка газа до контактных аппаратов от As и Se).

На анализ дестиллированной воды должно быть обращено особое внимание. Вода не должна содержать As, Cl, Fe, Са, Mg, взвешенных частиц и органических примесей.

Газ, содержащий примеси (главным образом соли железа, брызги технической серной кислоты, которые он увлекает механически) по специальному отводу из газохода, после ангидридного холодильника контактной установки, поступает в фильтр для очистки.

Серный ангидрид при нормальном давлении имеет точку перехода газообразной фазы в жидкую 45°, при 15° жидкость кристаллизуется. Нормальным режимом фильтра является диапазон 50-55°С. Эта температура поддерживается за счет тепла газа, выходящего из ангидридного холодильника. SO₃ серной кислотою в два последовательно соединенных абсорбера А и В.

Здесь происходят реакция соединения серного ангидрида с водой с выделением большого количества тепла, получается серная кислота с небольшим содержанием сернистой кислоты. Примесь последней объясняется присутствием в газах вследствие неполного контактирования в контактных аппаратах.

Наилучшее поглощение SO₃ происходит химически чистой серной кислотой, содержащей 97-98,5% H₂SO₄.

По мере закрепления кислоты через трубку с в абсорбер приливают дестиллированную воду.

Таким образом дестиллированная вода будет разбавлять серную кислоту, а серный ангидрид, поглощаясь, будет вновь ее закреплять.

Газ пропускают с такой скоростью, которая обеспечивает при данных условиях полное поглощение SO₃ в обоих абсорберах.

По мере закрепления кислоты во второй абсорбере ее разбавляют как и в первом абсорбере дестиллированной водой.

В абсорберах U-образные трубки расположены так, что уровни серной кислоты в них все время остаются постоянными, поэтому при наполнении второго абсорбера избыток кислоты через U-образную трубку р поступает в первый абсорбер, а из первого также через U-образную трубку к, в аппарат для продувки от SO₂, куда идет до тех пор, пока последний будет заполнен на своего объема.

Когда первый аппарат для продувки кислоты заполнен, помощью кранов переключают кислоту, выходящую из первого абсорбера, во второй аппарат.

Серную кислоту в первом аппарате разбавляют дестиллированной водой до 94-95% H₂SO₄, затем при температуре 55-70° продувают сухим и чистым очищенным в вышеописанной установке сжатым воздухом. Продувку надо вести при повышенной температуре, а именно при 50-70°, ибо опыты показали, что малые количества SO₂ при низкой температуре 15-20° выдуваются воздухом медленно (около 40 часов). Продувая при повышенной температуре серную кислоту через часа, удается полностью освободить ее от SO₂.

Конец продувки определяют пробою по ОСТу 361-12.

Отработанный газ из второго абсорбера поступает в брызгоуловитель, а из последнего выходит в атмосферу.

В брызгоуловителе, за счет падения скорости газа, происходит улавливание брызгов серной кислоты, который он увлекает при прохождении в абсорберах через кислоту.

В случае малого давления в системе для протягивания газа пускают водяной инжектор.

При работе по вышеизложенному методу в заводских условиях на установке производительностью 4-5 кг сутки была получена химически чистая серная кислота, абсолютно не содержащая посторонних примесей.

Способ получения химически чистой серной кислоты из серного ангидрида, получаемого в контактном аппарате, отличающийся тем, что указанный серный ангидрид непосредственно из обычных холодильников контактных установок проводят для очистки от соединений железа, и т.п. через фильтр из смеси раздробленных стекла и кварца, после чего серный ангидрид поглощают обычным путем с удалением из серной кислоты сернистого ангидрида продувкой воздухом.