Для проверки знаний учащимся предлагается ответить на следующие вопросы:

1) Кратко изложить как получается серный ангидрид в лаборатории. 2). Как получается сернистый газ на заводах? 3). Какой состав имеет печной газ?

Л лее опираясь на опыты, показанные на предыдущем уроке, излагается вопрос о научных основах получения серной кислоты контактным способом.

Этот способ называется так потому, что серный ангидрид, необходимый для получения серной кислоты, получается при соприкосновении (контакте) сернистого ангидрида и кислорода с катализатором. Применение катализаторов — первое условие, которое выполняется в производстве серной кислоты этим способом.

Чтобы обеспечить возможно более полное превращение исходных веществ (сернистого газа и кислорода воздуха) в серный ангидрид, синтез ведут при оптимальной температуре. Так как сейчас на наших заводах применяется ванадиевый катализатор, то процесс ведут при температуре 450—500° С, обеспечивая окончание окисления при температуре не выше 480° С. Печной газ тщательно очищается и осушается, так как содержащиеся в газе соединения мышьяка, селена и водяного пара делают катализатор неактивным.

Серный ангидрид поглощается 98-процентной серной кислотой. Применять воду или разбавленный раствор серной кислоты для поглощения серного ангидрида нельзя, так как над ними всегда находится водяной пар. Он реагирует с серным ангидридом, образуя туманообразную серную кислоту, не поглощаемую никакими жидкостями.

Как же на заводах сернистый газ превращается в серную кислоту? Этот вопрос расчленяется на ряд частных вопросов, каждый из которых обсуждается отдельно.

1. На какие стадии разделяется процесс превращения сернистого газа в серную кислоту?

Исходя из реакций, лежащих в основе превращения сернистого газа в серный ангидрид, учащиеся правильно отвечают, что производственный процесс разделяется на три стадии: очистка сернистого газа, окисление сернистого газа в серный ангидрид, поглощение серного ангидрида 98-процентной серной кислотой.

2. Как производятся очистка и осушение печного газа?

Учащиеся безошибочно предлагают применить для этого

башни, орошаемые серной кислотой, подобно тем, которые используются для поглощения хлористого водорода в солянокислотном производстве.

Учитель сообщает, что очистка печного газа от пыли производится в электрофильтрах (демонстрируется модель и схема электрофильтра). Электрофильтр — это камера, сделанная из кирпича. Внутри камеры рядами сверху вниз протянуты тонкие хромоникелевые проволоки и между ними металлические сетки. По проволокам пропускается постоянный ток напряжением 50 тыс. вольт.. Металлические сетки заземлены. Пылинки, находящиеся в газах, попадая в электрическое поле, заряжаются и притягиваются главным образом сетками, на которых и оседают. Ток периодически выключается, и сетка очищается от пыли постукиванием автоматических молотков. В камерах задерживается 90—98% пыли, содержащейся в газе. Это означает, что в электрофильтрах газ полностью не очищается, его направляют на дополнительную очистку сначала в башни, орошаемые раствором серной кислоты (демонстрируется модель и схема устройства промывных башен). Здесь также осуществляется принцип противотока. Печной газ движется снизу вверх, а кислота разбрызгивается вверху и стекает вниз по насадке из керамических колец. Насадка увеличивает поверхность соприкосновения газа с кислотой. Очищенный от пыли, охлажденный и увлажненный печной газ осушается в башне, орошаемой крепкой серной кислотой, которая, как известно, хорошо поглощает влагу. Из сушильных башен газы поступают в компрессор, проталкивающий их через остальные аппараты установки. Башни снабжены водяными холодильниками, сборниками и насосами.

3. Как производится окисление сернистого газа?

Учащиеся отвечают, что для окисления сернистого газа в серный ангидрид надо подогреть газы и пропустить их через аппарат с катализатором. Этот аппарат должен представлять собой металлический цилиндр с полками, на которые положен катализатор.

Учитель, пользуясь моделью и схемой контактного аппарата, разъясняет устройство его и принцип теплообмена. Газ поступает в контактный аппарат, проходит по трубам теплообменника и нагревается до 480° С. Затем он проходит через слой катализатора, при этом часть сернистого газа соединяется с кислородом воздуха с образованием серного ангидрида, а температура поднимается до 600° С. Этот газ пропускается далее между трубами теплообменника, нагревает их, несколько охлаждаясь при этом, и затем проходит через следующий слой катализатора. Здесь новые порции сернистого газа вступают в реакцию с кислородом и т. д.

4. Как осуществляется поглощение серного ангидрида?

Учащиеся безошибочно отвечают, что для этого следует

применить башню с керамической насадкой, орошаемой 98-процентной серной кислотой.

Далее учитель сообщает учащимся, что башни изготовляются из стали и выкладываются внутри кислотостойким кирпичом. Для увеличения поверхности соприкосновения башни наполняются керамическими кольцами. В первой башне серный ангидрид поглощается олеумом, во второй башне — 98-процентной серной кислотой. Башни снабжены сборниками, насосами и водяными холодильниками. В заключение рассматривается схема производства серной кислоты (рис. 7).

Основными принципами производства и поглощения серного ангидрида являются непрерывный поток, применение оптимальных температур, применение катализатора, противоток, теплообмен, увеличение поверхности взаимодействующих веществ.

image5

Рис. 7. Схема производства серной кислоты контактным методом:

1 - печь для обжига колчедана, 2 огарковый электрофильтр, 3 - промывная башня, 4 - водяной холодильник, 5 - сборник, 6 - циркуляционный насос, 7 - электрофильтр, 8 - увлажнительная башня, 9 - электрофильтр, 10 - сушильная башня, 11 - компрессор, 12 - пусковой подогреватель, 13 - контактный аппарат, 14 - водяной холодильник, 15, 16 - положительные башни.

Вся работа по управлению сернокислотными заводами строится на научных основах. Лаборатория посредством разных способов и приемов, в том числе при помощи автоматических анализаторов, исследует сырье, состав продуктов на различных стадиях производства, качество продукции и т. д. Опираясь на данные этих анализов, управляют аппаратами и техническим процессом в целом.