Производство серной кислоты из сероводорода

Способ получения серной кислоты из сероводорода, так называемый мокрый катализ (разработчики И.А.Ададуров, Д. Гернст, 1931 г.), состоит в том, что смесь оксида серы (IV) и паров воды, полученная сжиганием сероводорода в потоке воздуха, подается в контактный аппарат без разделения, где оксид серы (IV) окисляется при твердом ванадиевом катализаторе до оксида серы (VI). Затем газовая смесь охлаждается в конденсаторе, где пары образующейся серной кислоты превращаются в жидкий продукт.

Таким образом, в отличие от способов производства серной кислоты из колчедана и серы в процессе мокрого катализа отсутствует специальная стадия абсорбции оксида серы (VI) и весь процесс включает только три последовательных стадии [3]:

1) сжигание сероводорода с образованием смеси оксида серы (IV) и паров воды эквимолекулярного состава (1:1):

H2S + 1,5О2 > SO2 + Н2О - ?Н

где ?Н = 519 кДж

2) окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI) с сохранением эквимолекулярное™ состава смеси оксида серы (VI) и паров воды (1:1):

SO2 + 0,5О2 - SO3 - ?Н 2

где ?Н 2 = 96 кДж

3) конденсация паров и образование серной кислоты:

SО3 + Н2О-H2SО4 - ?Н 3

где ?Н 3 = 92 кДж.

Таким образом, процесс мокрого катализа описывается суммарным уравнением

H2S + 2О2 > H2SO4 - ?Н

где ?Н= 707 кДж.

В качестве сырья при производстве серной кислоты по методу мокрого катализа используют высококонцентрированный сероводородный газ (объемная доля сероводорода до 90%), являющийся отходом некоторых производств.

Так как газ при выделении подвергается промывке, то не нуждается в особой стадии очистки, а продукты его сжигания не содержат вредных примесей и также не требуют очистки. Это наряду с отсутствием в технологической схеме стадии абсорбции существенно упрощает процесс производства.

Технологическая схема производства серной кислоты из сероводорода включает в себя следующие операции:

· сжигание сероводородного газа при большом избытке воздуха для исключения перегрева вследствие выделения большого количества теплоты;

· охлаждение газопаровой смеси от 1000 до 400?С в котле-утилизаторе;

· разбавление газопаровой смеси воздухом до оптимального для контактирования состава;

· контактирование в контактных аппаратах, термостатируемых введением воздуха между слоями катализатора;

· охлаждение конвертированного газа в башнях, орошаемых серной кислотой, с образованием продукционной серной кислоты и сернокислотного тумана, улавливаемого в электрофильтрах.

Теоретически, при абсолютно сухих сероводородном газе и воздухе, должна образоваться 100%-ная серная кислота. На практике вследствие присутствия в воздухе паров воды концентрация получаемой кислоты не превышает 96 %, при пересчете на сероводород -- 97 %. Производительность существующих установок, работающих по способу мокрого катализа, достигает 300 т/сут по моногидрату серной кислоты.