Вся электронная библиотека >>>

 Техника >>

 

 

Техника в ее историческом развитии


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава VI РАЗВИТИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

3. КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

 

 

Для рассматриваемого периода характерен быстрый рост производства серной кислоты, вызванный возникновением новых отраслей промышленности, в том числе производства взрывчатых веществ и удобрений, синтетических красителей, нефтехимических продуктов, и возросшим спросом на нее исконно традиционных потребителей. Мировое производство серной кислоты, составлявшее в 1878 г. около 1 млн. т, возросло в 1910 г. до 5 млн. т, а к концу первой мировой войны уже достигло более 13 млн. т [14, с. XII; 26, с. 17].

На рубеже XIX—XX вв. серную кислоту производили двумя основными способами — камерным (традиционным) и контактным (новым).

К 70-м годам XIX в. камерный способ получил вполне современное технологическое оформление и был господствующим в сернокислотной промышленности. Принцип изготовления серной кислоты в камерном процессе следующий. Образующийся при обжиге сернистых руд нагретый сернистый газ поступает в горячую башню Гловера. Сверху навстречу газовому потоку разбрызгивается разбавленная серная кислота («нитроза»), содержащая нитрозилсерную кислоту. Часть сернистого газа окисляется в башне Гловера до серного ангидрида, который поглощается серной кислотой. Выделяющиеся из нитрозилсерной кислоты окислы азота в смеси с неокисленным сернистым газом поступают последовательно в ряд камер, в которые одновременно впускают пар. В камерах сернистый газ окисляется до серного ангидрида и, соединяясь с водой, образует серную кислоту. Усовершенствованные камерные установки обеспечивали непрерывность производства и круговорот окислов азота, вновь используемых в процессе.

Контактный способ получения серной кислоты хотя и был известен •еще с первой половины XIX в. (П. Филипс, 1831 г.), однако все попытки реализовать его в промышленности существенных результатов не давали. Не удавалось долго установить причины, тормозящие каталитический эффект окисления сернистого газа.

Принцип контактного способа производства серной кислоты состоит в пропускании обжигового сернистого газа в смеси с воздухом через катализатор. В результате окисления сернистого газа образуется серный ангидрид, который затем поглощается водой, содержащейся в разбавленной серной кислоте. Контактный процесс позволяет получать серную кислоту любой концентрации, а также олеум — раствор серного ангидрида в безводной серной кислоте (дымящая серная кислота). Возможность получения с помощью контактного процесса крепкой серной кислоты — .важное преимущество этого способа по сравнению с камерным способом.

Разработка и внедрение в промышленность контактного способа получения серной кислоты является крупнейшим научно-техническим достижением рассматриваемого периода. Над его осуществлением упорно работали десятки лет ученые и инженеры многих стран, пытаясь поставить лроцесс на широкую практическую основу.

1875 год был в этом отношении примечательным благодаря классическим работам немецкого ученого К. А. Винклера, положившего начало развитию промышленного контактного процесса. Винклер получал концентрированную серную кислоту взаимодействием смеси сернистого газа и кислорода в присутствии катализатора — платинированного асбеста. Кроме платинированного асбеста, он предложил в качестве катализаторов также и окиси металлов, отмечая, что контактный процесс может удасть- ся только тогда, когда контактное вещество будет иметь возможно большую поверхность. В качестве «носителей» платины Винклер предлагал применять стеклянную вату и кизельгур — тонкопористую, легкую горную породу — и некоторые другие материалы [14, с. 14—16]. Однако следует иметь в виду, что сам факт применения платины в качестве катализатора не является приоритетом Винклера.

Платина для этих целей была предложена еще в 1831 г. П. Филипсом. Интересно, что в своих опытах по получению олеума К. А. Винклер воспользовался известным свойством обыкновенной концентрированной серной кислоты разлагаться при сильном нагревании на сернистый газ, кислород и пар. Пар удаляли поглощением крепкой серной кислотой, а оставшуюся сухую смесь сернистого газа и кислорода пропускали над платинированным асбестом, нагретым «до умеренного красного каления». Таким образом в серный ангидрид переводилось 73,7 % от всей употребленной кислоты. Эти опыты Винклер и предлагал воспроизвести в большом масштабе. В то время когда стоимость олеума была очень высокой, способ Винклера, дававший более 70% выхода серного ангидрида, считался весьма хорошим, что и служило поводом к его использованию в промышленности.

В Германии возник ряд заводов для получения олеума по способу Винклера. При этом делались неустанные попытки усовершенствовать этот способ, а именно преодолеть технические трудности, обусловленные необходимостью вести процесс разлоячения серной кислоты на сернистый газ, кислород и воду при очень высоких температурных условиях, приводивших к быстрому разрушению технологической аппаратуры.

Последующие исследования и практические наблюдения химиков и специалистов показали, что этот способ весьма труден, экономически не всегда выгоден. Было найдено, что предусмотренное способом Винклера получение смеси, состоящей из двух объемов сернистого ангидрида и одного объема кислорода, необоснованно и даже вредно. Точка зрения Винклера о необходимости иметь стехиометрическую смесь в указанных соотношениях объемов реагирующих газов не оправдалась. Здесь не был учтен •один из основополагающих законов химии, определяющий основные положения теории химического равновесия,— закон действующих масс, открытый К. М. Гульдбергом и П. Вааге в 1864—1867 гг. Позже Винклер сам пришел к тому же выводу.

Несмотря на это, способ Винклера продолжали применять в Германии ив некотрых других странах в конце XIX в. Представляют интерес сведения профессора Г. Лунге о фабриках, работавших в то время по способу Винклера. Серную кислоту разлагали на сернистый газ, кислород и воду в вертикальных глиняных глазурованных ретортах (изготовленных из смеси 3 частей шамотных обломков размером с горошину с одной частью бельгийской огнеупорной глины). «Реторты находились все в огне и имели вверху и внизу гидравлические запоры для наполнения реторты кислотою и проч. Плотность этих запоров достигалась заливкой их расплавленным стеклом. В первой реторте стоял цилиндр, в который вливалась серная кислота из платиновой трубочки, так, что серная кислота таким образом совершенно не касалась стенок реторты; в этом цилиндре происходило испарение и частью разложение этих образовавшихся паров кислоты в кольцеобразном пространстве между цилиндром и ретортой, вполне же — во второй реторте, в которую поступали уже газы. Трубопроводом служила двойная коленчатая труба, которая своими вертикальными коленами проходила через нижние неподвижные днища обеих реторт, а горизонтальная часть трубы, находясь среди огня, вела от одной реторты к другой. Из второй реторты газы шли вверх в конденсатор для осаждения большей части воды, затем в сушильную башню и в контактный аппарат, состоящий и» чугунных реторт, наполненных проволочными сетками, на которых лежал платинированный асбест» [14, с. 23—24].

Большую роль в развитии контактного способа получения серной кислоты сыграла Баденская анилиновая и содовая фабрика (БАСФ) в Люд- вигсгафене, впервые запатентовавшая свой способ в 1898 г. в Германии, Англии, Франции, Бельгии, Америке, а в 1901 г. в России. Разработка контактного способа на этой фабрике осуществлялась под руководством талантливого немецкого инженера Р. Книтча, который в результате многолетней упорной работы сумел преодолеть многие технологические затруднения и вывести новый процесс на широкую промышленную дорогу. Р. Книтч своими оригинальными опытами доказал, что для успешного осуществления контактного процесса необходима очистка газов. Им установлен эффект «отравления» катализатора некоторыми примесями, из которых наиболее вреден мышьяк.

Баденская фабрика получила много патентов в различных странах мира, в том числе — на приспособления и аппараты для охлаждения газа, очищения газов, на контактные аппараты, контактную массу и способы ее регенерации, на способы поглощения ангидрида серной кислотой и др.

О динамике роста выпуска серной кислоты контактным способом на Баденской фабрике свидетельствуют следующие данные: за период с 1888- по 1900 г. производство серного ангидрида возросло с 18,5 до 116 тыс. т, т. е. более чем в 6 раз [14, с. 100].

В России начало контактному производству олеума было положено на Тентелевском химическом заводе в Петербурге. В конце XIX в. здесь был установлен первый пробный контактный аппарат для переработки в олеум серного колчедана, а в 1903 г. — промышленная установка. В 1913 г. Тентелевский завод уже имел шесть действующих контактных систем, каждая производительностью около 5 тыс. т серной кислоты в год.

Разработанная на Тентелевском химическом заводе контактная система отличалась высокими технико-экономическими данными. Она не только могла конкурировать с разработанной впервые на Баденской анилиновой и содовой фабрике в Германии действующей системой, но и в некоторых отношениях превосходила ее. Контактная система Тентелевского завода получила широкое распространение не только в России, но и за рубежом— в Германии, США, Англии, Японии, Швеции, Франции, Румынии, Италии, Норвегии. В 1916 г. за рубежом работало 30 тентелевских систем.

Контактные тентелевские системы были установлены в 1905 г. на заводе Нобеля в Баку для обеспечения серной кислотой нужд нефтеперерабатывающих предприятий. Пять тентелевских систем начали работать в 1910 г. на заводах П. К. Ушкова (три около Самары и две — в Казани).

По одной тентелевской контактной системе было в 1911 г. на заводе Эрлиха в Риге, одна в Москве и четыре на двух заводах взрывчатых веществ [36, с. 207].

Кроме того, в России на ряде заводов применяли контакную систему Грилло—Шредера. В период первой мировой войны в России действовало 57 сернокислотных заводов, из которых 13 производили кислоту контактным способом, 6 имели контакные и камерные установки, на остальных 38 заводах — камерным способом. В условиях войны резко возрос спрос на олеум заводов взрывчатых веществ, оказавший влияние на строительство контактных установок. Так, в 1917 г. в России уже насчитывалось 48 кон- тактых систем, из которых 20 тентелевских [36, с. 208, 211].

Производство контактной серной кислоты (олеума) в России неуклонно росло. За период с 1910 по 1916 г. ее выпуск возрос с 9,2 до 84,4 тыс. т. Предполагают, что в 1917 г. производство контактой серной кислоты превысило 100 тыс. т. Из всей производимой в 1917 г. в России серной кислоты на долю контактной приходилось около 25% [36, с. 207].

В мировой сернокислотной промышленности к концу второго десятилетия XX в. опережающее развитие получил контактный способ, однако камерным способом производили еще более половины серной кислоты.

 

 

БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Нордгаузенская серная кислота - дымящая серная...

В настоящее время производство Н. серной кислоты из купоросного сланца, служащего главным материалом для ее добывания, сосредоточено в Богемии...

 

Соляная кислота серная кислота угольная кислота азотная кислота

Кислоты имеют кислый вкус. • Кислоты могут привести к разрушениям строительных конструкций. Нордгаузенская серная кислота - дымящая серная ...

 

Основными производителями серной кислоты являются предприятия...

Производство серной кислоты (в 1995 г. составило 6,9 млн т) основано на использовании самородной серы (Водинское месторождение в Самарской области), серного колчедана...

 

...промышленность - одна из важнейших отраслей. Серная кислота...

Это объясняется тем, что серная кислота является малотранспортабельным грузом. В ряде районов получение серной кислоты совмещается с основными производствами на базе...

 

Acida Кислоты. ГОМЕОПАТИЯ и гомеопатические средства

или фтористая) и хлористо-водородная или соляная кислоты, получаемые из. галоидов; азотная кислота, - соединение азота и кислорода; серная кислота

 

...C3H5(НО) 3, при действии азотной кислоты или смеси азотной и серной...

Пропорция смешения, применяемая в настоящее время — на 1 ч. азотной кислоты ок. 1,666 ч. (большей частью) или 2 ч. (реже) серной кислоты.

 

КИСЛОТЫ - соляная кислота, азотная кислота, серная кислота...

от того, сколько ионов водорода отделилось. СИЛЬНЫЕ КИСЛОТЫ: соляная кислота (НО), азотная кислота (HN03), серная кислота (H2S04).

 

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА Acidum phosphoricum et sulphuricum. ГОМЕОПАТИЯ...

кислотой. Другое употребление, которое мы можем сделать из Серной кислоты … Опять же Серная кислота, более всякой другой кислоты, полезна при.

Гомеопатия

 

Что делать при отравлении. ОТРАВЛЕНИЯ КИСЛОТАМИ

слабые кислоты: азотная, серная, соляная, уксусная, щавелевая, плавиковая и. ряд их смесей ("царская водка"). Общие симптомы.

 

Строение уксусной кислоты. Уксусная кислота. Состав уксусной кислоты.

- Строение уксусной кислоты. заинтересовало химиков со времени открытия Дюма трихлоруксусной кислоты … выше сочетанным сернистым кислотам и непосредственно в.

 

Серная кислота?

Что же могло быть в руках алхимиков 4-10 века? Серная кислота? Скорее всего была известна, потому что существуют естественные источники серной кислоты.

 

Окись церия. Церий. Металлический церий. свойства церия. Искровой...

Чтобы добыть окись церия из церита, нагревают его с. серной кислотой, избыток кислоты выпаривают и остаток извлекают холодной.

 

Эксплуатация, заряд и ремонт аккумуляторных батарей при работе с...

Серная кислота и электролит разрушают ткань одежды и вызывают ожог кожи. Если серная кислота или электролит попали на кожу...

 

Титан. Титановые сплавы

При кипячении с крепкой серной кислотой выделяется сернистый газ. Взаимодействие с горячей азотной кислотой идет довольно медленно, с царской водкой — быстрее...

 

...натрия, сода; подкисляющие вещества серная и соляная кислоты

Практически принимают: 1 мае. ч. извести на 1,5 мае. ч. серной кислоты и 1 мае. ч. на 1 мае. ч. соляной и азотной кислоты.

Канализация

 

Кумароно-инденовые полимеры - продукты полимеризации...

После полимеризации растворитель отгоняют. Полимеризация может быть проведена с применением в качестве катализатора разбавленной серной кислоты...

 

АККУМУЛЯТОРЫ. Аккумуляторная батарея

Теперь из электролита будет удаляться серная кислота и выделяться вода, а на пластинах аккумулятора будет вновь образовываться сернокислый свинец.

Автомобиль

 

Характеристика атмосферы и виды загрязнений. Защита атмосферы.

В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы – триоксид серы – серная кислота.

 

СПИРТЫ Тиоспирты или меркаптаны. Их общая...

Точно так же и с крепкой серной кислотой Т. реагируют иначе: вместо серно-эфирных кислот при этой реакции образуются двусернистые эфиры, причем серная кислота действует...

 

Кислоты. ацетилмуравьиная, метилглиоксилевая...

Этиловый эфир СН3—СО—СО(OC2H5) получен при действии крепкой серной кислоты на смесь П. кислоты со спиртом, кипит

 

К содержанию книги:  Техника в ее историческом развитии

 

Последние добавления:

 

 Лесопильные станки и линии  Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий

Разрезка материалов  "Энциклопедия техники"   Прокатное производство