Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

Технологик системаси. Темир колчеданинг қуйдиришдан олинадиган SO₂ дан сульфат кислота ишлаб чиқаришнинг технологик схемаси 75- расмда бери лган.
Куюнди газлари циклонлар ва қуруқ электрофильтирлардан қисман тозаланиб келгач 300⁰С ҳароратда ювиш минорасига киритилади, минора 75 % ли совуқ сульфат кислотаси билан суғорилиб турилади. Куюнди газлари совутилгач таркибидаги озроқ миқдор SO₃ ва сув буғлари кичкина томчилар шаклида конденсацияланади. Бу томчиларда мишяк оксиди эрийди ва сульфат кислата тумани ҳосил бўлади. Бу туман 7,6 минораларда қисман ушланиб қолинади. Бу минораларда яна чанг қолдиқлари, селен ва бошқа қўшимчалар ҳам ушлаб қолинади. Бунда ифлосланган сульфат кислота ҳосил бўлади. (у заводда ишлаб чиқарилган кислотанинг тахминан 5% и миқдорига тенг). Бу кислата ностандарт махсулот сифатида берилади ва керакли жойларда ишлатилади. Газни (SO₂) сульфат кислата тумани ва мишякдан батамом тозаланади. Сўнгра сульфат кислатани тўлиқ ушлаб қолиш мақсадида 5 минорада сув билан ҳўлланади. Газни (SO₂) оксидлашга тайёрлаш, уни сув буғларидан насадкали 3 минорада концентрланган сульфат кислота билан қуритиш орқали тугалланади. Шу ергача барча газ ўтказгич кувурлар, кислота йиғгичлар, миноралар, ҳаммаси оддий пўлатдан ясалган бўлиб кислотага чидамли ғиштлар билан ёки диабазли плиталар билан футеровкаланади (қопланади). Қуритилган газ агрессив эмас, шунинг учун кейингги барча аппаратлар углеродли оддий пўлатдан ясалиб футеровкаланмайди аппаратларнинг, газ ўтувчи кувурларининг кўплиги газ ҳаракатига тўсқинлик қилади. Шунинг учун қурутгич бўлимидан кейин компрессор-2 ўрнатилади. У куюнди газларини печ бўлитмидан тозалаш ва қурутиш системалари орқали суриб олиб уни контакт бўлимига юборади. Контакт бўлими токчали контакт аппаратини-10 ва кувурсимон ассиқалмаштиргичларни иссиқ алмаштиргичларни – 9 ўз ичига олади. Иссиқ алмаштиргичлар ҳарорат режимини нормаллаб туради.
Сульфат кислата ишлаб чиқаришнинг эски кам қувватли системасида контакт аппарати ичидаги токчалар оралиғида турғун иссиқ алмаштиргичлар ўрнатилган бўлади (36-расмга қаранг). Токчаларда эса каттализатр бўлади. Бунда газ кетма-кет барча каттализатор қаватлардан ва иссиқ алмаштиргичлардан ўтади бу хил конструкция кичик размерли кам қувватли аппаратлар учун рентабилли ҳисобланади аммо ҳозирги замон қудратли диаметри 10м ва ундан ҳам ортиқроқ бўлган аппаратларда эса рентабилли бўлиб қолди. Чунки катта диаметрли аппаратларда иссиқ алмаштиргичларда газ оқимини бир текисда боришини таъминлаш ва уни бузилганда тузатиш қийин бўлди. Шунинг учун ҳам олиб қуйиладиган бўлак-бўлак иссиқ алмаштиргичлар ўрнатилади.
Эски 5 токчали контакт аппаратларида SO₂ нинг SO₃ га айланиши 98 %ни ташкил қилар эди. Қолган 2 % заҳарли газ – SO₂ атмосферага чиқариб ташланар эди. Бу эса атроф муҳитни заҳарлар эди. Йирик заводларда эса бу жуда хафли (жуда кўп газ атмосферага чиқиб кетади) ва бунга йўл қўйиб бўлмайди. Шунинг учун ҳам кейинги йилларда ик/иа системасига ўтилди. Бу 2 марта контактлаш ва 2 марта абсорциялаш деган маънони англатади) 75 расмдаги схемада кўриниб турибдики газ (SO₂) контакт аппаратининг 3 қават каттализаторидан ўтгач олиум олиш учун биринчи абсорцияга олеумли абсорберга юборилади. Бунда SO₃ нинг абсорцияланиши туфайли SO₂, SO₃ мувозанати бузилади ва SO₂ ни оксидланишини сусайтирмайди.Натижада кейинги икки каватдан ўтгач SO₃ га тўлиқ оксидланади (99,5-99,8 % гача).
Ҳозирги пайтда қўлланиладиган ва надийли каттализаторлар 400⁰С ҳароратда активлик кўрсатади. 600⁰С дан юқорироқ ҳароратда активлигини йўқотади, чунки қата кристалланади.
SO₃ нинг абсорбсияланиши учун эса паст ҳарорат керак бўлади. Шунинг учун ҳам газ охирги қават каттализатордан ўтган контакт аппаратидан чиқади ва аввал иссиқ алмаштиргичлардан сўнгра ҳаво совутгичлардан ўтиб абсорбентга бориб киради. Абсорберлар насадкали минора бўлиб ичи керамик халкалар билан тўлгазилган бўлади.Бу миноралар тепасидан кислота сачратиб суғорилади, пастдан юқорига қараб эса, қарама-қарши оқим принсипида SO₃ гази кўтарилади. Абсорбердан абсорбсияланмай қолган чиқинди газ (0,03% SO₂ сақлайди) атмосферага чиқариб ташланади.
Ҳозирги замон контакт апаратларининг қуввати-махсулдорлиги суткасида 1500 т. Н₂SO₄ га тенгдир. Бундай қудратли завод жуда йирик, тўхтовсиз ишловчи, механизатсиялаштирилган, кўп қисми автоматлаштирилган ишлаб чиқариш корхонасидир.
Ишлаб чиқаришни интенсивлашнинг энг мухим йўллари қуйидагилар: % миқдори юқори бўлган концентрланган SO₂ олиш, бунинг учун колчедан куйдириш жараёнидан бошлаб тоза кислародни қўллаш. Юқори босимдан фойдаланиш,актив каттализаторидан фойдаланиш ва қайновчи каватли каттализаторли контакт апаратига тўлиқ ўтиш ва бошқалар. Интевсивлашнинг барча кўрсатилган бу усуллари келажакда қурилиши керак бўлган ёки реконструкцияланадигаган барча корхоналарда қўлланилади. Чунки уларда собиқ СССР нинг циклик системаси деб аталувчи система қўлланилиши планлаштирилган, бу циклик системасида ҳозирги ИК/ИА системасига қараганда (бу системанинг ўзи ҳали янги ва айрим заводлардагина қўлланила бошланди) атмасферага чиқариб ташланадиган газнинг микдори 50 марта камаяди ҳамда реакция иссиқлигидан буғ ҳосил қилишда максимал фойдаланилади. Натижада ишлаб чиқариш практик жиҳатдан чиқиндисиз ва энергия тежовчи корхонага айланади. Бу билан атроф муҳитни ифлослашни олдини олади.
Келажакда сульфат кислата ишлаб чикаришнинг истиқболли йўли бошқа ишлаб чиқаришларининг олтингугуртли чиқиндиларидан хом ашё сифатида фойдаланишдир.Яқин келажакда анча миқдор сульфат кислатаси рангли металургия корхоларининг олтингугуртли чиқиндиларидан ва электеростанцияларининг ёқилғи газларидан ажралиб чиқувчи SO₂ дан ишлаб чиқарилади. Бу табиатни мухофаза қилишнинг муҳим омилларидир. Бу холат хукуматимизнинг атроф мухитни мухофаза килиш ҳақидаги карорларига гамхурликларига мос бўлиб тушади.1т.сульфат кислотани колчедандан олиш учун (45% олтингугурт сакловчи колчедан ) 0.82 т. Колчедан, 82 кВт саот электр энергияси 50 м³ сув сарфланади.
6.6 Нитрозали усулда сульфат кислота ишлаб чикариш.

Нитрозали усулда сулфат кислота ишлаб чикариш 250 qbk bkufhb пайдо булган булиб бунинг мохияти шундан иборатки бунда чангдан тозаланган куюнди газ таркибидаги олтингугурт (4) оксиди ушбу жараёнда кислород етказиб берувчи бирикма азот оксидлари билан оксидланади. Бу усулда сульфат кислота ишлаб чикаришнинг асосий боскичлари : 1) SO₂ ни H₂SO₄ гача оксидлаш, 2) NO ни NO₂ гача оксидлаш , 3) сулфат кислотаси билан азот кислоталарини юттиришдан иборат. Бу усул сулфат кислота ишлаб чикаришда куюнди газлари таркибида 9-95 % SO₂ саклайди. Электро бфилтирда чангдан тозаланган махсус тозаланмайди, чунки ундаги кушимчалар (AS₂O₃, SeO₂, SO₃ ва сув буглари ) жараёнининг боришига халакит бермайди. Шунгингдек хаво билан суюлтирилмайди хам. Газ 350-400 ⁰ С харорат билан етти минорали системага келиб киради. Минора бу – ички томони кислотага чидамли ubin билан копланган (футеровкаланган) ва ичига керамикадан ясалган халкалардан иборат насадка солинган баландлиги 14-16 м ва диаметри 4,5 дан то 8 м гача булган пулат слинтирдан иборат (расм.19). минораларнинг хаммасидан газ насадкалар пастга тушувчи суюкликка карама-карши окиб принципида пастдан юкорига караб кутарилади, факат 4-чи минора буш булиб сугорилмайди (расм 21).

Суюклик H₂SO₄ миноранинг тепасидан насадкага махсус курилма оркали сачратилади. Унинг ожкими махсус айланиб турувчи металл юлдузча ёрдамида майда томчиларга айлантирилиб сачратилади. .Юлдузчанинг кирралари хар хил узунликда булади.
Биринчи учта махсулдор минораларда (расм 21. 1,2,3 миноралар) сульфат кислота хосил булади ва суюкликдан азот оксидлари - азот(2) ва (4) оксидлари ажралади. Улар яьни азот оксидлари олтингугурт (4) оксидига кислород еткариб бериш вазифасини бажаради. Узи эса сарфланмайди. Азот оксидлари ва нитрат кислота асосан абсорбция тулик бормаслиги сабабли атмосферага чикиб кетувчи газлар билан чикиб кетади хамда денитрацияланиш тулик булмаганлиги учун кисман йукотилади. 1 т сулфат кислота ишлаб чикарилганда илгор технология кулланилган заводларда 10- 14 кг нитрат кислота йукотилади. Уларни сулфат кислота ушлаболади. (ютади) ва махсулдор минорага келади. Хар икала азот оксидлари алохида-алохида сулфат кислотага карийб ютилмайди. Аммо улар эквимоляр микдорда аралашган булса кислотага тулик ютилади. Бунда азот (2) ва (4) оксидлари узаро таьсирлашиб азот (3) оксидига айланади, кайсиким у сулфат кислота билан реаксияга киришади. (юритилади). Бунинг учун газлар аралашмасидан булган кислород билан азот(2) оксидининг 1 кисми оксидланиши зарур.
2NO +O₂ – 2NO₂ + 113 кж
Паст хароратда бу реаксия аммо секин боради. Буш оксидловчи минора 4 оркали газнинг узок муддат утиши NO нинг етарли даражада оксидланишни таьминлайди, икала оксиднинг нисбатларини тугирлаш (эквимоляр холга келтириш) учун газнинг бир кисми тезлик билан минорага кирмай айланма газ кувури оркали (байпас 9) утади ва бунда азот (2) оксиди оксидлашга улгурмайди, айланиб утаётган газнинг микдорини жумрак 10 оркали узгартириб турилади. Азот (4) оксид кунгир рангли азот оксиди эса рангсиз хар икала оксидлар аралаштирилганда хосил булган рангни кузатиб аралашманинг рангли эталони билан таккослаб куриш оркалжи оксидланиш жараёнининг тугри олиб борилаётганинг назорат килибэ турилади.
Азот (3) оксидининг хосил булиш реаксияси кайтар реаксия булиб муозанат N₂O₃ ни парчаланиши томонга кучли силжиган булади.
NO + NO₂ ­­­­________ N₂O₃ + 40,1 кЖ.
Шунинг учун хам газлар аралашмасидан N₂O₃ нинг микдори куп булмайди, аммо N₂O₃ ни сулфат кислота билан тез узаро таьсирлашуви натижасида нитрозилсульфат кислота

O= N-O-SO₂OH (нитрит ва сульфат кислот ангидридларининг ароалашмаси ) хосил булади. Натижада N₂O₃ нинг хосил булиб туриши давом этади.

N₂O₃ + 2 H₂SO₄_______ H₂O +2 O=N –OSO₂ OH +85, 5 кЖ

Нитрозилсульфат кислота, сульфат кислотада яхши эрийди ва хосил булган эритма нитроза дейилади (нитроза усулининг номи хам шундан келиб чиккан). Азот охксидлари сульфат кислотанинг консентратсияси юкори булганда ва паст хароратда унга яхши ютилади аксинча кислота концентрацияси паст ва харорат юкори булганда сульфат кислотанинг азот оксидларини ушлаб колиши камаяди, газларнинг кислотага ютилиши карама- карши оким принсипида боради, кислота охирги вентилятор 11 ёрдамида харакатга келтирилади. Биринчи махсулдор минорадан (концентратор) 2 окиб тушувчи юкори концентратцияли сульфат кислота совутгичда совутилгач 3- охирги юттириш минорасини 7 сугориш учун юборилади, йиггичга 13 окиб келган кислотанинг бир кисми кайтадан яна 7-чи минорани сугориш учун юборилади, колган кисми эса иккинчи юттириш минорасининг 6 насадкасини сугориш учун боради. 13 –чи йиггичга 6-минорадан окиб тушувчи нитроза иккинчи махсулдор минорадан 3 окимкелувчи 77-фоизли сульфат кислгота билан аралашади ва биринчи юттириш минорасини 5 сугориш учун юборилади. Сульфат кислотасининг туман ва томчилари 8- электрофилтирда ушлаб колинади. Ушлаб колиш тулик булмаганлиги учун азот оксидларининг бир кисми атмосферага чикиб кетувчи газлар билан чикиб кетади. Манна шу йукотилган микдорни урнини тулдириш учун махсулдор минорага нитрат кислота билансульфат кислоталар аралашмасидан (меланждан) киритилиб турилади. (Меланж деб 87-89 фоиз концентирланган HNO₃ ва 7,5 фоиз H₂SO₄ кислоталарининг аралашмасига айтилади). Хосил килинган нитроза билан хар учала махсулдор миноранинг насадкалари сугорилади. Унга бир оз сув хам куйилади ва иссик куюнди газ юборилади. Газнинг куп кисми (70 % и) концентраторда 2 колган кам кисми эса денитраторга 1 утказилади. Газ бу икала минорадан enufx анча совийди ва махсулдор минорага 3 утади. Хар учала минорада хам нитрозилсульфат кислотанинг гидролизи боради. Натижада нитрат ва сульфат кислоталарнинг аралашмаси хосил булади.
O= N-OSO₃OH + H₂O _________ HNO₂ + H₂SO₄.
Олтингугурт (4) оксид окиб келувчи кислотада эрийди ва кислота таркибидаги сув билан бирикиб сульфит кислотага айланади

SO₂ _____ SO₂+ H₂O _____ H₂SO₃

Газ суюк эритма

Сульфит кислота нитрит кислот таьсирида оксидланиб сулфат кислотага айланади ва

H₂SO₃ + 2HNO₂ = H₂SO₄ + H₂O + 2 NO

Азот (2) оксидини чикаради. NO уз навбатида кисилган газ таркибида булган кислород билан оксидланиб азот (4) – оксидига айланади.

Сульфат кислотанинг хосил булиши суюк фазода кечади, бунга сабаб минораларнинг куп сугорилиши хисоьланади, системадаги барча минораларга бериладиган кислота микдори бир суткада ишлаб чикарилган кислотадан 50-6- марта ортик. Тайёр махсулот (75 % ли сулфат кислота) олиш учун денитратор ) 1 хизмат килади. Кайсиким унга системанинг суткалик махсулотига мос холда озрок микдорда нитроза юборилади. Газнинг юкори харорати таьсирида хамда SO₂ нинг микдори ортикча булганидан кислотанинг денитратланиш жараёни бори бунда азот оксиди ажралиб чикади.
Минорали усулда ишлаб чикарилган сульфат кислотаси 75-76 % ли булиб тоза эмас таркибида ранг мышьяк, селен, темир, оксидлари ва бошкаларни саклайди. 0,03 % N₂O₃ хам саклайди.
Сульфат кислота ишлаб чикаришнинг контакт ва нитрозали усулларни бир-бирисига таккослаб каралса 1-усулда юкори концертатсия таркибида мышьяк , селен, темир оксидлари ва бошка бегона аралашмаларни булмаган жуда тоза сульфат хамда олсум олиш мумкинлигини куриш мумкин. Шунинг учун хам кейинги йилларда нитрозали усулда сулфат кислота ишлаб чикаришнинг асосий ягона усули булиб бормокда. Минорали сулфат кислотаси асосан минерал угитлар ва турли тузлар ишлаб чикариш учун ишлатилади. 1 т минерал сулфат кислота ишлаб чикариш учун (100 % ли H₂SO₄ хисоблаганда) сарфиёт коеффитциенти куйидагича: 1) колчедан 800 кг 2) нитрат кислота (100 % ли HNO₃ дан); 10-14 кг. 3) сув 35-45 м³ ; 4) электро энергия 30-35 квтс.