Навоий давлат кон-металлургия комбинати навоий давлат кончилик институти кимё-металлургия факултети

НАВОИЙ ДАВЛАТ КОН-МЕТАЛЛУРГИЯ КОМБИНАТИ

НАВОИЙ ДАВЛАТ КОНЧИЛИК ИНСТИТУТИ

КИМЁ-МЕТАЛЛУРГИЯ ФАКУЛТЕТИ

19А-17 Кимё техналогия юналиши

талабасининг

Кимё технология асослари фанидан

МУСТАҚИЛ ИШИ

Бажарди: Нурмуродов Феруз

Қабул қилди: Жураев Шохрух

Навоий – 2019 / 2020
Sulfat kislota – kimyo sanoatining asosiy mahsulotlaridan biri hisoblanadi. U mineral o‘g‘itlar, turli xildagi mineral tuzlar va kislotalar, organik mahsulotlar, bo‘yoqlar, portlovchi moddalar va boshqalar ishlab chiqarishda keng miqyosda ishlatiladi. Sulfat kislota ishlatilmaydigan yirik zamonaviy sanoat korxonalari mavjudligini tasavvur etish qiyindir. Sulfat kislotadan neftni qayta ishlash, metallurgiya, metallarni qayta ishlash, to‘qimachilik, charm va boshqa sanoatlarda suvsizlantiruvchi va qurituvchi modda sifatida, neytrallash jarayonida, metallarni tozalashda va boshqa bir qancha maqsadlarda foydalaniladi. Sulfat kislota dastlab temir kuporosini quruq haydash orqali olingan (shuning uchun sulfat kislotani uzoq vaqt kuporos moyi deb ham atab kelingan). Bu usul bilan 1526-yilda oz miqdordagi tutovchi sulfat kislota olingan. XV asrning ikkinchi yarmida ichki qismi suv bilan namlangan katta hajmdagi idishlarda oltingugurt va selitrani yondirish orqali tibbi-yot maqsadlari uchun sulfat kislota olish yo‘lga qo‘yilgan edi. Sulfat kislota ishlab chiqarish usuli yildan-yilga takomillashib bordi, buning natijasida mahsulot tannarhi kamaytirildi, ayniqsa 1837-yildan boshlang‘ich xomashyo sifatida oltingugurt o‘rniga oltingugurt kolchedani ishlatila boshlandi. Qo‘rg‘oshinli kameralar o‘rniga to‘ldirgichli minoralarning olishi va azot oksidlari qo‘llash orqali sulfat kislota ishlab chiqarish jarayonini amalga oshirish ishlab chiqarish samaradorligini bir necha marta oshirishni ta’minladi. Bu usul sulfat kislota ishlab chiqarishning minorali usuli deb ataldi.

Sulfat kislot ishlab chiqarishning kontaktli usuli 1831-yilda P.Filips (Angliya) tomonidan sulfit angidridni to‘g‘ridan-to‘g‘ri kislorod bilan qizdirilgan platinali katalizatorlar ustidan o‘tkazish orqali oksidlash usuli taklif etilgandan so‘ng yo‘lga qo‘yila boshlandi. Keyinchalik sulfit angidridni sulfat angidridga oksidlash jarayonining katalizatori vazifasini ko‘pgina metallar (masalan, temir, mis, xrom va b.), oksidlar (masalan, vanadiy oksid va b.), shuningdek chinni, keramika, tuproq va ko‘pgina boshqa moddalar bajarishi aniqlandi. Sulfat kislota ishlab chiqarishning kontaktli usuli yaratilgandan keyin yuqori konsentratsiyali sulfat kislota va oleum olish imkoniyati yaratildi. Sulfat kislota ishlab chiqarishning kontakli usuli uzoq vaqt ishlatilmadi. Chunki o‘sha paytda platinali katalizatorning aktivligi pasayib borishi – zaharlanishining sababi aniqlanmagan edi. XX asrning boshlarida R.Knitch (Germaniya) tomonidan sanoat sharoitida katalizator aktivligining pasayish sabablari aniqlangandan va sulfitli gazlarni zararli qo‘shimchalardan tozalash usullari ishlab chiqilgandan so‘ng kontakli sulfat kislota ishlab chiqarish rivojlanib ketdi.

Sulfat kislota ishlab chiqarishda sulfit angidridning kislorod ishtirokidagi oksidlanishi muhim bosqich hisoblanadi. Bu oksidlanish jarayoni katalizator ishtirokida (sulfat kislota ishlab chiqarishning kontakt usulida) yoki kislorod uzatuvchilarni qo‘llash orqali (sulfat kislota ishlab chiqarishning nitroza usulida) amalga oshiriladi.

Xomashyo turlari. Sulfat kislota olish uchun xomashyo sifatida elementar oltingugurt yoki tarkibida oltingugurt tutgan va undan elementar oltingugurt yoki sulfit angidrid olish mumkin bo‘lgan moddalar ishlatiladi. Tug‘ma oltingugurt tabiatda nisbatan kam tarqalgandir. Oltingugurt tabiatda ko‘pincha temir, rux, qo‘rg‘oshin, mis va boshqa metallar bilan birikmasi holatida uchraydi. yer qobig‘idagi oltingugurtning miqdori 0,1% ni tashkil etadi.

Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun tarkibida asosan temir disulfid FeS2 tutgan pirit yoki temir kolchedani keng ko‘lamda ishlatiladi. Oltingugurt ko‘pgina minerallar tarkibida ikkita metall bilan hosil qilgan sulfidlari tarzida ham bo‘lishi mumkin, masalan, mis kolchedani (xalkopirit) temir va misning oltingugurtli birikmasidir. Oltingugurt bundan tashqari tabiatda sulfatlar, masalan, gips (kalsiy sulfat), mirabalit (natriy sulfat), glauberit (natriy va kalsiy sulfat) va xokazolar tarzida ham uchraydi. U neft, toshko‘mir, tabiiy va o‘txona gazlari tarkibida ham bo‘ladi.

Oltingugurt va uning xossalari. Elementar oltingugurt (yoki oltingugurt bug‘i) tug‘ma rudalardan, shuningdek sulfit angidrid yoki vodorod sulfid tutgan gazlardan olinadi. Elementar oltingugurt sulfat kislota ishlab chiqarish uchun eng yaxshi turdagi xomashyolardan biri hisoblanadi. Uni yoqish natijasida katta miqdorda SO2 va kislorod tutgan va kontaktli sulfat kislota ishlab chiqarish uchun eng muhim hisoblangan gaz hosil qilinadi. Oltingugurtning yonishi natijasida kul qolmaydi, vaholanki kolchedan kuydirilishi natijasida hosil bo‘ladigan kulni yo‘qotish uchun katta sarf-harajatlar talab etilar edi. Tug‘ma oltingugurt tarkibida juda oz miqdordagi mishyak qo‘shimchasi bo‘ladi, bu esa kolchedandan sulfat kislota ishlab chiqarishdagi mishyakdan tozalash jarayonlari singari bosqichlardan holi bo‘lgan sodda sulfat kislota ishlab chiqarish tizimini yaratish imkoniyatini yaratadi. Kolchedanni kuydirish pechlari. Taxmonli mexanik pech. Kolche-danni kuydirish uchun xilma-xil pechlar ishlatiladi. Mexanik (taxmonli) pechlarda maydalangan kolchedan bir necha taxmonlarda joylashtiriladi va uni eshkakchalari bilan bir taxmondan ikkinchisiga surish orqali aralashtirilgan holda yondiriladi. Chang holatida kuydirish pechlarida kolchedan zarralari kamera taxmonlaridan tushish vaqtida yonadi. Qaynovchi qatlamda kuydirish pechlarida pastki tomondan kiradigan havo bilan kolchedanning muallaq holatda ushlab turilishi ta’minlanadi va intensiv aralashtirish orqali yondiriladi. Siklonli pechlarda kolchedan qaynoq havo bilan birgalikda katta tezlik bilan aylanma harakati orqali kuydiriladi. Kuyundi maxsus tirqish orqali chiqarib olinadi. Qaynovchi qatlamda kuydirish pechi. Nisbatan yuqori jadallik bilan ishlaydigan kolchedanni kuydirish pechlari jumlasiga qaynovchi qatlamda kuydirish pechlari kiradi va ular sanoatda keng miqyosda qo‘llanilmoqda. Qaynovchi qatlamli kolchedanni kuydirish pechlari (1.7-rasm) vertikal silindrik ko‘rinishdagi ichki qismi niqoblangan kameradan iborat bo‘lib, kolchedan uzluksiz ravishda pech to‘riga berilib turadi, havo esa to‘rning pastidan ventilyator yordamida puflanadi. Havo to‘r teshikchalari orasidan katta tezlik bilan o‘tib, kolchedanni yuqoriga ko‘taradi va uni aralashtiradi, bunda kolchedan xuddi qaynayotgandek bo‘ladi, shuning uchun ham bu jarayon qaynovchi qatlamli kuydirish deyiladi. Kolchedan to‘r bo‘ylab harakat qilish davrida kuyadi. Qaynovchi qatlamli pechdan chiqadigan gazda pechdagi 90% gacha kuyundi u bilan chiqadi. Shuning uchun changli kuyundi gazini dastlab bitta yoki ikkita siklondan o‘tkaziladi, u yerda gazdagi changning asosiy qismi tutib qolinadi, so‘ngra gaz elektrofiltrdan o‘tkazish orqali changdan to‘la tozalanadi. Oltingugurtni yoqish pechlari. Sulfat kislota va sellyuloza-qog‘oz ishlab chiqarish sanoatlarida oltingugurtni yoqish uchun har xil tuzilishdagi pechlar ishlatiladi. To‘zg‘itilgan holatda oltingugurtni yoqish uchun pechlar nisbatan takomillashgan va unumdordir. Bunday pechlarda ishlash oson boshqariladi, bir xil konsentratsiyali sulfitli gaz olinadi. Katalizatorlar ishtirokida sulfit angidridni oksidlashning fizik-kimyoviy asoslari. Kontaktli usul bilan sulfat kislota ishlab chiqarishda sulfit angidridni oksidlash:

SO2 + 1/2O2 ⇄ SO3

reaksiyasi bo‘yicha katalizator ishtirokida amalga oshiriladi. Bu jarayon kontaktlanish deb ataladi. Tinch holatdagi kontakt massa qatlami yoki qaynovchi qatlamdagi katalizator orqali gaz o‘tkazilganda gaz katalizator bilan bevosita to‘qnashadi.

Kolchedanning kuydirish uchun 4 xil tipdagi pechlardan foydalaniladi.

1. Mexanik pechlar.

2. Barobanli pechlar.

3. Changsimon kuydirish pechlari.

4. Kaynovchi kavatli pechlar.

II. S ni endirish boskichi kolchedanni kuydirishga nisbatan ancha engil va oson jarayondir.

S + O₂ ----> SO₂+ 296 kJ

Bunda S 113.5⁰S da eriydi, 444 ⁰S da kaynaydi va buglanadi. Oltingugrt fakat bug xolatidagina O₂ bilan oksidlanadi. Shuning uchun bu jaraen gomogen jaraen deyiladi. Toza S ni endirish changlatuvchiga tsiklon pechlarida olib boriladi. Agar xom ashyo sifatida oltingugurt kolchedani ishlatilsa, bu ishlab chikarishning texnologik sistemasi murakkabrok tuzilgan buladi. Chunki kolchedanni kuydirishdan xosil bulgan oltingugurt gazini tozalash, S ni endirishdan xosil bulgan gazni tozalashga nisbatan ancha kiyinrokdir.

III. Gazni tozalash. Gaz avval kul changlaridan tsiklonlarda, sungra esa kuruk elektrofil`trlarda tozalanadi.

Pechning kaynaetgan kavatida changning mikdori 200 g/sm³ buladi. Tsiklonlardan chikkanda 20 g/sm³, elektrofil`trlardan chikkanda esa 0,1 g/sm<sup>3</sup> mikdorda buladi. Gazni butunlay tozalash, ya`ni As₂ O₃ va selendan tozalash uchun yuvuvchi minora va xul elfil`trlardan foydalaniladi.Chunki ular katalizatorlarga ta`sir kiluvchi zaxarlardir. Zaxarlardan tozalangandan sung kurituvchi minroralarda 93 - 95 % li sul`fat kislota erdamida kuritiladi. Sung uni turbokompressor erdamida kontakt apparatga uzatiladi.

IV. SO₂ni kontakt oksidlash. SO₂ ni SO₃ gacha oksidlanishi H₂SO₄ ishlab chikarishning asosiy boskichi xisoblanadi. Chunki bu boskichning nomi bilan butun ishlab chikarish xam nomlanadi.

Bu jaraen kuyidagi reaktsiya tenglamasi orkali sodir buladi:

2SO₂+ O₂ 2SO₃+ 189 kJ (500.5 ⁰S)

Bu jarayon geterogen, ekzotermik, katalitik va kaytar jarayon bulib, xajmning kamayishi bilan boradi. Shuning uchun Le - Shatel`e printsipiga muvofik xarorat pasayishi va bosimning ortishi bilan muvozanat SO<sub>3</sub> xosil bulish tomoniga siljiydi. Shuning uchun sul`fat vislota sanoatida yukori bosimdan foydalanilmaydi. Bu jaraenda muvozanat regulyatori xaroratdir. SO₃ ning oksidlanish jarayonining tezligi kullanilaetgan katalizatorning aktivligi bilan belgilanadi. Katalizator sifatida kupgina moddalar ishlatilgan, lekin H₂ SO₄ sanoatida fakat 3 xil katalizator ishlatiladi:

1. Platina metali.

2. Fe (III) oksidi.

3. Vanadiy (V) oksid.

Ulardan eng aktivrogi platina bulib, lekin u kimmat va mish`yak bilan tez zaxarlanadi. Fe(III) - oksid arzon, mish`yak bilan zaxarlanmaydi,lekin katalitik aktivligini fakat 625.5 ⁰S dan yukori temperaturadagina namoyon kiladi.

Vanadiy katalizatori platinaga nisbatan kamrok aktivlikka ega, lekin ancha arzon va mish`yak bilan xam platinaga nisbatan bir necha 1000 marta kam zaxarlanadi. Xozirgi vaktda barcha sul`fat kislota ishlab chikarish zavodlarida vanadiy katalizatoridan foydalaniladi. U uz tarkibida 7% vanadiy (V) oksidi tutadi.

Pechning ishchi xududi har tomonlama atrof - muhitdan o’tga chidamli

materiallar bilan chegaralangan (qoplangan) bo’ladi. Tashqi metall korpus va o’tga chidamli (g’ishtli) qoplama orasiga atrof - muhitga ko’p issiqlik chiqib kelishini

oldini olish uchun issiqlik saqlovchi material qatlami joylashtiriladi. Pechlar qayta ishlanayotgan material yuklovchi va tushiruvchi qurilmalar, yoqilg’i yoqadigan yoki boshqa ishchi muhitga kerakli issiqlik ajratib beruvchi qurilmalar bilan jihozlangan bo’ladi. Pechning ayrim metall konstruktsiyalari yoki o’tga chidamli qoplamani ishlash vaqtidan oldin ishdan chiqishini oldini olish uchun ular suv bilan sovutiladi. Pech turi ko’pligi sababli ularni tasniflash maqsadga muvofiq bo’ladi. Pechning qo’yidagi guruhlari farqlanadi:

1. Ishchi muhitning tuzilishi bo’yicha:

- shaxtali – ishchi muhit vertikal bo’yicha yuqoriga qarab cho’zilgan;

- yallig’ qaytaruvchi - ishchi mug’it gorizontal bo’yicha cho’zilgan;

- aylanma quvurli – jarayonlar uzun tsilindr muhitda boradi;

- kamerali.

2. Ishlatayotgan energiya turi bo’yicha:

- yoqilg’ili - materialni qayta ishlash uchun zarur bo’lgan issiqlik, qattiq,

suyuq yoki gazsimon yoqilg’ini yoqish hisobidan ajraladi;

- elektr - elektr energiyani o’zlashtirish hisobiga issiqlik ajraladi.

3. Issiqlik uzatishni tashkil etish tamoyili bo’yicha:

- issiklik generator - pechlar - issiqlik qayta ishlanayotgan malerial hajmida

ajraladi (konverterlar, induktsiyali pechlar);

- issiqlik almashinuvchi - pechlar - qizdirilayotgan materialga issiqlik

chetdan beriladi (qizdirgich, kuydirish pechlari);

- aralash turdagi pechlar (domna pechlari).

4. Maqsadiga ko’ra:

- qizdiruvchi (qurituvchi. kuydirish, qattiq metallni termik qizdirish uchun va b.);

- erituvchi - qattiq shixtali materialni suyuq mahsulot – eritma xoliga

Keltirish uchun:

- issiqlik almashinuvchi - pechdan gazlar bilan chiqib kelayotgan issiqlikni

ushlab qolish va keyinchalik undan foydalanish (regeneratorlar, tozalovchi -kotyollar). Ko’pincha shaxtali pechlarda jarayon uzviysiz, qarama - qarshi oqimga asoslangan bo’ladi: rudali material, yoqilg’i va flyusdan iborat shixta o’z og’irligi ta’sirida yuqoridan pastga qarab tushadi, pastdan yuqoriga bo’lakli shixtani

qizdiradigan gazlar harakat qiladi. Pechning pastki qismidagi mahsus tuynukdan - furmazar orqali harorati 1200°S bo’lgan gazlar purkaladi. Ayrim xollarda pech ichiga havo berish muhitida furmalar oldida bo’lakli qattiq yoqilg’ini yonishi natijasida pechning ichkari qismida yonadigan gazlar hosil bo’ladi. Agar qizdirilgan havo purkash ishlatilsa, yonish mahsulotlari harorati 2500°S gacha

etishi mumkin. Qalinligi 5,0-20,0 m bo’lgan shixta qatlami yoriqlari orasidan gazlar o’tib, o’z issiqligining bir qismini shixtaga beradi va nisbatan past harorat 100-400°Sda pechdan chiqib ketadi, bu esa shaxtali pechlarda issiqlikdan foydalanish koeffitsienli yuqoriligini bildiradi. SHaxtali pechlardan farqli o’laroq, aylanma quvurli pechlar nafaqat bo’lakli balki kukunsimon sochma maleriallarni qayta ishlashi mumkin. Aylanma quvurli pech diametri (3-5 m) uzun tsilindr (30-150 m) ichidan o’tga chidamli g’ishtlar bilan himoyalangan bo’ladi. Pechning po’lat qoplamasida rolikli suyanchiqlarga tayangan ikki yoki bir qancha halqasimon bandajlar bor. Pechning aylanishi tishli uzatish yordamida amalga oshiriladi. Aylanish tezligi 1-3 ayl/minga teng. Pechning

mahsulot tushirish qismida suyuq gazsimon yoki changsimon ko’mir yoqadigan qismi (topka) bor. YOnayotgan gazlarning mash’ali pechdagi xomashyo materiallar ustidan o’tib pechning yuklash qismi oxiridan chiqib ketadi. Xomashyoni qizdirish tepadan mash’al hamda pech devorlari va pastdan qizigan qoplama orqali amalga oshiriladi. Pechda xomashyoni bir tomondan ikkinchi tomonga qarab siljishi uchun aylanlirish o’qi gorizontga nisbatan 2-3° burchak

ostida qiya qilinadi. Pechda materialni siljishi tufayli u 500-1000°S gacha qiziydi. Pechning mahsulot chiqarish tomonida materialni harorati 1300°S bo’lishi mumkin.