O’zbekistonda sulfat kislota ishlab chiqarish texnalogiyasi istiqbollari. Mundarija: Kirish

II.Bob.Sulfat kislota ishlab chiqarish bosqichlari va usullari

2.1.Oltingugurt (IV) oksidi va oltingugurt (VI) oksidini olish.

Oltingugurt (ГУ)— oksidini ishlab chiqarish S 0 2 — rangsiz, o ‘tkir hidli (yonayotgan oltingugurt hidini eslatadi) gaz. 100 % S 0 2 atmosfera bosimida — 10,09°C da suyuq holga o ‘tadi. — 70°C da qotadi. Juda zaharli bo‘lib, chegaraviy xavfli konsentratsiya miqdori 0,005 m g/m 3, ishlab chiqarish binolarida esa 10,0 m g/m 3ga teng. Xomashyo S 0 2 olish uchun asosiy xomashyo kabi oltingugurtli moddalar va tarkibida S saqlovchi sanoat chiqindilaridir. Keyingi yillarda rangli metallurgiya sanoatining chiqindi gazlari tarkibidagi S 0 2 ni olish keng quloch yoymoqda. Pirit tarkibida nazariy jihatdan olganda 53,46 % oltingugurt saqlaydi. Tabiiy kolchedan har doim tarkibida begona arashlama sifatida mis, rux, nikel, kumush, q o‘rg‘oshin, mishyak, surmaning oltingugurtli birikmalari, turli sulfat va karbonatli tuzlar, kvars, silikatlar va boshqalar saqlaydi va o ‘z navbatida u shu metallami olish uchun xom-ashyo hamdir. Rangli metallaming sulfidlarini ajratish uchun ruda maydalanadi va flotatsiyalanadi. Natijada rangli metall sulfidlarining konsentranti olinadi: qolgan qoldig‘i asosan tarkibida 45—50% oltingugurt saqlovchi boyitilgan piritdan iborat b o‘lib, S 0 2 olish uchun yoqiladi. 170 Olingan rangli metall konsentratlari metallurgiya zavodlarida kuydirilib metallar ajratib olinadi. Bunda chiqindi gaz sifatida 3% gacha S 0 2 ajralib chiqadi va havoni, atrof-muhitni zaharlaydi. Keyingi yillarda shu chiqindi gazdan ham sulfat kislota ishlab chiqarish yo‘lga qo'yilmoqda.Shunday yo‘l bilan 1 1.mis olganda ajralib chiqqan S 0 2dan 101. dan ko'proq sulfat kislota olish mumkin. Buning uchun S 0 2 ni konsentratsiyasini oshirish kerak bo‘ladi. Hozircha ayrim rangli metallurgiya zavodlaridagina S 0 2 konsentratsiyasini oshiruvchi qurilmalar o'rnatilgan xolos. Shuning uchun endilikda rangli metallurgiya zavodlarining chiqindi S 0 2 gazini to‘liq ushlab olish va undan foydalanish ishlarining loyihalari ishlab chiqilmoqda. Bu rudadan kompleks foydalanish bo'lardi va atrof-muhitni ifloslanishning oldi biroz bo‘lsa-da olinardi (70- rasmga qarang). S 0 2 olish uchun eng yaxshi ashyo bu toza oltingugurtdir. U yoqilganda massa ulushi yuqori bo‘lgan va zararli qo‘shimchalari kam bo‘lgan S 0 2 olinadi. Ammo FeS2 — kolchedandan bir necha marta qimmat turadi, hamda u boshqa ishlab chiqarishlar uchun qimmatbaho kimyoviy ashyo hamdir. Ko'miryoqiladigan korxonalar, yoritish tarmoqlarining mo‘rilaridan atmosferaga chiqarib yuboriladigan gazlar tarkibida anchagina S 0 2 bo‘ladi. Chunki toshko‘mir tarkibida 1 -3% gacha oltingugurt saqlaydi.Keyingi yillarda atrof-m uhitning tozaligiga biroz e ’tibor kuchaytirilganligi sababli m o ‘rilardan chiqarilgan gazlarni zaharsizlantirishning absorbsiya-desorbsiya usullari ishlab chiqilgan. Bunda S 0 2 ushlab qolinadi va sulfat kislota ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Ammo kislotaning tannarxi piritdan olingan kislotaga nisbatan bir necha marta qimmatga tushadi. Shu sababli u kam qo‘llanilmoqda. Keyinchalik S 0 2 ni ushlab qolish va uni tozalab H2S 0 4 ishlab chiqarish uchun foydalanishning takomillashgan usullari topilgach keng qo'llanila boshlanadi. Dunyo bo'yicha atmosferaga chiqarib yuboriladigan S 0 2 ning miqdori, dunyoda ishlab chiqarilayotgan sulfat kislota miqdoridan ikki barobar ko'proq kislota ishlab chiqarishga yetarlidir.Yana bir muhim S 0 2 olinadigan xomashyo bu vodorod sulfid gazidir. H 2S ko'pgina tabiiy gazlar tarkibida bo‘ladi. Qaysiki, uni tozalaganda H2S ajratib olinadi, va u S 0 2 ga aylantiriladi. Ko‘mimi kokslaganda, neftni qayta ishlaganda ular tarkibidagi S qisman 171 vodorod sulfidga aylanib gaz holida ajralib chiqadi. Koks gazlari tozalanganda ulaming tarkibidan H2S yoki S shaklida ajratib olinadi, yoqib S 0 2 ga aylantiriladi.
Yuqorida aytilganlardan tashqari SO^ olish uchun juda ko‘p foydalanish mumkin boigan, ammo hozircha foydalanilmayotgan potensial ashyo manbalari mavjud. Bularga 0 ‘zbekistondagi kalsiy sulfat va natriy sulfat tuzlarining yirik konlarini ko'rsatish mumkin. Yana fosfat kislota ishlab chiqaradigan zavodlarda hosil boiadigan va chiqindi sifatida tashlab yuborilayotgan fosfogipsni ko'rsatish mumkin. Neft mahsulotlarini tozaiashda tarkibida sulfat kislota saqlovchi gudron ko‘pgina organik mahsulotlar ishlab chiqarish sanoatlarida, organik moddalar bilan ifloslangan va chiqindi hisoblangan suyultirilgan sulfat kislotadir. Poiatni tozaiashda hosil boiadigan, asüda chiqindi hisoblangan temir sulfit tuzlari. Bularning hammasi va ular kabi tarkibida sulfat kislota yoki tuzlarini saqlovchi har qanday chiqindi moddalar qaytaruvchilar bilan qo'shib qizdirilganda SO^ hosil qiladi va undan sulfat kislota olish mumkin. Temir kolchedanini kuvdirish. Kolchedanni kuydirish yuqori haroratli (1000“C gacha) geterogen (gaz-qattiq), qaytmas, katalizatorsiz ( katalizator ishlatilmaydigan) va bir necha bosqichlarda boradigan jarayonga yaqqol misol b o ia oladi. Kolchedan pechda 500“ C gacha qizdirilganda parchalanish awal oltingugurt hosil boiish bilan boradi; 146 2FeSj = 2FeS +S,. So'ngra oltingugurt bugiari oksidlanadi: S+O, = 2S0^. Qolgan g‘ovak FeS kislorod ta’sirida sekin oksidlanadi. Reaksiya yuqori haroratda boradi: 4FeS+702=2Fe203+4S02 Kolchedanni kuydirish reaksiyasi tenglamasi umumiy holda shunday yoziladi: 4FeS2 +1102=2Fe203+8SOj+3400kJ Haqiqatda bu reaksiya 600“C dan past haroratda, oraliq mahsulotlar sifatida tem ir sulfat hosil boiishi bilan boradi. Harorat ortib borishi bilan aw al FeO, so'ngra, agar kislorod yetarli boisa F e,0 3 , kam holda FeS^ hosil boiadi. FeS^ bilan bir qatorda kolchedan tarkibida boigan boshqa metall sulfidlari ham parchalanadi. Natijada hosil boigan metall oksidlari kvars, alyumosilikatlar, tem ir oksidlari va parchalanmay qolgan FeS^ bilan ajratib kuyundi hosil qilinadi. Kuyundi tarkibida 0,5% dan 3% gacha oltingugurt saqlashi mumkin. Temir sulfidi (kolchedan) oksidlanganda, sulfid zarrachalari yuzasida tem ir oksidlari qavati hosil b o iad i. Bu qavatning qalinligi, kolchedandagi oltingugurtning yonishi bilan ortib boradi. Jarayonning um umiy tezligi, mana shu oksid pardalarning g‘ovaklarida kislorod va SO, ning diffuziyalanish tezligi bilan aniqlanadi. Demak, kolchedanning kuyishi ichki diffuzion hududda kechadi. Bu jarayon tezligini geterogen jarayon tenglamasi bilan ifodalash mumkin: u = ^ ^ K F A C (3. 1) dr Bunda: u — umumiy tezlik (reaksiya tezligi), G — SO^ ning miqdori (mahsulot miqdori), K — jarayonning tezlik konstantasi, AC — jarayonning xarakterlantiruvchi kuchi, r — vaqt, F — geterogen sistemasida reaksiyaga kirishuvchi fazalar yuzasi. Formuladan m a’lumki, oksidlanish jarayonini tezlashtirish uchun K, ACva F larni oshirish kerak. Jarayonning tezlik konstantasi K ni, ya’ni moddalarda fazalarning bir-biriga o‘tishini (masalan, gaz fazaning qattiq fazaga diffuziyalanib o iishi, yani Oj ning tem ir oksidi pardasiga diffuziyalanib kolchedanga kirishi va kolchedanda hosil b o ig an SO^ ni tem ir oksidi pardasidan diffuziyalanib tashqariga chiqishi) oshirish uchun haroratni oshirish eng foydali tadbir hisoblanadi. Ammo harorat 850—1000® C gacha ko'tarilsa 147 pech ichidagi ashyo (kolchedan) bo‘lakchalari bir-biriga yopishib, yirikyirik aglomeratlarga aylanib qoladilar. Natijada zarrachalar yuzasi keskin kamayadi. Shuning uchun ham kolchedanni kuydirish pechning konstruksiyasiga qarab, faqat m a’lum bir harorat oralig‘ida olib boriladi. Jarayonning harakatlantiruvchi kuchini ( AC)tezlatish uchun kochedanning tarkibidagi piritning va kuyish zonasiga kiritiladigan kislorodning konsentratsiyasini oshirish zarur bo‘ladi. Pirit konsentratsiyasi flotatsiya usuli bilan oshiriladi, kislorod konsentratsiyasi esa pechga kiritiladigan havo miqdori stexiometrik hisobga nisbatan 1,5—2 marta ko‘paytirilishi bilan oshiriladi. Fazalar yuzasini (F) oshirish uchun esa pech ichidagi ashyolarni fazalarni aralashtirish orqali Koh'hciîafi s S hamda kolchedanni juda maydalash yo‘li bilan oshiriladi. Amalda zarrachalarning kattaligi 0,3—0,03 mm gacha bo‘lgan kolchedan ishlatiladi. Kolchedanni kuydirish uchun uch xil kuydirish pech turlari mavjud: 1. M exanik kuydirish pechlari. 2. Changitib kuydirish pechlari. 3. “ Qaynovchi q a v a f’da kuydirish pechlari. Mexanik pechlar (57-rasmga qarang) silindrsimon bo'lib, u olti yoki sakkizta gorizontal holdagi “tokcha” larga b o ‘- lingan, o'rtasidan vertikal o ‘q o'rnatilgan va o‘qqa “tokchalar” soniga qarab 6 yoki 8 ta xaskashlar mahkamlangan. 0 ‘q aylanganda xaskashlar ham aylanadi va “tokcha”lar ustida to'kilgan kolchedanni aralashtirib, qo‘zg‘ab yuqoridagi “tokcha” lardan ostdagi “tokcha”larga tushib turadi. Pechning yuqori qismiga Padlcr ffaro xcfxkaxÍHík - ttf Uavo 57-rasm. Mexanik tokchali kuydirish pechi: 1 — poMat g‘ilofi; 2 — qoplama (futerovka); 3 — aylana teshiklar; 4 — kuraklar; 5 — kurak tishlari; 6 — tagliklar; 7 — o ‘q(val); 8 — tishli uzatgich (shesterna). 148 Ikkilamchi havo o'rnatilgan bunkerdan yuqori “tokcha”ga to‘xtovsiz kolchedan tushib turadi.Pech tagidan esa qarama-qarshi oqimda havo kiradi.Kolchedan yonib holgach qolgan kuyundi (kul) pechning ostki qismidan xaskashlar yordamida chiqarib olinadi.Hosil boigan sulfit angidridi esa pechning yuqori qismidan chiqadi.Mexanik pechlarning asosiy kamchiliklaridan biri, unda kolchedan bo'lakchalari tez bir-biriga yopishib yirik bo'lakiar — aglomerat hosil qilishidir.Shuning uchun ham haroratni 850—900" C dan oshirib bo'lmaydi.Undan tashqari harorat oshsa pechdagi cho'yandan yasalgan "xaskashak” tishlarini korroziyaga uchratadi, sinishga olib keladi, hatto pech o'qining ham sinishiga olib keladi. Mexanik pechlarning tuzilishi murakkab, intensivligi past, kolchedan tarkibidagi S ni to'Iiq yonishini ta’minlamaydi va shuning uchun ham SO, ning konsentratsiyasi ham past bo'ladi. Mexanik pechlarning intensivligi 185kg/ mVsutkaga teng (ya’ni 1 m^ pech hajmida 1 sutkada 185 kg kolchedan kuydiriladi). Hosil bo'lgan kuyundi gazlarning tarkibi 9% SOj, 9% O^, 82% Hj ga to'g'ri keladi. Kuyundining tarkibida esa o'rtacha 2% S yonmay qoladi.Shuning uchun ham hozirgi kunda m exanik pechlar takom illashib qudratli pechlarga aylantirilgan.Faqat kam quvvatli sexlardagina mexanik pechlarni uchratish mumkin.Chaneitib kuvdirish pechlari. Changitib kuydirish pechlari (58- rasm ) m aydalab kukun holiga keltirilgan quruq kolchedanni havo oqimi bilan pech ichida changitib purkashga asoslangan bo'lib, mexanik pechlardan ko'ra ancha tak o m illashgan va undan ustun turadi. Bunda kolchedan kukuni siqilgan havo bilan pechning ostidan forsunka (suyuqlik yoki kukunsim on moddalarni havo bilan aralashtirib purkaydigan asbob) orqali pech ichiga purkaladi. Bunda har bir chang zarrachasi har tomondan havo bilan va havO" j, 4 58-rasm. Changsimon_*| kolchedan Kuyindi K olchedanni changitib kuydirish pechi: 1 — silindrsimon g'ilof; 2 — futerovka(qoplamasi); 3 — kuyundi uchun bunker; 4 — kolchedan va havo aralashm asini kirituvchi forsunka; 5 — sovituvchi ekran. 149 to'qnashadi va o‘chib borayotgan paytda yonadi. Fazalar ta’sir sathi yuza to ‘qnashuvi ortadi.Natijada yonish jarayoni intensiv tusga keladi, zarrachalarning bir-biriga yopishib qolish hollari keskin kamayadi.Shuning uchun ham bunda haroratni 1100" C gacha oshirish mumkin. Hosil bo‘lgan kuyundi pechning ostki konussimon qismidan chiqarib tashlanadi. Kuyundi gazlari esa 900—1000“ C haroratda pechning yon tomonidagi shtutser (shtutser — sirti rezbali quvurcha) orqali siqib, suv bug‘i hosil qiluvchi qozon orqali o'tadi. Natijada gazning issiqligidan foydalaniladi. Bunda olingan kuyundi gazi tarkibida 13% gacha SO, boiadi, kuyundi tarkibida esa 1—1,5% S qoladi. Pechning intensivligi '700—1000 kg/m^ sutkaga teng. Ammo bu pechlar uchun faqat quritilgan va boyitilgan kolchedangina ishlatiladi. Chunki ho‘l bo‘lsa forsunka tiqilib qoladi. Buning yana bir kamchiligi shundan iboratki, kuyundi gazlar tarkibida changi ko‘p bo'ladi. Mexanik pechlarning kuyundi gazi tarkibi 10 g/m^ chang bo'lgani holda, changitib kuydirish pechinning kuyindi gazida 100 g/m^ chang bo'ladi.Mana shu kamchiliklar uchun bu pech keng tarqalmagan.Qaynovchi aavatda kuvdirish pechlari (59-rasm).Ishlash prinsipini tushunish uchun quyidagicha tajribani ko'z o'ngim izga keltiraylik.Taxminan bir xil o'lchamdagi zarrachalar joylashgan quvurchadan havo yuboramiz.Gaz oqimi zarrachalar orasidan o'tadi.Bunda zarrachalar qavati harakatga kelmay turaveradi. Endi sekin-asta havo oqimini oshiraylik, bunda zarrachalar harakatga keladi va ularning bir qismi yoki hammasi havo oqimi bilan chiqib ketadi. Bunday holatda zarrachalar oralig'i ortadi, har bir alohida zarracha gaz bosimi ostida yuqoriga ko'tarilishi va o'z og'irligi ta’sirida pastga tushish imkoniyatiga ega bo'ladi. Zarrachalar bir-biri bilan to'qnashishi tufayli har tomonga harakat qiladi. Ruda qavati g'ovak bo'lib qoladi, uning balandligi 1,5—2 baravar ortadi. Bu holat suyuqlik qaynashini esiatadi, shuning uchun u “qaynovchi qavat” deb nomlangan. Qaynovchi qavatda zarrachalar tez aralashishi sababli uni osonlik bilan isitish va sovitish mumkin. Jumladan, yonish jarayoni ham intensiv ketadi.Qavatning hamma joyida, taxminan bir xil haroratni hosil qilish oson.Pechning tuzilishi 59-rasmda tasvirlangan.U silindrsimon po'latdan yasalgan qurilma bo'lib, ichi o'tga chidamli g'ishtlar bilan qoplangan.Pech ostki qismining ichida gorizontal holda o'rnatilgan ko'p sonli mayda teshikchalari bo'lgan chambara o'rnatilgan.Shu teshiklardan havo purkaladi, natijada chambarak yuzasida qaynovchi qavat hosil bo'ladi.Qaynovchi qavatga pechning yon tomonidan to'xtovsiz kolchedan tushib turadi.Kolchedan zarrachalarining kattaligi taxminan 150 КигшкИ gazi K»kbt'dm 59-rasm.Qaynovchi qavatda kuydimvchi pech. (kolchedan kuydirish pechi); 1 — kuydirish bo‘limi; 2 — bunker; 3 — panjara; 4 — kolchedan kuydirish joyi; 5 — kuyundi gazlari chiqadigan tuynuk; 6 — kuyundi(kul) chiqadiga tuynuk; 7 — sovitgich(bug‘ qozoni bo‘limi). bir xil bo‘lishi kerak, chunki keladigan havo oqim ining tezligi zarracha kattaligiga proporsional bo'ladi, ya’ni qaynovchi qavat hosil bo'lishi kerak. Qaynovchi qavatda hamda kuyindi gaz oqimida bug* hosil qiluvchi quvuriar 0‘rnatilgan bo‘lib, ularga suv kirib, bug* b o ‘lib chiqadi. N atijada qaynovchi qavat haroratini taxminan bir xilda 800” С da saqlab turish mumkin b oiadi.Pechning ostki qismidan havo kiritilib turiladi, yuqori qism idan kuyundi gaz chiqarib olinadi.Kuyundi (kul) esa pechning yon tomonidan maxsus qisqa quvurcha 5 orqali chiqadi.P echning intensivligi 1000 — 1800 kg/m^ sutkaga teng. Kuyundi gazi tarkibida 15% gacha SO^ bo'lad i. Kuyundi tarkibida esa 0,5% S qoladi. Bu pech intensivligining kattaligi va kuyundi gazi tarkibida SO^ ning massa ulushi ko'pligi hamda kolchedan tarkibidagi Sning to‘liqroq yonishi kabi yutuqlari tufayli pechlar keng tarqaldi. SO^ gazi toza oltingugurtni yoqish yo‘li bilan ham olinadi. Kolchedanni kuydirib olingan SO, ga nisbatan S ni yoqib olingan SO, ancha toza va konsentratsiyasi ancha katta bo'ladi. Havoda yoqilgan 21% gacha SO^ saqlovchi kuyundi gazi olish mumkin, ammo havoni ko'proq qo'shish bilan SO, miqdori kamaytiriladi. Amalda S ni yoqishdan 9—11% SO, va 12—10% O^ dan iborat kuyundi gaz olinadi (chunki S ni SO3 ga oksidlash uchun ham kislorod kerak bo'ladi) kolchedandan esa amalda 7—9% SO^ va 11—9% O, saqlovchi kuyundi gaz olinadi. Toza S ni yoqish uchun purkagichli va siklonli (60-rasm) pechlardan foydalaniladi. Oltingugurt pechga kelishdan oldin suyuqlantiruvchi qozonda bug' yordamida suyuqlantiriladi, begona aralashmalardan filtriab tozalangach forsunka orqali siqilgan havo yordami bilan pech ichiga purkaladi.Pech 151 60-rasm. Oltingugurtni yoqish uchun ishlatiladigan siklon pech: 1 — oltingugurt va havo berish uchun forsunkali forkamera; 2 — yoqish bo'limi; 3 — gazni girdobli harakatga keltiruvchi halqalar. ichida bug‘lanib havo yordam ida yonadi. Forsunkali pechlarda oltingugurtning havo bilan aralashuvi diffuzsion ekstensiv jarayon boiganligi uchun yetarli darajada aralashmaydi. Siklon pechlarida havo tangensial (egri chiziqqa urinma chiziq bo'yicha yo‘nalgan) oqimda berilgani uchun ham S bugiari havo bilan juda kuchli va tez aralashadi. Natijada S ning yonishi juda intensiv ketadi.Shuning uchun ham siklonH pechlar o ‘z qulayliklari bilan forsunkali pechlarni oradan siqib chiqarmoqda.