Производство серной кислоты нитрозным способом

Технологическая схема производства серной кислоты контактным путём
хорошо известна из школьных учебников. В нашей стране используется и
другой, так называемый нитрозный, способ её получения.

На первой стадии, одинаковой для обоих методов, получают сернистый
ангидрит CO2. Исходным сырьём может быть, в принципе, любое вещество,
содержащее серу: природные сульфиды железа (прежде всего, пирит FeS2), а
также сульфиды меди и никеля, сульфидные полиметаллические руды, гипс
CaSO4.2H2O и элементарные сера. Всё больше и больше используют газы,
которые выделяются при переработке и сжигании горючих ископаемых (угля,
нефти), содержащих соединения серы.

Полученный SO2 окисляют до H2SO4, используется для этого в нитрозном
методе используется окислы азота. С этой стадии оба метода отличаются
друг от друга.

В специальной окислительной башне 3 смешивают окись азота NO и NO2 с
воздухом в таком соотношении, чтобы половина имеющихся NO и NO2.

2NO + O2 ( 2NO2

В результате газовая смесь содержит равные NO и NO2. Она подаётся в
башни 4 и 5, орошаемые 75% - ной серной кислотой; здесь смесь окислов
азота поглощается с образованием нитрозиллерной кислоты:

NO + NO2 + 2H2SO4 (2NO(HSO4) + H2O

Раствор нитрозиллерной кислоты в серной кислоте, называемый нитрозой,
орошает башни 1 и 2, куда противотоком поступает SO2 и добавляется вода.
В результате гидролиза нитрозиллерной кислоты образуется азотная
кислота:

NO(HSO4) + H2O(H2SO4 + HNO2

Она - то и окисляет SO2 по уравнению:

SO2 + 2HNO2(H2SO4 + 2NO

В нижней части башен 1 и 2 накапливается 75% - ная серная кислота,
естественно, в большем количестве, чем её было затрачено на
приготовление нитрозы (ведь добавляется «новорождённая» серная кислота).
Окись азота NO возвращается снова на окисление. Поскольку некоторое
количество её меряется с выхлопными газами, приходится добавлять в
систему HNO3, служащую источником окислов азота.

Недостаток башенного метода состоит в том, что полученная серная кислота
имеет концентрацию лишь 75% (при большей концентрации плохо идёт
гидролиз нитрозиллерной кислоты). Концентрирование же серной кислоты
упариванием представляет дополнительную трудность. Преимущество этого
метода в том, что примеси содержащиеся в SO2, не влияют на ход процесса,
так что исходный SO2 достаточно очистить от пыли, т.е. механических
загрязнений. Естественно, башенная серная кислота бывает недостаточно
чистой, что ограничивает её применение.