Історія розвитку сульфатного виробництва

Перша згадка про сульфатну кислоту відноситься до 940 року нашої ери (алхімік Абу-Бекр-Альрарес). До середини XVIII століття її отримували з сухого перегонного ферум(ІІ) сульфату - купоросу (звідки термін купоросне масло), або нагріванням суміші сірки і калій нітрату з наступним поглинанням сульфур (VI) оксиду водою.

У 1746 році було розроблено камерний метод виробництва, в якому сірка в суміші з калій нітратом спалювалася у свинцевих камерах, причому сульфур(VI) оксид і оксиди нітрогену розчинялися у воді на дні камери. Надалі в камери почали вводити пар і процес виробництва перетворився у неперервний. На початку XIX століття сірку спалювали у печах, а оксиди нітрогену одержували окремо розкладанням калій нітрату сульфатною кислотою.

На початку ХХ століття в установку була включена спеціальна башта для поглинання оксидів нітрогену, що підвищило інтенсивність камерного процесу. Надалі свинцеві камери були замінені баштами з кислотною насадкою. Таким чином, камерний метод виробництва сульфатної кислоти, зберігши принцип окиснення сульфур(IV) оксиду до сульфур(VІ) оксиду, трансформувався у баштовий метод, що існує до цього часу. З 1837 року в якості сировини замість сірки стали використовувати залізний колчедан.

В 1831 році англійський вчений П. Філіпс розробив контактний спосіб виробництва сульфатної кислоти на платиновому каталізаторі. Пізніше платина була замінена контактною масою на основі ванадій(V) оксиду, що дозволило знизити температуру запалення каталізатора. На початку XX століття Р. Кнітч установив причини руйнування каталізатора при використанні в якості сировини колчедану і розробив методи очистки сульфур(ІV) оксиду від каталітичних отрут. Це було використано при розробці різноманітних технологічних схем виробництва сульфатної кислоти контактним методом.

У 1930 році в практику сульфатнокислотного виробництва були введені печі «киплячого» шару (К Ш) на стадії обпіку колчедану, що значно підвищило продуктивність і знизило втрати сірки.

У 1931 році І. А. Ададуровим та інш. було розроблено метод окиснення сульфур(ІV) оксиду на твердому каталізаторі за високого вмісту парів води у газі, що отримав назву метода «мокрого каталізу» виробництва сульфатної кислоти із сірководню. Пізніше у сульфатокислотне виробництво було впроваджено метод подвійного контактування (ДК – ДА), що був розроблений Г. К. Боресковим, В. С. Бесковим та іншими, що значно підвищило ступінь контактування сульфур(ІV) оксиду, на декілька порядків знизило викиди токсичних газів і дало значну економію на будівництві очисних споруд.

Зараз майже вся сульфатна кислота виробляється контактним методом.

 

Сировина для виробництва сульфатної кислоти

Саморідна сірка S

Природні поклади невеликі, хоча кларк її рівний 0,1 %. Саморідна сірка знаходиться в Україні в Коломийському середовищі (Івано-Франківська обл.) і в Дрогобичі (Львівська обл.).

Залізний колчедан, пірит FeS₂

Україна володіє багатими покладами піриту. Це, насамперед, родовище світового значення у Кривому Розі, значні поклади є в Кременчузі, Керчі та Білозірському родовищі (Запорізька обл.). Використовується також мідний колчедан CuFeS₂ та мідний блиск CuS₂, проте їх записи на Україні не значні.

Cірководень H₂S

Джерелом сірководню слугують різноманітні горючі гази: коксовий, генераторний, попутні гази, а також гази нафтопереробки. Сірководень, що вилучається при їх очистці досить чистий і містить до 90% H2S і не потребує спецпідготовки.

Гази кольорової металургії (SO2)

Ці гази містять від 4 до 10% SO₂ і можуть безпосередньо використовуватися для виробництва сульфатної кислоти. Використання сірководню та сульфур(IV) оксиду вирішує не лише сировинні проблеми, а й, що дуже важливо, – екологічні.