17)Экстракция и экстрагирование

Экстракция(экстрагирование) – процесс извлечения одного или нескольких растворенных веществ из одной жидкой фазы другой фазой, практически не смешивающейся с первой. Процесс экстракции основан на законе распределения, согласно которому отношение равновесных концентраций вещества, распределенного между двумя жидкими фазами, при постоянной температуре есть величина постоянная, называемая коэффициентом распределения:

ᶯ_р=С₁/C₂

Где, ᶯ_р – коэффициент распределения, С_{1 –} равновесная концентрация распределяемого вещества в первой распределяющей фазе, C₂ – то же во второй фазе

Экстракция осуществляется в аппаратах – экстракторах, которые делятся на:

- смесительно-отстойные, в которых последовательно проводятся две стадии процесса экстракции: перемешивание жидкостей и их отстаивание для разделения жидких фаз

- колонные, в которых поверхность раздела фаз увеличивается путем диспергирования капель одной жидкости в другой

- центробежные и пульсационные, в которых диспергирование жидких фаз достигается за счет перемешивания или пульсации жидкости

В отдельных случаях процесс экстракции сочетают с процессом ректификации для снижения затрат тепла в последнем и повышения его эффективности

18)Получение серной кислоты

Производство серной кислоты из флотационного колчедана

Включает 3 последовательные стадии:

-окисление дисульфида железа пиритного концентрата кислородом воздуха:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

-каталитическое окисление оксида серы (IV) избытком кислорода печного газа:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

-абсорбция оксида серы (VI) с образованием серой кислоты:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Технологическая схема производства серной кислоты контактным методом

В настоящее время в производстве серной кислоты и олеума контактным методом наиболее распространенной является технологическая схема с использованием принципа двойного контактирования «ДК-ДА» (двойное контактирование – двойная абсорбция).

Производство серной кислоты из серы

1)осушка воздуха

2)сжигание серы

3)охлаждение газа

4)контактирование

5)абсорбция оксида серы(VI)

Производство серной кислоты из сероводорода

(мокрый катализ)

Включает 3 последовательных стадии:

1. Сжигание сероводорода:

H₂S + 1,5O₂ = SO₂ + H₂O –ΔH₁, где ΔH₁=519 кДж,

С образованием смеси оксида серы (IV) и паров воды эквимолекулярного состава (1:1)

2. Окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI):

SO₂ + 0,5O₂ ↔ SO₃ – ΔH₂ , где ΔH₂=96 кДж,

С сохранением эквимолекулярности состава смеси оксида серы (VI) и паров воды (1:1)

3. Конденсация паров и образование серной кислоты:

SO₃ + H₂O ↔ H₂SO₄ – ΔH₃ , где ΔH₃=92 кДж

Таким образом, процесс мокрого катализа описывается суммарным уравнением:

H₂S + 2O₂ = H₂SO₄ – ΔH где ΔH=707кДж

19)Получение аммиака

1) Дуговый метод. Первая промышленная установка окисления азота кислородом при пропускании воздуха через дуговую электрическую печь по методу Биркеланда и Эйде была введена в 1905 году. Товарным продуктом в ней являлся нитрат кальция «норвежская» селитра.

2) Цианамидный метод. Разработка цианамидного метода фиксации азота была связана с потребностями в кальцийцианамиде как минеральном удобрении.

3) Аммиачный метод. Получение аммиака путем взрыва сжатой смеси азота и водорода.

4) Вариант аммиачного метода. Одновременное получение аммиака и оксида алюминия из бокситов через нитрид алюминия.

Боксит+азот+уголь -спекание-измельчение+NaOH-выщелачивание(=NH₃)- фильтрование(=шлам)- NaAlO₂ – Al₂O₃

Сырьем в производстве аммиака является азотоводородная смесь (АВС) стехиометрического состава N₂ : H₂ = 1:3. Сырьевая база аммиачного производства определяется вторым компонентом – водородом, который может быть получен разделением обратного коксового газа, газификацией твердого топлива, конверсией природного газа.

Структура сырьевой базы производства аммиака менялась и сейчас свыше 90% аммиака вырабатывается на основе природного газа.