Fluidační pec – schéma: Pyrit se praží v pecích různých konstrukcí. Dříve to byly především pece etážové, dnes se zavádějí výkonnější pece fluidační. Fluidační pec je železný válec ohnivzdorně vyzděný, naspodu opatřený roštem. Kyz se vnáší ze strany do pece, v níž se elektricky zapaluje. Reakce je silně exotermní, takže další oxydace (hoření) probíhá již samovolně. Spodem se do pece vhání proud vzduchu, v němž se vznášejí částečky pyritu. Malá část výpražků vypadává z pece dolním postranním otvorem. Pražný plyn až se 14 % kysličníku siřičitého uniká nahoře z pece; je velmi horký (přes 1000°) a odnáší s sebou většinu výpražků. Vede se proto do výměníku tepla. FeS₂ + 11 O₂ = 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂ + 815 kcal
Fluidační pec s výměníkem tepla – foto: Pec je na obrázku vlevo, výměník vpravo. Výměník je ve skutečnosti parní kotel, ve kterém se získává na 1 tunu kyseliny sírové asi 1 tuna páry.
Kontrolní panel – foto: Provoz fluidační pece je automatizován. Dávkování kyzu, chod dmychadel, teplotu v peci apod. lze sledovat v jedné místnosti, v níž je umístěn kontrolní panel s měřicími přístroji a provozními záznamníky. Jeden z nich právě prohlíží vedoucí provozu.
Suchý elektrofiltr – schéma: Při kontaktní výrobě kyseliny sírové musí být pražný plyn dokonale zbaven všech nečistot, které by ničily drahý katalyzátor a zanášely plynovody. Větší část výpražků, která je proudem plynu unášena z pražné pece, se ihned výměníkem tepla zachycuje v suchých elektrofiltrech. Jsou založeny na skutečnosti, že se prachové částečky, vznášející se v plynu, elektricky nabíjejí, jestliže plyn s prachem prochází mezi dvěma elektrodami, z nichž jedna je uzemněna a druhá je pod vysokým napětím. Elektricky nabité částečky prachu jsou potom přitahovány k sběrné (usazovací) elektrodě. Suchý elektrofiltr se skládá ze dvou svislých komor, opatřených dole zásobníkem. Sběrné elektrody jsou drátěná síta v ocelových rámech; mezi nimi jsou umístěny dráty vyzařovacích elektrod. Z elektrod se zachycený prach odklepává. Prach je v podstatě kysličník železitý.
Suché elektrofiltry – foto: Pražný plyn se přivádí potrubím z levé strany.
Skladiště výpražků – foto: Ochlazené výpražky se dopravníkem vlevo sypou do skladiště, odkud se mechanicky nakládají na vagony a odvážejí do železných hutí. Hromada výpražků je patrna vpravo vzadu.
Prací věže – schéma: Zbývající nečistoty se odstraňují v pracích věžích. Jsou to duté válce, do kterých se plyn přivádí odspodu a je odshora skrápěn zředěnou kyselinou sírovou. Jedna prací věž je prázdná, druhá je vyplněna keramickými kroužky, aby styčná plocha mezi kyselinou a plynem byla co největší.
Prací věže – foto: Na snímku jsou dvě dvojice pracích věží.
Mokré elektrofiltry – foto: V pražném plynu zůstává ještě malé množství nečistot a mlha kyseliny sírové, stržená proudem plynu z pracích věží. V mokrých elektrofiltrech, pracujících na podobném principu jako suché elektrofiltry, zadrží se zbývající kapalné i tuhé částečky. A – první mokrý elektrofiltr, B – odvlhčovací věž, C – druhý mokrý elektrofiltr.
Sušicí věž – foto: Zbytky vlhkosti v plynu se odstraní v sušicích věžích, jejichž zařízení je podobné jako u věží pracích; odspodu proudící plyn je skrápěn protiproudově koncentrovanou kyselinou sírovou.
Kontaktní a absorpční stanice – schéma: Turbokompresor – svíčkový filtr – předehřívač (výměník tepla) – kontaktní těleso – oleový absorbér – koncový absorbér.
Turbokompresor – foto: K dopravě plynu se používá turbokompresorů, umístěných mezi pražicími pecemi a čisticí stanicí na jedné straně a kontaktní a absorpční stanicí na straně druhé. V přístrojích před turbokompresorem proudí plyn za sníženého tlaku (je nasáván), za turbokompresorem je v přístrojích vyšší tlak (plyn je tlačen).
Svíčkový filtr – foto: Ve vyčistěném plynu může být ještě mlha koncentrované kyseliny sírové, stržená ze sušicích věží. Ta se zachycuje ve svíčkovém filtru. Plyn tu prostupuje porovitými keramickými trubkami v podobě svíček. Vnitřní zařízení přístroje lze pozorovat okénkem.
Předehřívač – foto: V předehřívači se čistý pražný plyn ohřívá horkými plyny, přiváděnými z kontaktního aparátu, aby bylo možno oxydovat kysličník siřičitý na sírový.
Rovnice oxydace kysličníku siřičitého na sírový: 2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃ + 43 kcal
Kontaktní těleso – schéma: Ve válcovitém tělese jsou tři vrstvy kontaktní hmoty. Kysličník siřičitý vstupuje nejdříve do výměníku. Sám se přitom ohřívá a ohřátý proudí do kontaktního aparátu mezi trubky. Zde se dále předehřívá a vniká do první vrstvy kontaktní hmoty (počátek oxydace). Z ní přechází do horního prostoru tělesa, odráží se od hlavy tělesa a dostává se do druhé vrstvy kontaktní hmoty (pokračování oxydace), odtud do dolního prostoru, kde je třetí kontaktní vrstva (dokončení oxydace). Horký kysličník je odváděn do výměníku tepla.
Kontaktní těleso – foto: Kontaktní přístroj je velké válcovité těleso s železným pláštěm, zevnitř vyzděné kyselinovzdorným a ohnivzdorným materiálem. Před tělesem je vidět dělníka, zjišťujícího koncentraci kysličníku sírového ve výstupních plynech.
Vzduchový chladič – foto: Kysličník sírový, opouštějící výměník, má teplotu asi 250°. Aby se dobře absorboval, je nutno jeho teplotu snížit. To se děje ve vzduchovém chladiči. Je to válec s trubkami uvnitř, kterými shora dolů proudí plyny a mezi trubkami se ventilátorem fouká chladný vzduch.
Chemický děj ve třetím stupni: SO₃ + H₂O = H₂SO₄ + 21 kcal
Absorpční stanice – foto: Poslední stadium při výrobě kontaktní kyseliny sírové je absorpce kysličníku sírového. Při ní se plyn propírá v kyselině sírové, s níž reaguje tak, že se kysličník sírový slučuje s vodou obsaženou ve zředěné kyselině. Snížením obsahu vody se zvyšuje koncentrace kyseliny, příp. vzniká roztok kysličníku sírového v kyselině – oleum. Získaná kyselina se potom upravuje na obchodní druhy různé koncentrace. Absorpce kysličníku sírového má být co možná úplná, aby nenastávaly výrobní ztráty a aby odpadní plyny neotravovaly okolní vzduch. Proto plyn prochází nejprve oleovým a potom ještě koncovým absorbérem. Jsou to železné válce s kyslinovzdornou vyzdívkou, vyplněné keramickými kroužky. Absorpce je opět protiproudová. Shora se výplň skrápí buď olejem nebo kyselinou sírovou.
Sprchový chladič – foto: Při pohlcování kysličníku sírového se uvolňuje velké množství tepla, kterým se kyselina velice zahřívá. Chladí se proto sprchovými chladiči.
Zásobníky – foto: Kyselina sírová se ukládá ve velkých válcovitých zásobnících (500 m³).
Kontrolní panel – foto: Na tomto kontrolním panelu jsou dálkové pneumatické ukazatele stavu kyseliny v zásobnících.
Měřicí zařízení na kontaktním tělese – foto: Zvláště při oxydaci kysličníku siřičitého v sírový je třeba přesně kontrolovat teplotu v různých místech kontaktního tělesa. Teplota se měří termočlánky (A). Elektrická impulzy se od nich vedou kabely na kontrolní panel.
Kontaktní hmota. Měření hustoty kyseliny – foto: Vlevo: kontaktní hmota. Používá se vanadiového katalyzátoru s příměsí kysličníků některých kovů. Vpravo: hustota kyseliny se měří hustoměrem; naměřená hodnota 1,835 odpovídá 96 % kyselině.
Bezpečnost práce – foto: Z bezpečnostních důvodů se při výrobě kyseliny užívá ochranných kyselinovzdorných oděvů, ochranného štítu z plexiskla, gumových rukavic a holínek.
Doprava – foto: Kyselina sírová se dopravuje v cisternových vozech o obsahu 125 hl.
Použití kyseliny sírové – schéma: Nejvíce kyseliny sírové se zpracuje dál v chemickém průmyslu; asi polovina celkového množství se spotřebuje na výrobu strojených hnojiv (superfosfátu, síranu amonného). V nové době stoupá spotřeba kyseliny sírové v textilním průmyslu při výrobě umělého hedvábí, umělé vlny aj. Značné množství kyseliny sírové se potřebuje při zpracování výrobků z nafty a dehtu. Z kyseliny sírové se vyrábějí některé chemikálie (síran hlinitý, sodný aj.), vytěsňují se jí těkavé kyseliny z jejich solí (chlorovodíková, fosforečná, mravenčí aj.). Rovněž se užívá kyseliny sírové při mnohých reakcích, důležitých v průmyslu (sulfonace, nitrace), jimiž se vyrábějí výbušniny, meziplodiny farmaceutické, barvířské aj. Dále se v kyselině rozpouštějí a čistí kovy, moří se jí plechy, vysoušejí plyny, je okysličujícím a dehydratačním činidlem i nezbytnou laboratorní kyselinou vedle ještě dalších četných upotřebení.
y
