3.1.2 Күкірт қышқылының сипаттамасы
Күкірт қышқылы. Күкірт периодтық системаның үшінші периодында болғандықтан, оттек (сегіз электрондық құрылым) ережесі сақталмайды да күкірт атомы он екі электронға дейін қабылдап ала алады. күкірт қышқылының электрондық және құрылымдық формуласы мынадай:

О О Н О О Н

S S

О О Н О О Н

(Күкірттың алты электроны жұлдызшамен белгіленген).

Күкірт қыщқылы – күкірт (VI) оксидімен судың әрекеттесуінен түзіледі (SO₃ + H₂O→H₂SO₄). Күкірт қышқылын күкірттен және оның қосылыстарынан алуға болады.

Күкірт қышқылын өндіретін заводтар ТМД–ның алуан түрлі аймақтарында орналасқан. Заводтардың әрқайсысы жақын маңнан қазып шығарылатын шикізаттың түрлерін пайдаланады. Соңғы жылдары күкірт қышқылының өндірісін дамытуда табиғи шикізатты кешендер пайдалану мақсаты көбірек алға қойылып отыр. Әртүрлі химиялық өндірістерді үйлестіру принципі осылай сақталады.

Күкірт қышқылының физикалық қасиеті – түссіз, ауыр (р = 1,84г/см³), ұшпайтын сұйықтық. Оны суда еріткенде өте қатты қызу пайда болады.

Концентрациялы күкірт қышқылы ауадан су буын сіңіріледі. Бұған былай көз жеткізуге болады: егер концентрациялы күкірт қышқылы бар ашық ыдысты таразыда теңестіретін болсақ, онда біраз уақыт өткеннен кейін тұрған табақша төмен түседі.

Химиялық қасиеті. Сұйытылған күкірт қышқылы барлық қышқылдарға тән ортақ қасиеттерге ие. Сондай–ақ күкірт қышқылының өзіне тән қасиеттері болады.

Басқа қышқылдарға ортақ:

1. 
   Судағы ерітінділер индикатор түсін өзгертеді.
   
2. 
   Сұйылыған күкірт қышқылы металлдармен әрекеттеседі:
   

H₂SO₄ + Zn→ Zn SO₄ + H₂↑

2 H⁺ + SO^2-₄ + Zn⁰→ Zn²⁺ + SO^2-₄ + H⁰₂↑

2 H⁺ + Zn⁰→ Zn²⁺+ H₂↑

3. Негіздік және амфотерлік оксидтермен әрекеттеседі:
H₂SO₄ + MgO → Mg SO₄ + H₂O

2 H⁺ + SO^2-₄ + MgО → Mg²⁺ + SO^2-₄ + H₂О

4. Негіздермен өзара әрекеттеседі:
H₂SO₄ + 2КОН → К₂ SO₄ + 2H₂О

2 H⁺ + SO^2-₄ + 2К⁺+ 2ОН^- → 2К⁺+ SO^2-₄ +2H₂О

Н⁺+ОН^-→ H₂О
Егер қышқыл артық мөлшерде алынса, онда қышқыл тұз түзіледі:
H₂SO₄ + Na OH → NaHSO₄ + H₂О
5. Тұздардан басқа қышқылдарды ығыстыру арқылы әрекеттеседі:
3 H₂SO₄ + Ca₃ (PO₄)₂ → Ca SO₄ + 2 H₃ PO₄

Өзге тән:

1. 
   Концентрациялы күкірт қышқылы күшті тотықтырғыш: қыздырғанда металлдардың барлығымен дерлік әрекеттеседі (Au, Pt және кейбіреулерінен басқа). Бұл реакцияларда металлдық активтігіне және жағдайға байланысты SO₂, H₂S, S бөлінеді, мысалы:
   

Сu + 2 H₂SO₄ → Сu SO₄ + SO₂↑ + 2H₂О

2. 
   Концентрациялы күкірт қышқылы сумен қуатты әрекеттесіп гидраттар түзеді:
   

H₂SO₄ + n H₂О→ H₂SO₄∙ n H₂О + Q

Концентрациялы күкірт қышқылы органикалық заттардан сутегі мен оттегін су түрінде үзіп ала алады, бұнда органикалық заттар көмірленеді.

3. 
   Күкірт қышқылын және оның тұздарын сипаттайтын реакция ретінде ерімтал барий тұздарымен өзара әрекеттесуі жатады:
   

H₂SO₄ +Ва Cl₂↓→ ВаSO₄↓ + 2Н Cl

2 H⁺ + SO^2-₄ + Ва² + 2Cl^-→ ВаSO₄↓ + 2Н⁺+ 2Cl

Ва²⁺ + SO^2-₄ → ВаSO₄↓

Суда да, концентрациялы азот қышқылында да ерімейтін ақ тұнба түседі. Күкірт қышқылының қасиеттеріне (суды сіңіру, тотықтырғыштық, ұшпайтындығына) байланысты халық шаруашылығында кеңінен қолданылады. 1 –боялғыш заттар; 2 – минералды тыңайтқыштар алу; 3 – мұнай өнімдерін тазарту; 4 – мысты электромагниттік жолмен алу; 5 – аккумляторға электролиттер; 6 – қопарғыш зат алу; 7 – бояғыш заттар; 8 – жасанды жібек; 9 –глюкоза; 10 – тұздар; 11 – қышқылдар алу.

Ол химия өндірісінің негізгі өнімдеріне жатады.

Майлы қышқылын дистиляциялауда күкірт қышқылын 25-30% - те жібереді. Оның концентрациясы жалпы массасынан 92-95% болу керек.


3.1.3 Дистилляцияланған майлы қышқылының сипаттамасы

Мақта соапостогының майлы қышқылдарын тазалау дәрежесіне және алу технологиясына байланысты: шикі майлар қышқылы;

дистилляцияланған майлы қышқылы деп бөлінеді.

Дистилляцияланған майлы қышқылдың түсі ашық–сарыдан, қара– сарыға дейін, иісі соапстогқа тән иісті болып келеді. Соапстогтың дистилляцияиланған майлы қышқылын шаруашылық сабын өндірісінде қолданады. Ішкі майлы қышқылын алдымен дистиляцияға ұшыратады, содан кейін сабын қайнатуға жіберіледі.

2. 
   Технологиялық тәсімді таңдау және сипаттау
   

Шикі майлы қышқылдарды 70⁰С температурада уақыт аралық резервуардан 1 үздіксіз вакуум – кептіргіш және деэрациялық аппаратқа 3 сорылады. Бұл жерде майлы қышқылдар барлық сектор арқылы өтіп, 115–120⁰С дейін абсолютті қысымы 3 ат бумен қыздырылады, өткір бумен араласады және деаэрирленеді.

Кептірілген және қыздырылған майлы қышқылдар жылытқыштан өз ағысымен дистилляциялық аппаратқа үздіксіз қозғалыста түседі. Ол араластырғыш құрылғысымен жабдықталған, яғни құбырдың ішінде дистилденетін материалды бірінші түрінде орнатылған, диаметрі 0,4–0,6 қадам, құбырлы жылытқыш элементінің әрқайсысының жабындысы 30–60⁰ бұрыштан қабырғамен қондырылған дистиляцияланған материал ағысына қарама қарсы осіне орналасқан. Соңғы секциясынан дистилденбеген қалдық жинағыш–тоңазытқышқа 9 үздіксіз жіберледі, насоспен 2 бак 19 айдалынады. Насос 20 арқылы дистилденген қалдықты майлы қышқылын бөлгіш аппаратқа 26 жібереді онда қайтадан 25 - 30% күкірт қышқылымен өңдейді. Бұл процесс өнімнің өнімділігін жоғарлатады, қалдықтың шығымын азайтады, екіншілік буды сепарациялайды және процестің интенсивтігін жоғарлатуға мүмкіндік береді. Бұдан шығатын дистилляцияланған майлы қышқыл қабылдағышқа 10 барады, ал қалдық бакқа 19 айдалынады.

Майлы қышқылдар 200 – 240⁰С дейін жоғары температуралы органикалық жылубергіш (ЖОЖ) буымен қыздырылады, дистилляциялық аппараттың құбырлы жылытқыш элементі бойынша циркуляцияланады ЖОЖ буы арнайы булыгенереторда 25 өңделеді.

Басқа концентрациялы дистилляциялық қондырғыларды майлы қышқылды қыздыру, қысымы 58 – 60 ат сулы бу көмегімен іске асырылады.

Майлы қышқылы және судың буы аппараттан эжектор көмегімен сорылып, беттік конденсаторға 5 және 6 түседі. Бұл жерде майлы қышқылының буы 80⁰С дейін салқындатылады, конденсирленеді және қабылдағышқа 10 жиналады, одан жинағыш қорапқа айдалынады.

80⁰С дейін салқындатылған сулы бу және конденсирленбеген газ эжектормен бірінші сатысына 8 аулағыш 7 арқылы бірінші уақыт аралық барометрлік конденсаторға 21 барады, ол жерде бу конденсирленеді.

Аулағышқа 7 сонымен бірге жеңіл қайнайтын майлы қышқылының буы және суы вакуум кептіргіш аппаратқа түседі. Мұнда қоспа конденсирленеді және конденсат уақытаралық қабылдағышқа құйылады, сөйтіп мерзімді насоспен 15 қоймаға айдайды.

Беттік конденсатор және қалдық жинағыш үшін хлодагент болып, салқындатылған сулы конденсат табылады. Конденсаттың циркуляциясы замкнутому цикл бойынша іске асады. Қыздырылған конденсат насоспен 14 горизонталды беттік тоңазытқыш 13 арқылы айдалынады, айдау аралығында проточной сумен салқындатылады және конденсаторға 5 және 6 және дистилденбеген қалдық үшін вакуум – қабылдағышқа 9 түседі.

Дистилденбеген кубты қалдық екіншілік ыдыратуға және дистилляцияны қайталауға жібереді. Екінші немесе үшінші дистилляциядан кейін кубты қалдықты бөлек құяды және май өңдейтін өндірістен басқа өндірісте қолданады.

2. 
   Технологиялық тәсімді таңдау және сипаттау
   

Шикі майлы қышқылдарды 70⁰С температурада уақыт аралық резервуардан үздіксіз вакуум – кептіргіш және деэрациялық аппаратқа сорылады. Бұл жерде майлы қышқылдар барлық сектор арқылы өтіп, 115–120⁰С дейін абсолютті қысымы 3 ат бумен қыздырылады, өткір бумен араласады және деаэрирленеді.

Кептірілген және қыздырылған майлы қышқылдар жылытқыштан өз ағысымен дистилляциялық аппаратқа үздіксіз қозғалыста түседі. Ол араластырғыш құрылғысымен жабдықталған, яғни құбырдың ішінде дистилденетін материалды бірінші түрінде орнатылған, диаметрі 0,4–0,6 қадам, құбырлы жылытқыш элементінің әрқайсысының жабындысы 30–60⁰ бұрыштан қабырғамен қондырылған дистиляцияланған материал ағысына қарама қарсы осіне орналасқан. Соңғы секциясынан дистилденбеген қалдық жинағыш–тоңазытқышқа үздіксіз жіберледі, насоспен бак айдалынады. Насос арқылы дистилденген қалдықты майлы қышқылын бөлгіш аппаратқа жібереді онда қайтадан 25 - 30% күкірт қышқылымен өңдейді. Бұл процесс өнімнің өнімділігін жоғарлатады, қалдықтың шығымын азайтады, екіншілік буды сепарациялайды және процестің интенсивтігін жоғарлатуға мүмкіндік береді. Бұдан шығатын дистилляцияланған майлы қышқыл қабылдағышқа барады, ал қалдық бакқа айдалынады.

Майлы қышқылдар 200 – 240⁰С дейін жоғары температуралы органикалық жылубергіш (ЖОЖ) буымен қыздырылады, дистилляциялық аппараттың құбырлы жылытқыш элементі бойынша циркуляцияланады ЖОЖ буы арнайы булыгенереторда өңделеді.

Басқа концентрациялы дистилляциялық қондырғыларды майлы қышқылды қыздыру, қысымы 58 – 60 ат сулы бу көмегімен іске асырылады.

Майлы қышқылы және судың буы аппараттан эжектор көмегімен сорылып, беттік конденсаторға түседі. Бұл жерде майлы қышқылының буы 80⁰С дейін салқындатылады, конденсирленеді және қабылдағышқа жиналады, одан жинағыш қорапқа айдалынады.

80⁰С дейін салқындатылған сулы бу және конденсирленбеген газ эжектормен бірінші сатысына аулағыш арқылы бірінші уақыт аралық барометрлік конденсаторға барады, ол жерде бу конденсирленеді.

Аулағышқа сонымен бірге жеңіл қайнайтын майлы қышқылының буы және суы вакуум кептіргіш аппаратқа түседі. Мұнда қоспа конденсирленеді және конденсат уақытаралық қабылдағышқа құйылады, сөйтіп мерзімді насоспен қоймаға айдайды.

Беттік конденсатор және қалдық жинағыш үшін хлодагент болып, салқындатылған сулы конденсат табылады. Конденсаттың циркуляциясы замкнутому цикл бойынша іске асады. Қыздырылған конденсат насоспен горизонталды беттік тоңазытқыш арқылы айдалынады, айдау аралығында проточной сумен салқындатылады және конденсаторға дистилденбеген қалдық үшін вакуум – қабылдағышқа түседі.

Дистилденбеген кубты қалдық екіншілік ыдыратуға және дистилляцияны қайталауға жібереді. Екінші немесе үшінші дистилляциядан кейін кубты қалдықты бөлек құяды және май өңдейтін өндірістен басқа өндірісте қолданады.

3.4 Технологиялық есептеулер
3.4.1 Материалдық баланс
Шикі майлы қышқылын өңдеген кезде соапcтоктың шығымын майға немесе майлы қышқылына есептеп жүргізеді.

1 т шикі майлы қышқылы өндірісінде майдағы немесе майлы қышқылындағы соапстоктың шығымын есептеу үшін келесі берілгендерді қолданады.

Көрсеткіштердің аты	Белгіленуі	Өлшем бірлігі	Көрсеткіші
Соапстоктағы сабындалмаған бөліктің масса бөлігі	А	%	42
Соапстоктағы сабындалмаған майлы қышқылының масса бөлігі	В	%	58
Ерітуге түсетін соапстокты ядродағы майлы қышқылының массалық бөлігі	Е	%	25
Массаны араластыру үшін қолданатын буды конденсациялау нәтижеде алынатын ылғалдың масса бөлігі.	Ж	%	7
Қышқыл судағы майлы қышқылының масса бөлігі	И	%	3,0
Соапстоктың 1т шикі майлы қышқылын өңдеу үшін қолданатын судың массасы.	K	т	3,0
Жуынды судағы соапстоктың майлы қышқылының масса бөлігі	М	%	066
Соапстоктағы фосфорқұрамды заттардың масса бөлігі (майға есептегенде)	Ф	%	1,0

1 т шикі майлы қышқылы өндірісіндегі майдағы соаптоктың шығымы төмендегідей:

Сабындану кезіндегі соапстоктың үшглицеридтердің ыдырауына байланысты глицериннің шығынын есепке ала отырып соапсток майы шығымы (к₁) кг:
К₁ =

Қышқыл сумен жоғалған соапстоктағы майлы қышқылынан (К₂), кг:

К₂ =
Жуынды сумен жоғалатын соапстоктағы майлы қышқылынан (К₃) кг:
К₃ =
Cабындану процесінде, соапстоктағы фосфорқұрамды заттарды бұзу кезіндегі майлы қышқылының шығымы, кг:
К₄ =
1 т майлы қышқылы өндірісіндегі майдағы соапстоктың шығымы (К_общ), кг:

К_общ = К₁ +

1 т майлы қышқылы өндірісіндегі майлы қышқылындағы соапстоктың шығымы (К¹_общ), кг:

К¹_общ = 1000+К₂+К₃+К₄ = 1000 + 82, 1 + 18 + 6 = 1106, 1 кг

Соапстокты «сабындану – сабынды күкірт қышқылымен еріту» тәсілі бойынша өңдеген кездегі техникалық күкірт қышқылының шығымы (100%-ке есептегенде) келесі шығыммен реттеледі:
- желімді ерітуге;

- желімдегі бос сілтіні нейтрализациялауға;

- жуынды сулармен шығымына;

Желімді ерітуге кеткен қышқылдың шығымын келесі реакциямен есептеледі. 1 т қышқылына :

2R COONa +H₂SO₄ = 2R COOH + Na₂SO₄ немесе формуламен:

W₁ =

Мұндағы. М₁ – күкірт қышқылының молекулалық массасы

М₂ – майлы қышқылының екі молекуласының массасы.

Желімдегі бос сілтіні нейтрализациялауға кеткен қышқылдың шығымы келесі реакция бойынша жүргізіледі:

Н₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

немесе формуламен: W₂ =

Мұндағы: А – сабындағы бос сілті мөлшері, %

М₃ – сілтінің екі молекуласының массасы.

3333,3 – 1 т майлы қышқылдығы 30%-ті сабын мөлшері.

Жуынды сумен жоғалған күкірт қышқылының массасы:

W₃ =

Мұндағы: 3 – жуынды судың майлы қышқылына қатынасы бойынша қысқалық коэфициенті

М – жуынды судағы бос күкірт қышқылының мөлшері %

1 т майлы қышқылына есептегенде күкірт қышқылының жалпы шығымы мынаған тең:

W = W₁ +W₂ +W₃

W =



3.4.2 Жылулық баланс.
Майлы қышқылын дистиляциялау үшін технологиялық керектісіне кететін будың шығымы кестеде көрсетілген.

1 т дистилляцияланған майлы қышқылға кететін меншіті шығымы:

а) бірқалыпты дистилляция кезінде:

б) ыдырату және кубты қалдықты қайта дистилляциялау есебінен

Кесте 5.6

Шығым аты	Будың шығымы, кг
	Сағатына (900 кг ыдыратылған майды дистилляциялау кезінде)	1т дистилляцияланған майлы қышқылына
Вакуум – қыздырғышта майлы қышқылын қыздыру есебінен	62	69
Шашырайтын будың шығымы: а) майлы қышқылын деаэрациялау және кептіру кезінде	25	28
б) майлы қышқылын дистилляциялау кезінде	60	67
Басқа есептелмеген шығындар	35	38
Барлығы бірқысқалық дистилляция кезінде	727	807
Кубты қалдықты ыдырату кезінде және ыдыраған майды қайта дистилляциялау кезіндегі будың қосымша шығыны 67,5 кг кубты қалдықты бірінші дистилляциядан кейін 0,63 кг/кг 67,5·0,63 бу шығындалғанда	43	48
Ыдыратылған майды 66,1 кг мөлшерінде қайта дитстилляциялау 0,82 кг/кг 64,5 · 0,82 шығын кезінде	53	58
Барлығы кубты қалдықты қайта дистилляциялау және ыдырату есебімен	823	913

Майлы қышқылын дистилляциялау үшін технологиялық керект ісіне кететін судың шығымы кестеде көрсетілген.

1 т дистилляцияланған майлы қышқылға кететін судың меншікті шығымы:

а) бір қысқалық дистилляция кезінде:

б) ыдырату және кубты қалдықты қайта дистилляциялау есебінен:

Кесте 5.7

Булы эжектролы агрегаттың бараометрлік конденсторға кететін және жұмысшы конденсация циркуляцияланатын системада конденсаттың салқындауы. Есепке алынбаған шығындар. Барлығы. Кубты қалдықты және ыдыратылған майды қайта дистилляциялаудағы судың қосымша шығымы Бірінші дистилляциядан кейін 7 кг/кг Су шығымы кезінде кубты қалдықты ыдырату 66,1 кг мөлшерде 48 кг/кг шығымы кезінде ыдыратылған майды қайта дистилляциялау. Барлығы:	30,7 11,4 2,1 44,2 0,5 3,2 47,9	34,0 12,7 2,3 49,0 0,6 3,5 53,1

3.4.3 Өнім есебі

Таңдалған тәлім бойынша табиғи майлы қышқылдарын дистилляциясының өнім балансы, цехтың қуаттылығы – 90 т/тәул. Дистилляцияланған майлы қышқылдары.

Есептеу үшін, дистилляцияға келесі құрамды ыдыратылған майлар түседі.
Кесте 6.1

Компоненттер	Мөлшері
	%	кг/сағ
Бос майлы қалыпты қышқылдар (Жк)	93,5	841,5
Нейтралды май	4,0	36,0
Оксидқышқылдар (Ок)	1,0	9,0
Сабындалмаған заттар (Н)	1,0	9,0
Ылғал (д)	0,5	4,5
Барлығы	100	900

Майлы қышқылын айдауынан кейін алынтаны кубты қалдықты екіншілік ыдыратуға және дистилляциялауға ұшыратабды, одан кейін өндірістік циклдан шығарады.

Кубты қалдықты отходтар нейтралды майдан, оксиқышқылдан, сабындалмаған заттардан, массасынан 20% шамасында бос майлы қышқыл қоспасынан тұрады.

Кубты қалдықтың шығуы

Соның ішінде майлы қышқыл 13,5 кг.

Дистилляция кезіндегі угарды, берілгендер бойынша массасынан бастапқы қышқыл шамамамен 0,5% қабылдайды.

Бірініші дистилляциядан кейінгі шығатын тауарлы майлы қышқылы

Кубты қалдықты ыдырату және ыдыратылған майлы қышқылының екіншілік дистилляциясы. Кубты қалдықтың нейтралды майын ыдыратуға ұшыратады. Қозғалыстағы өндірістер тәжірибие негізінде, 80% шамасында үшглецерид ыдыратылады:

Ж_Н ∙ 0,8 = 36 ∙ 0,8 = 28,8 кг/сағ

Нейтралды майдың қалдығы:

Ж_Н = Ж_Н – 28,8 = 36,8 – 28,8 = 7,2 кг/сағ
Дистилляция кезінде шығатын дистилляцияланған майлы қышқылы:

Екі қысқалық

<предыдущая страница | следующая страница>