Способ получения трехокиси серы

 

О Д И C Я К Е, 7I2459

Сема Советских

Социалистических

Республик

g3Q5iPE1ЕЙИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.12.77 (21) 2549448/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.80. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.80 (51) М.К .

С 25В 1/00

Государственный комитет

СССР пе делам изобретений и открытий (53) УДК 627.357.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Гильдерман, А. Д. Неуймин и С. Ф. Пальгуев (71) Заявитель Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХОКИСИ СЕРЫ

Изобретение относится к области электрохимической технологии получения трехокиси серы из элементарной серы для сернокислотного производства.

Известен способ получения трехокиси серы путем взаимодействия серы с кислородом до двуокиси серы с последующим доокислением двуокиси серы до трехокиси серы .(1).

Недостатком известного способа является низкий выход продукта.

Целью изобретения является увеличение выхода продукта.

Для этого предлагается способ получения трехокиси серы путем взаимодействия с кислородом до двуокиси ссры с последующим доокислением двуокиси серы до трехокиси серы, по которому способ ведут электрохимически в ячейках с разделенным катодным и анодным пространством, с твердым кислородпроводящим электролитом при 800 — 1000 К, причем двуокись серы получают в режиме топливного элемента с подачей серы в анодное пространство и кислорода — в катодное, а доокисление ведут в режиме электролиза при напряжении на ячейке 0,1 — 0,3 В.

В качестве кислородпроводящего твердого электролита используют электролит, состоящий из смеси двуокиси циркония и трехокиси скандия.

Первую стадию окисления проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме топливного элемента при температуре 800 — 1000" К отбором электроэнергии.

5 11ри этом элементарную газообразную серу подают в анодное пространство, а окислитель (воздух) — в катодное пространство.

Вторую стадию окисления проводят в электрохимической ячейке, работающей в

10 режиме электролизера при температуре

800 †10 К. Продукты окисления, полученные на первой стадии, подают в анодное пространство, а окислитель (воздух) — в катодное пространство электролизера. Для

15 электролиза используется часть электроэнергии, получаемой на первой стадии окисления.

Пример. Для окисления элементарной серы до ЯОз используют электрохимические

20 ячейки с твердым электролитом 0,92 ХгО +

+0,08 Ьс Оз. Толщина электролита составляет 0,1 мм. Первую стадию окисления элементарной серы проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме топлив25 ного элемента. Элементарную газообразную серу подают на вход анодного пространства топливного элемента, на выходе получают газовую смесь, содержащую пе менее

99,9 об. % SOq, остальное 5з. В катодное

30 пространство подают окислитель. Давление газовых смесей в анодном пространстве и

712459

Составитель О. Зобнин

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Тарасова

Редактор T. Пилипенко

Заказ 2788/8 Изд. № 128 Тираж 698 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 воздуха в катодном пространстве равно

1 атм.

Окисление ЬОа до SOS проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме электролизера. Твердый электролит имеет тот же состав: 0,92 ЛгОз+О;08 $саОз.

Продукты окисления, полученные на первой стадии, подают на вход анодного пространства электролизера, в катодное пространство подают окислитель-воздух, на выходе электролизера получали газовую смесь

50а+Оа+$0з, обогащенную SO3, Для электролиза используют часть электроэнергии, получаемой на первой стадии. На электрохимической ячейке устанавливают напряжение 0,2В. Процесс ведут при 800 К, выход продукта составляет 81,8% к объему конечных газов, в то время как по известному способу составил 7 — 11 об. /о от газовой смеси, подаваемой в контактный аппарат.

В качестве электродных материалов в электрохимических ячейках могут быть использованы для катода — оксидные материалы, обладающие проводимостью р-типа (это манганиты, кобальтиды, хром иты редкоземельных элементов), для анода— оксидные материалы, обладающие проводимостью и-типа (это полупроводниковые материалы на основе двуокиси титана вандадиты кальция и стронция). Материал электродов не являются существенным признаком и не оказываются на достижении цели изобретения, он может только сказаться на величину получаемой после двух стадий окисления электроэнергии.

Оба процесса связаны тем, что на первой стадии получается электроэнергия, которая частично потребляется на второй стадии.

На первой стадии происходит окисление серы до двуокиси серы в топливном элементе при температуре 800 †10 К, при напряжении на топливном элементе 0,38 — 0,5 В с отбором электроэнергии 1,45 — 1,99 10

В

r.ì, $0

На второй стадии двуокись серы окисляется в электролизере до трехокиси серы при температуре 800 — 1000 К, при напряжении на электролизере О, — 0,3 В с потреблением электроэнергии 5,76 — 2,33 104

r-м, SO

После использования электроэнергии, полученной на первой стадии, при окислении двуокиси серы до трехокиси серы на электролизере остается электроэнергия 0,87—

1,75 10 г-м, SO2

Если двуокись серы будет получена не в топливном элементе, а каким-либо другим путем, то ее также можно будет окислить

10 до $0з в электролизере, только в этом случае необходим другой источник электроэнергии.

Указанный интервал напряжения является оптимальным, так как при больших на15 пряжениях на электролизере выходящая газовая смесь будет обогащена кислородом при большом потреблении электроэнергии, а при малых напряжениях степень окисления 50а до ЬОз будет низкой.

20 Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить выход продукта, а также съэкономить электроэнергию.

25 Формула изобретения

1. Способ получения трехокиси серы путем взаимодействия серы с кислородом до двуокиси серы с последующим доокислени30 ем двуокиси серы до трехокиси серы, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения выхода продукта, процесс проводят электрохимически в ячейках с разделенным катодным и анодным пространством, с твер35 дым кислородпроводящим электролитом при 800 — 1000 К, причем двуокись серы получают в режиме топливного элемента с подачей серы в анодное пространство, а кислорода — в катодное, а доокисление ведут

40 в режиме электролиза при напряжении на ячейке 0,1 — 0,3 В.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислородпроводящего твердого электролита используют электро45 лит, состоящий из смеси двуокиси циркония и трехокиси скандия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании Мв 1431188, кл. С 01В, опублик, 07.04.1976 (прототип).