Способ получения трехокиси серы — SU 712459 (original) (raw)
О Л И С А Я Й Е(.1712459 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.С 25 В 1/00 рисоединением заявкиГосударственный ксмит СССР(45) Дата опубликования описания 30,01.8(72) Авторы изобретения В. К, Гильдерман, А. Д. Неуймин и С. Ф. Пальгуе 71) Заявитель Институт электрохимии Уральского научного центра АН СС 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХОКИСИ СЕРЬ Изобретение относится к области электрохимической технологии получения трех- окиси серы из элементарной серы для сернокислотного производства.Известен способ получения трехокиси се ры путем взаимодействия серы с кислородом до двуокиси серы с последующим доокислением двуокиси серы до трехокиси серы 111.Недостатком известного способа являет ся низкий выход продукта.Целью изобретения является увеличение выхода продукта,Для этого предлагается способ получения трехокиси серы путем взаимодействия 15 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 твер дым 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 25 в режиме электролиза при напряжении на ячейке 0,1 - 0,3 В.В качестве кислородпроводящего твердого электролита используют электролит, состоящий из смеси дву.окиси циркония и 30 трехокиси скандия. Первую стадию окисления проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме топливного элемента при температуре 800 в 10"К отбором электроэнергии.11 ри этом элементарную газообразную серу подают в анодное пространство, а окислитель (воздух) - в катодное пространство.Вторую стадию окисления проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме электролизера при температуре 800 - 1000 К. Продукты окисления, полученные на первой стадии, подают в анодное пространство, а окислитель (воздух) - в катодное пространство электролизера. Для электролиза используется часть электроэнергии, получаемой на первой стадии окисления.П р и м е р. Для окисления элементарной серы до ЯОз используют электрохимические ячейки с твердым электролитом 0,92 ХгО+ +0,08 ЬсОз. Толщина электролита составляет 0,1 мм. Перву.ю стадию окисления элементарной серы проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме топливного элемента. Элементарную газообразную серу подают на вход анодного пространства топливного элемента, на выходе получают газовую смесь, содержащую пе менее 99,9 об. % 50 ь остальное Ьз. В катодное пространство подают окислитель. Давление газовых смесей в анодном пространстве и712459 3 Составитель О. ЗобнинТехред А, Камышникова Корректор Л, Тарасова Редактор Т. Пилипенко Заказ 2788/8 Изд.128 Тираж 698 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 воздуха в катодном пространстве равно 1 атм,Окисление ЬОа до ЬОз проводят в электрохимической ячейке, работающей в режиме электролизера. Твердый электролит имеет тот же состав: 0,92 Лг 02+О;08 ЬсаОз. Продукты окисления, полученные на первой стадии, подают на вход анодного пространства электролизера, в катодное пространство подают окислитель-воздух, на выходе электролизера получали газовую смесь 50 а+02+50 з обогащенную 50 з, Для электролиза используют часть электроэнергии, получаемой на первой стадии. На электрохимической ячейке устанавливают напряжение 0,2 В. 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.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, хромиты 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 в 10 К, при напряжении на топливном элементе 0,38 - 0,5 В с отбором электроэнергии 1,45 - 1,99 10Вг м,50На второй стадии двуокись серы окисляется в электролизере до трехокиси серы при температуре 800 - 1000 К, при напряжении на электролизере 0,1 - 0,3 В с потреблением электроэнергии 5,76 - 2,33 104г м,БО После использования электроэнергии, полученной на первой стадии, при окислениидвуокиси серы до трехокиси серы на электролизере остается электроэнергия 0,87 -1,75 10г м,ЗО,Если двуокись серы будет получена не втопливном элементе, а каким-либо другимпутем, то ее также можно будет окислить10 до ЬОз в электролизере, только в этом случае необходим другой источник электроэнергии.Указанный интервал напряжения является оптимальным, так как при больших на 15 пряжениях на электролизере выходящаягазовая смесь будет обогащена кислородомпри большом потреблении электроэнергии,а при малых напряжениях степень окисления 50 а до ЬОз будет низкой.20 Таким образом, предложенный способпозволяет 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 доокислени ем двуокиси серы до трехокиси серы, о т л ич а ю щи й с я тем, что, с целью увеличения выхода продукта, процесс проводят электрохимически в ячейках с разделенным катодным и анодным пространством, с твер дым кислородпроводящим электролитомпри 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 наячейке 0,1 - 0,3 В.2. Способ по п. 1, отличающийсятем, что в качестве кислородпроводящего твердого электролита используют электро лит, состоящий из смеси двуокиси цирконияи трехокиси скандия. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 50 1. Патент Великобритании1431188,кл. С 01 В, опублик, 07.04.1976 (прототип).