Fraschův proces - Frasch process

Fraschův proces extrakce síry
Frasch Process.png
Typ procesuPřehřátá voda
Průmyslové odvětvíHornictví
Produkty)Síra
VynálezceHerman Frasch
Rok vynálezu1894

The Fraschův proces je metoda extrakce síra z podzemních ložisek. Je to jediný průmyslový způsob získávání síry z depozitů elementů.[1] Většina světové síry byla tímto způsobem získávána až do konce 20. století, kdy se síra získaná z ropných a plynových zdrojů stala běžnější (viz Clausův proces ).

Ve Fraschově procesu přehřátá voda je čerpána do ložiska síry; síra se roztaví a extrahuje. Fraschův proces je schopen produkovat vysoce čistou síru.[2]

Dějiny

Ilustrace, která ukazuje strukturu solné kopule obsahující síru a podrobnosti Fraschova čerpadla používaného k extrakci síry z podzemních útvarů. Přehřátá voda je čerpána do formace k roztavení síry. Roztavená síra se zvedá na povrch stlačeným vzduchem.[3][4]

Sírový proces Frasch funguje nejlépe buď na solné dómy, nebo na ložní odpařováky, kde se síra nachází propustný vrstvy hornin uvězněné mezi nepropustnými vrstvami. Bakteriální změna anhydrit nebo sádra, za přítomnosti uhlovodíků produkuje vápenec a sirovodík v sírový cyklus. Sírovodík poté oxiduje na síru, z prosakující vody nebo působením anaerobních bakterií snižujících síru [3][4]

V roce 1867 objevili horníci síra v skalní podloží a solná kopule v Farnost Calcasieu, Louisiana, ale bylo to dole pohyblivý písek, která zabránila těžbě. V roce 1894 německý americký chemik, Herman Frasch (1852–1914) vymyslel Fraschovu metodu odstraňování síry pomocí potrubí, aby obešel tekutý písek.[5] To nahradilo neúčinné a znečišťující látky Sicilská metoda. Proces se osvědčil 24. prosince 1894, kdy byla na povrch vypuštěna první roztavená síra. The Union Sulphur Company byla začleněna v roce 1896 k využití procesu. Avšak vysoké náklady na palivo potřebné k ohřevu vody způsobily, že tento proces byl neekonomický až do objevu Spindletop ropné pole v Texasu poskytovalo regionu levný topný olej.[6] Fraschův proces zahájil ekonomickou výrobu v Sulphur Mines, Louisiana v roce 1903.[3]

Když Fraschův patent vypršel, byl tento postup široce používán na podobných ložiscích síry v kupole se solnou kopulí podél Gulf Coast Spojených států. Druhý důl Fraschova procesu byl otevřen v roce 1912 v roce Kraj Brazoria, Texas. Pobřeží Mexického zálivu začalo dominovat světové produkci síry na počátku a v polovině 20. století.[7] Počínaje sedmdesátými lety však zpětné získávání síry z ropy a zemního plynu snížilo cenu síry a vytlačilo mnoho dolů z Fraschova procesu z podnikání. Poslední sírový důl Frasch v USA byl uzavřen v roce 2000.[8] Důl Frasch v Iráku byl uzavřen v roce 2003 kvůli americké invazi do Iráku.

Proces Frasch se stále používá k těžbě síry v Mexiku a Polsku.

Proces

Při Fraschově procesu se do síry ukládají tři soustředné trubice. Přehřátá voda (165 ° C, 2,5-3 MPa) se vstřikuje do depozitu prostřednictvím nejvzdálenější trubice. Síra (t.t. 115 ° C) se taví a proudí do střední trubice. Samotný tlak vody není schopen tlačit síru na povrch kvůli větší hustotě roztavené síry, takže horký vzduch je přiváděn nejvnitřnější trubkou, aby se síra napěnila, takže je méně hustá a tlačí ji na povrch.[1]

Získaná síra může být velmi čistá (99,7 - 99,8%). V této formě má světle žlutou barvu. Pokud je kontaminován organickými sloučeninami, může být tmavě zbarvený; další čištění není ekonomické a obvykle zbytečné. Pomocí této metody vyprodukovaly Spojené státy v roce 1989 3,89 milionu tun síry a v roce 1991 Mexiko vyprodukovalo 1,02 milionu tun síry.[1]

Proces Frasch lze použít pro ložiska hluboká 50–800 metrů. K výrobě každé tuny síry je zapotřebí 3–38 metrů kubických přehřáté vody a související náklady na energii jsou značné.[1] Byl popsán funkční ukázkový model Fraschova procesu vhodný pro učebnu.[9]

Reference

  1. ^ A b C d Wolfgang Nehb, Karel Vydra. "Síra". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a25_507.pub2.
  2. ^ Sulphur Institute. „Úvod do síry.“, zpřístupněno 17. ledna 2011.
  3. ^ A b C Ober, Joyce (2002). TOK MATERIÁLŮ SÍRY, USGS Zpráva o otevřeném souboru 02-298 (PDF). Americké ministerstvo vnitra, USGS. s. 12–13.
  4. ^ A b Haynes, Williams (1959). Síra, kámen, který hoří. Princeton: D. Van Nostrand Company, Inc., str. 4–5, 54.
  5. ^ „Nekrology - Herman Frasch, Paul L. V. Héroult“. Průmyslová a inženýrská chemie. 6 (6): 505–507. 1914. doi:10.1021 / ie50066a024.
  6. ^ D'Arcy Shock (1992). „Těžba síry Frasch“ (Knihy Google výňatek). Příručka pro těžbu malých a středních podniků. Společnost pro metalurgii a průzkum těžby. str. 1512. ISBN  9780873351003.
  7. ^ Handbook of Texas Online: Sírový průmysl, zpřístupněno 20. února 2009.
  8. ^ Joyce A. Ober (2002) Materiálový tok síry, US Geological Survey, Open-File Report 02-298, str.12, soubor PDF, vyvoláno 20. února 2009.
  9. ^ Lebowitz, Samuel H. (1931). „Ukázkový pracovní model Fraschova procesu těžby síry“. J. Chem. Educ. 8 (8): 1630. Bibcode:1931JChEd ... 8.1630L. doi:10.1021 / ed008p1630.

Další čtení

externí odkazy