Фраш процесс - Frasch process

Процесс извлечения серы Frasch
Frasch Process.png
Тип процессаПерегретая вода
Промышленный сектор (ы)Добыча полезных ископаемых
Товары)Сера
ИзобретательГерман Фраш
Год изобретения1894

В Фраш процесс это метод извлечения сера из подземных отложений. Это единственный промышленный метод извлечения серы из элементарных отложений.[1] Таким образом получали большую часть серы в мире до конца 20-го века, когда сера, извлекаемая из источников нефти и газа, стала более обычным явлением (см. Процесс Клауса ).

В процессе Frasch перегретая вода закачивается в месторождение серы; сера плавится и извлекается. Процесс Frasch позволяет производить серу высокой чистоты.[2]

История

На иллюстрации показана структура серосодержащего соляного купола и детали насоса Frasch, используемого для извлечения серы из подземных пластов. Перегретая вода закачивается в пласт для плавления серы. Расплавленная сера поднимается на поверхность сжатым воздухом.[3][4]

Процесс серы Фраш лучше всего работает на соляных куполах или слоистых эвапоритовых отложениях, где сера содержится в проницаемый слои горной породы зажаты между непроницаемыми слоями. Бактериальное изменение ангидрит или же гипс в присутствии углеводородов дает известняк и сероводород в цикл серы. Затем сероводород окисляется до серы из просачивающейся воды или под действием анаэробных серосодержащих бактерий. [3][4]

В 1867 году горняки открыли сера в Caprock из соляной купол в Приход Калькасье, Луизиана, но это было ниже зыбучие пески, что предотвратило майнинг. В 1894 году американский химик немецкого происхождения, Герман Фраш (1852–1914) разработал свой метод Фрэша для удаления серы с использованием труб для обхода зыбучих песков.[5] Это заменило неэффективные и загрязняющие окружающую среду Сицилийский метод. Процесс оказался успешным 24 декабря 1894 года, когда на поверхность была поднята первая расплавленная сера. В Union Sulfur Company была зарегистрирована в 1896 году для использования этого процесса. Однако высокая стоимость топлива, необходимого для нагрева воды, делала этот процесс неэкономичным до открытия в 1901 г. Шпиндель нефтяное месторождение в Техасе обеспечивало регион дешевым мазутом.[6] Процесс Frasch начал экономичное производство в Серные шахты, Луизиана в 1903 г.[3]

Когда истек срок действия патента Фраша, этот процесс широко применялся к аналогичным месторождениям серы с соляным куполом вдоль Побережье Мексиканского залива Соединенных Штатов. Второй рудник Фраш-процесса открылся в 1912 г. Округ Бразория, Техас. Побережье Мексиканского залива стало доминирующим в мировом производстве серы в начале и середине 20 века.[7] Однако, начиная с 1970-х годов, извлечение серы из побочных продуктов из нефти и природного газа снизило цену на серу и привело к разорению многих шахт, производящих процесс Frasch. Последний серный рудник Frasch в США был закрыт в 2000 году.[8] Шахта Фраш в Ираке закрылась в 2003 году из-за вторжения США в Ирак.

Процесс Frasch до сих пор используется для разработки месторождений серы в Мексике и Польше.

Процесс

В процессе Frasch три концентрических трубы вводятся в месторождение серы. Перегретая вода (165 ° C, 2,5-3 МПа) закачивается в осадок через крайнюю трубку. Сера (температура плавления 115 ° C) плавится и течет в среднюю трубку. Давление воды само по себе не может вытолкнуть серу на поверхность из-за большей плотности расплавленной серы, поэтому горячий воздух вводится через самую внутреннюю трубку, чтобы вспенить серу, сделать ее менее плотной и вытолкнуть ее на поверхность.[1]

Полученная сера может быть очень чистой (99,7 - 99,8%). В таком виде он светло-желтого цвета. При загрязнении органическими соединениями может быть темного цвета; дальнейшая очистка неэкономична и обычно не нужна. Используя этот метод, Соединенные Штаты произвели 3,89 миллиона тонн серы в 1989 году, а Мексика произвела 1,02 миллиона тонн серы в 1991 году.[1]

Процесс Frasch можно использовать для залежей глубиной 50–800 метров. Для производства каждой тонны серы требуется 3–38 кубических метров перегретой воды, и связанные с этим затраты на энергию значительны.[1] Была описана рабочая демонстрационная модель процесса Frasch, подходящая для использования в классе.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Вольфганг Неб, Карел Выдра. «Сера». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a25_507.pub2.
  2. ^ Институт серы. «Введение в серу»., по состоянию на 17 января 2011 г.
  3. ^ а б c Обер, Джойс (2002). ПОТОК МАТЕРИАЛОВ СЕРЫ, Отчет USGS, открытый файл 02-298 (PDF). Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США. С. 12–13.
  4. ^ а б Хейнс, Уильямс (1959). Сера, камень, который горит. Принстон: D. Van Nostrand Company, Inc., стр. 4–5, 54.
  5. ^ "Некрологи - Герман Фраш, Поль Л. В. Эру". Промышленная и инженерная химия. 6 (6): 505–507. 1914. Дои:10.1021 / ie50066a024.
  6. ^ Д'Арси Шок (1992). «Фраш серодобыча» (Google Книги выдержка). Справочник по горному делу для малых и средних предприятий. Общество горной металлургии и разведки. п. 1512. ISBN  9780873351003.
  7. ^ Справочник Техаса онлайн: Серная промышленность, по состоянию на 20 февраля 2009 г.
  8. ^ Джойс А. Обер (2002) Материалы Поток серы, Геологическая служба США, Отчет в открытом доступе 02-298, стр.12, файл PDF, проверено 20 февраля 2009 г.
  9. ^ Лебовиц, Сэмюэл Х. (1931). «Демонстрационная рабочая модель процесса Фраша для добычи серы». J. Chem. Educ. 8 (8): 1630. Bibcode:1931JChEd ... 8.1630L. Дои:10.1021 / ed008p1630.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка