Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Frasch Process )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фраш процесс извлечения серы
Frasch Process.png
Тип процессаПерегретая вода
Промышленный сектор (ы)Добыча
Товары)Сера
ИзобретательГерман Фраш
Год изобретения1894 г.

Процесс Frasch - это метод извлечения серы из подземных отложений. Это единственный промышленный метод извлечения серы из элементарных отложений. [1] Большая часть серы в мире добывалась таким образом 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 месторождения серы; сера плавится и извлекается. Процесс Frasch позволяет производить серу высокой чистоты. [2]

История [ править ]

Иллюстрация, которая показывает структуру 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 производства серы Frasch лучше всего работает как на соляных куполах, так и на слоистых эвапоритовых отложениях, где сера находится в проницаемых слоях породы, заключенных между непроницаемыми слоями. Бактериальное изменение ангидрита или гипса в присутствии углеводородов приводит к образованию известняка и сероводорода в круговороте серы . Затем сероводород окисляется до серы из просачивающейся воды или под действием анаэробных серовосстанавливающих бактерий [3] [4]

В 1867 году шахтеры обнаружили серу в покрышкой из в соляном куполе в Калкашу, штат Луизиана , но это было под плывун , что помешало добычи. В 1894 году американский химик немецкого происхождения Герман Фраш (1852–1914) разработал свой метод Фраша для удаления серы с использованием труб для обхода зыбучих песков. [5] Это заменило неэффективный и загрязняющий сицилийский метод . Процесс оказался успешным 24 декабря 1894 года, когда первая расплавленная сера была поднята на поверхность. Сера компании Unionбыла зарегистрирована в 1896 году для использования этого процесса. Однако высокая стоимость топлива, необходимого для нагрева воды, делала этот процесс нерентабельным до тех пор, пока в 1901 году открытие нефтяного месторождения Шпиндлтоп в Техасе не обеспечило регион дешевым мазутом. [6] Процесс Frasch начал экономическое производство на Sulphur Mines, штат Луизиана, в 1903 году. [3]

Когда истек срок действия патента Фрэша, этот процесс широко применялся к аналогичным месторождениям серы в соляных куполах вдоль побережья Мексиканского залива в Соединенных Штатах. Второй рудник по технологии Frasch был открыт в 1912 году в округе Бразориа, штат Техас . Побережье Мексиканского залива стало доминирующим местом в производстве серы в мире 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 Фраш в США был закрыт в 2000 году. [8] Рудник Фраш в Ираке был закрыт в 2003 году из-за вторжения США в Ирак.

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

Процесс [ править ]

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 (т.пл.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]

Получаемая 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 может использоваться 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 Фраша, подходящая для использования в классе. [9]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Вольфганг Нех, Карел Выдра. «Сера». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a25_507.pub2 .
  2. ^ Институт серы. «Введение в серу». , по состоянию на 17 января 2011 г.
  3. ^ a b c Обер, Джойс (2002). ПОТОК МАТЕРИАЛОВ СЕРЫ, Отчет USGS в открытом файле 02-298 (PDF) . Департамент внутренних дел США, Геологическая служба США. С. 12–13.
  4. ^ a b Хейнс, Уильямс (1959). Сера, камень, который горит . Принстон: D. Van Nostrand Company, Inc., стр. 4–5, 54.
  5. ^ "Некрологи - Герман Фраш, Поль LV Héroult". Промышленная и инженерная химия . 6 (6): 505–507. 1914. DOI : 10.1021 / ie50066a024 .
  6. ↑ D'Arcy Shock (1992). «Добыча серы Фраш» ( отрывок из Google Книг ) . Справочник по горному делу для малых и средних предприятий . Общество горной металлургии и разведки. п. 1512. ISBN  9780873351003.
  7. ^ Справочник Texas Online: Sulfur industry , по состоянию на 20 февраля 2009 г.
  8. ↑ Джойс А. Обер (2002) Материальный поток серы , Геологическая служба США, Отчет открытого файла 02-298 , стр. 12, PDF-файл, получено 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 . DOI : 10.1021 / ed008p1630 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Герман Фраш (1912). «Медаль Перкина - адрес принятия» . Промышленная и инженерная химия . 4 (2): 134–140. DOI : 10.1021 / ie50038a016 .
  • Герман Фраш (1918). «Открытие портрета Германа Фраша». Промышленная и инженерная химия . 10 (4): 326–327. DOI : 10.1021 / ie50100a038 .
  • История серы (Sulphur, Луизиана)
  • Стюарт Бручи (1960). "Сера, камень, который горит: история серной промышленности Фрэша " Уильямсом Хейнсом . Журнал экономической истории . 20 (2): 326–327. JSTOR  2114864 .
  • Уолтер Ботч (2001). "Chemiker, Techniker, Unternehmer: Zum 150. Geburtstag von Hermann Frasch". Chemie in Unserer Zeit . 35 (5): 324–331. DOI : 10.1002 / 1521-3781 (200110) 35: 5 <324 :: АИД-CIUZ324> 3.0.CO; 2-9 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Олден П. Арманьяк (декабрь 1942 г.). «Странные шахты добывают серу» . Популярная наука . Popular Science Publishing Co. (Описание процесса Frasch)