Процесс Фраша

Фраш-процесс извлечения серы
	б
Тип процесса	Перегретая вода
Промышленный сектор(ы)	Горное дело
Продукт(ы)	сера
изобретатель	Герман Фраш
Год изобретения	1894

Процесс Фраша — это метод извлечения серы из подземных месторождений за счет использования низкой температуры плавления серы. Это единственный промышленный метод извлечения серы из элементарных отложений. ^{[ 1 ]} Большая часть серы в мире получалась таким образом до конца 20 века, когда извлечение серы из нефтяных и газовых источников стало более распространенным явлением (см. Процесс Клауса ).

В процессе Фраша в месторождение серы закачивается перегретая вода; сера плавится и извлекается. Процесс Фраша позволяет производить серу высокой чистоты около 99,5%. ^{[ 2 ]}

История

Процесс серы Фраша лучше всего работает либо на соляных куполах, либо на отложениях пластовых эвапоритов, где сера находится в проницаемых слоях породы, запертых между непроницаемыми слоями. Бактериальное изменение ангидрита или гипса в присутствии углеводородов приводит к образованию известняка и сероводорода в цикле серы . Затем сероводород окисляется в серу в результате просачивающейся воды или под действием анаэробных сероредуцирующих бактерий. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

В 1867 году горняки обнаружили серу в покрышке в соляного купола приходе Кальказье, штат Луизиана , но она находилась под зыбучим песком , что помешало добыче полезных ископаемых. В 1894 году американский химик немецкого происхождения Герман Фраш (1852–1914) разработал свой метод Фраша по удалению серы с использованием труб в обход зыбучих песков. ^{[ 5 ]} Это заменило неэффективный и загрязняющий сицилийский метод . Процесс оказался успешным: 24 декабря 1894 года на поверхность была поднята первая расплавленная сера. Компания Union Sulphur была 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 Спиндлтоп в Техасе не обеспечило регион дешевым мазутом. ^{[ 6 ]} Процесс Фраша начал экономическое производство на серных рудниках, штат Луизиана, в 1903 году. ^{[ 3 ]}

Когда срок действия патента Фраша истек, этот процесс широко применялся к аналогичным месторождениям серы в соляных куполах вдоль побережья Мексиканского залива в Соединенных Штатах. Вторая шахта по процессу Фраш открылась в 1912 году в округе Бразория, штат Техас . Побережье Мексиканского залива стало доминировать в мировом производстве серы в начале и середине 20 века. ^{[ 7 ]} Однако, начиная с 1970-х годов, извлечение побочной серы из нефти и природного газа привело к снижению цен на серу и вынудило многие шахты, работающие по процессу Фраш, прекратить свою деятельность. Последний серный рудник Фраш в США закрылся в 2000 году. ^{[ 8 ]} Шахта Фраш в Ираке закрылась в 2003 году из-за вторжения США в Ирак.

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

Процесс

В процессе Фраша в отложения серы вводятся три концентрические трубки. Перегретая вода (165°С, 2,5-3 МПа) закачивается в осадок через крайнюю трубку. Сера (т.пл. 115°С) плавится и стекает в среднюю трубку. Одно только давление воды 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 имеет светло-желтый цвет. При загрязнении органическими соединениями он может иметь темный цвет; дальнейшая очистка неэкономична и обычно ненужна. Используя этот метод, США произвели 3,89 миллиона тонн серы в 1989 году, а Мексика — 1,02 миллиона тонн серы в 1991 году. ^{[ 1 ]}

Процесс Фраша 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 энергии значительны. ^{[ 1 ]} Описана рабочая демонстрационная модель процесса Фраша, подходящая для использования в классе. ^{[ 9 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Вольфганг Неб, Карел Выдра. «Сера». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a25_507.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
^ Институт серы. «Введение в серу». Архивировано 12 марта 2016 г. на Wayback Machine , по состоянию на 17 января 2011 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Обер, Джойс (2002). ПОТОК СЕРЫ МАТЕРИАЛОВ, Открытый отчет Геологической службы США 02-298 (PDF) . Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США. стр. 12–13.
^ Перейти обратно: ^а ^б Хейнс, Уильямс (1959). Сера, Камень, который горит . Принстон: D. Van Nostand Company, Inc., стр. 4–5, 54.
^ «Некрологи - Герман Фраш, Поль Л.В. Эру». Промышленная и инженерная химия . 6 (6): 505–507. 1914. дои : 10.1021/ie50066a024 .
^ Д'Арси Шок (1992). «Добыча серы во Фраше» ( отрывок из Google Книги ) . Справочник по горному делу для МСП . Общество горной металлургии и геологоразведки. п. 1512. ИСБН 9780873351003 .
↑ Справочник Texas Online: Серная промышленность , по состоянию на 20 февраля 2009 г.
^ Джойс А. Обер (2002) Поток серы , Геологическая служба США, отчет об открытом файле 02-298 , стр.12, файл PDF, получено 20 февраля 2009 г.
^ Лебовиц, Сэмюэл Х. (1931). «Демонстрационная рабочая модель процесса Фраша для добычи серы». Дж. Хим. Образование. 8 (8): 1630. Бибкод : 1931ЖЧЭд...8.1630Л . дои : 10.1021/ed008p1630 .

Дальнейшее чтение

Герман Фраш (1912). «Награда медали Перкина — адрес вручения» . Промышленная и инженерная химия . 4 (2): 134–140. дои : 10.1021/ie50038a016 .
Герман Фраш (1918). «Открытие портрета Германа Фраша». Промышленная и инженерная химия . 10 (4): 326–327. дои : 10.1021/ie50100a038 .
История серы (Сульфур, Луизиана)
Стюарт Бручи (1960). «Сера, камень, который горит: история серной промышленности Фраша Уильямса Хейнса ». Журнал экономической истории . 20 (2): 326–327. JSTOR 2114864 .
Уолтер Ботч (2001). «Химики, техники, предприниматели: К 150-летию со дня рождения Германа Фраша». Химия в наше время . 35 (5): 324–331. doi : 10.1002/1521-3781(200110)35:5<324::AID-CIUZ324>3.0.CO;2-9 .

Внешние ссылки

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

[Ullmann-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Вольфганг Неб, Карел Выдра. «Сера». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a25_507.pub2 . ISBN 978-3527306732 .

[2] Институт серы. «Введение в серу». Архивировано 12 марта 2016 г. на Wayback Machine , по состоянию на 17 января 2011 г.

[Ober-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с Обер, Джойс (2002). ПОТОК СЕРЫ МАТЕРИАЛОВ, Открытый отчет Геологической службы США 02-298 (PDF) . Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США. стр. 12–13.

[Haynes-4] Перейти обратно: ^а ^б Хейнс, Уильямс (1959). Сера, Камень, который горит . Принстон: D. Van Nostand 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). «Добыча серы во Фраше» ( отрывок из Google Книги ) . Справочник по горному делу для МСП . Общество горной металлургии и геологоразведки. п. 1512. ИСБН 9780873351003 .

[7] Справочник Texas Online: Серная промышленность , по состоянию на 20 февраля 2009 г.

[8] Джойс А. Обер (2002) Поток серы , Геологическая служба США, отчет об открытом файле 02-298 , стр.12, файл PDF, получено 20 февраля 2009 г.

[9] Лебовиц, Сэмюэл Х. (1931). «Демонстрационная рабочая модель процесса Фраша для добычи серы». Дж. Хим. Образование. 8 (8): 1630. Бибкод : 1931ЖЧЭд...8.1630Л . дои : 10.1021/ed008p1630 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]