Войти
 | |
| Тип процесса | Перегретая вода |
|---|---|
| Промышленный сектор (-ы) | Горнодобывающая промышленность |
| Продукт (-ы) | Сера |
| Изобретатель | Герман Фраш |
| Год изобретения | 1894 |
Процесс Фрэша - это метод извлечения серы из подземных отложений. Это единственный промышленный метод извлечения серы из элементарных отложений. Таким образом добывалась большая часть серы в мире до конца 20 века, когда сера, извлекаемая из источников нефти и газа, стала более обычным явлением (см. процесс Клауса ).
В процессе Фрэша перегретая вода закачивается в месторождения серы; сера плавится и извлекается. Процесс Фраша позволяет производить серу высокой чистоты.
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 с помощью сжатого воздуха. Процесс производства серы по Фрашу лучше всего работает на соляных куполах или слоистых эвапоритовых отложениях, где сера находится в проницаемых слоях породы, заключенных между непроницаемыми слоями. Бактериальное изменение ангидрита или гипса в присутствии углеводородов дает известняк и сероводород в серном цикле. Затем сероводород окисляется до серы из просачивающейся воды или под действием анаэробных серовосстанавливающих бактерий
В 1867 году горняки обнаружили серу в покрышке соляного купола в округе Калькасье, штат Луизиана, но он находился под зыбучими песками, что препятствовало добыче полезных ископаемых. В 1894 году американский химик немецкого происхождения Герман Фраш (1852–1914) изобрел свой метод Фраша для удаления серы с использованием труб для обхода зыбучих песков. Он заменил неэффективный и загрязняющий сицилийский метод. Процесс оказался успешным 24 декабря 1894 года, когда на поверхность была поднята первая расплавленная сера. Union Sulfur Company была зарегистрирована в 1896 году для использования этого процесса. Однако высокая стоимость топлива, необходимого для нагрева воды, делала процесс неэкономичным до тех пор, пока в 1901 году открытие нефтяного месторождения Спиндлтоп в Техасе не обеспечило этот регион дешевым мазутом. Процесс Frasch начал экономичное производство на Sulphur Mines, Луизиана в 1903 году.
Когда истек срок действия патента Frasch, процесс широко применялся на аналогичных соляных месторождениях серы на побережье Мексиканского залива. Соединенных Штатов. Второй рудник по технологии Frasch был открыт в 1912 году в округе Бразориа, штат Техас. Побережье Мексиканского залива стало доминирующим в мировом производстве серы в начале и середине 20 века. 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. Рудник Фраш в Ираке был закрыт в 2003 году из-за вторжения США в Ирак.
Процесс Фраша до сих пор используется для разработки месторождений серы в Мексике и Польше.
В процессе Фраша три концентрические трубы вводятся в отложения серы. Перегретая вода (165 ° C, 2,5-3 МПа) нагнетается в отложения 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 через самую внутреннюю трубку подается горячий воздух, чтобы вспенить серу, сделать ее менее плотной и вытолкнуть ее на поверхность.
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.
Процесс Фраша может использоваться для залежей глубиной 50–800 метров. Для производства каждой тонны серы требуется 3–38 кубических метров перегретой воды, а связанные с этим затраты на энергию значительны. Была описана рабочая демонстрационная модель процесса Frasch, подходящая для использования в классе.
