프래쉬 공정
Frasch process | |
| 프로세스 유형 | 과열수 |
|---|---|
| 산업 부문 | 채굴 |
| 제품 | 유황 |
| 발명가 | 헤르만 프래쉬 |
| 발명의 해 | 1894 |
프래쉬 공정은 지하 퇴적물에서 유황을 추출하는 방법이다. 원소 퇴적물에서 황을 회수하는 유일한 산업 방법이다.[1] 세계 유황의 대부분은 20세기 후반 석유와 가스원으로부터 회수된 유황이 더욱 일반화되기 전까지 이런 방식으로 얻어졌다(클로스 과정 참조).
Frasch 공정에서, 과열된 물은 황 퇴적물에 주입된다; 황은 녹아서 추출된다. Frasch 공정은 고순도 유황을 생산할 수 있다.[2]
역사
Frasch 황 공정은 소금 돔이나 침상된 증발산염 퇴적물에 가장 잘 작용하는데, 이 과정에서 황은 불침투성 층 사이에 갇혀 있는 투과성 암반층에서 발견된다. 탄화수소가 존재하는 곳에서 무수화물이나 석고체의 박테리아 변화는 유황 순환에서 석회석과 황화수소를 생성한다. 그 후 황화수소는 유황으로 산화된다. 수분과 혐기성, 유황 감소 박테리아의 작용을 통해.
1867년, 광부들은 루이지애나주 캘커시외 파리의 소금 돔의 뚜껑바위에서 유황을 발견했지만, 그것은 모래 아래여서 광산을 방해했다. 1894년 독일 태생의 미국인 화학자 헤르만 프래쉬(1852~1914)는 유황을 제거하기 위해 파이프를 이용하여 유황을 제거하는 그의 프래쉬 방법을 고안했다.[5] 이것은 비효율적이고 공해적인 시칠리아식 방법을 대체했다. 이 과정은 성공적으로 증명되었는데, 1894년 12월 24일, 녹은 유황이 처음으로 수면 위로 떠올랐다. 이 과정을 활용하기 위해 1896년에 Union Sulfur Company가 통합되었다. 그러나, 물을 가열하는 데 필요한 연료의 높은 비용은 1901년 텍사스의 스핀들롭 유전 발견이 그 지역에 값싼 연료 오일을 공급하기 전까지 그 과정을 비경제적으로 만들었다.[6] Frasch 공정은 1903년 루이지애나주 Sulfur 광산에서 경제 생산을 시작했다.[3]
프래쉬의 특허가 만료되자 이 과정은 미국 걸프만 연안의 유사한 소금돔 황 퇴적물에 광범위하게 적용되었다. 두 번째 프래쉬 공정 광산은 1912년 텍사스 주 브라조리아 카운티에서 문을 열었다. 걸프 해안은 20세기 초중반에 세계 유황 생산을 지배하게 되었다.[7] 그러나 1970년대부터 석유와 천연가스로 인한 부산물 유황복구는 유황 가격을 낮추고 많은 프래쉬 공정 광산들을 폐업시켰다. 마지막 미국 Frasch 유황 광산은 2000년에 폐쇄되었다.[8] 2003년 미국의 이라크 침공으로 이라크의 한 프래쉬 광산이 폐쇄됐다.
Frasch 과정은 여전히 멕시코, 우크라이나, 폴란드에서 황 퇴적물을 작업하는데 사용된다.
과정
프래쉬 공정에서는 세 개의 동심원관이 황 퇴적물에 유입된다. 과열수(165 °C, 2.5-3 MPa)는 가장 바깥쪽 관을 통해 침전물에 주입된다. 황(m.p. 115 °C)이 녹아서 중간 관으로 흘러 들어간다. 수압만으로는 녹은 유황의 밀도가 높아 황을 표면으로 강제할 수 없기 때문에 가장 안쪽의 관을 통해 뜨거운 공기가 유입되어 유황의 거품을 내어 밀도가 낮아져 표면으로 밀어낸다.[1]
얻은 유황은 매우 순수할 수 있다(99.7~99.8%) 이 형태는 연한 노란색이다. 유기 화합물에 의해 오염되면 어두운 색이 될 수 있다; 더 이상의 정화는 경제적이지 않으며, 대개 불필요하다. 미국은 이 방법을 이용해 1989년 389만t의 황을 생산했고, 멕시코는 1991년 102만t의 황을 생산했다. [1]
Frasch 공정은 50-800m 깊이의 퇴적물에 사용될 수 있다. 3-38입방미터의 과열수는 유황 1톤을 생산하는데 필요하며, 관련 에너지 비용은 상당하다.[1] 강의실에 적합한 Frasch 공정의 작업 시연 모델이 설명되었다.[9]
참조
- ^ a b c d Wolfgang Nehb, Karel Vydra. "Sulfur". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a25_507.pub2.
- ^ 설황 연구소. 2011년 1월 17일에 접속한 「황황 입문」.
- ^ a b c Ober, Joyce (2002). MATERIALS FLOW OF SULFUR, USGS Open-File Report 02-298 (PDF). U.S. Dept. of the Interior, USGS. pp. 12–13.
- ^ a b Haynes, Williams (1959). Brimstone, The Stone that Burns. Princeton: D. Van Nostrand Company, Inc. pp. 4–5, 54.
- ^ "Obituaries - Herman Frasch, Paul L. V. Héroult". Industrial & Engineering Chemistry. 6 (6): 505–507. 1914. doi:10.1021/ie50066a024.
- ^ D'Arcy Shock (1992). "Frasch sulfur mining" (Google Books excerpt). SME Mining Engineering Handbook. Society for Mining Metallurgy and Exploration. p. 1512. ISBN 9780873351003.
- ^ 텍사스 온라인 안내서: 황 산업, 2009년 2월 20일에 접속.
- ^ 조이스 A. Ober(2002) Materials Flow of 황, 미국 지질조사국, Open-File Report 02-298, 페이지 12, PDF 파일이 2009년 2월 20일 회수했다.
- ^ Lebowitz, Samuel H. (1931). "A demonstration working model of the Frasch Process for mining sulfur". J. Chem. Educ. 8 (8): 1630. Bibcode:1931JChEd...8.1630L. doi:10.1021/ed008p1630.
추가 읽기
- Herman Frasch (1912). "The Perkin's Medal Award - Address of Acceptance". Industrial & Engineering Chemistry. 4 (2): 134–140. doi:10.1021/ie50038a016.
- Herman Frasch (1918). "Unveiling of the Portrait of Herman Frasch". Industrial & Engineering Chemistry. 10 (4): 326–327. doi:10.1021/ie50100a038.
- 술푸르의 역사 (루이지애나 주 설푸르)
- Stuart Bruchey (1960). "Brimstone, The Stone That Burns: The Story of the Frasch Sulphur Industry by Williams Haynes". Journal of Economic History. 20 (2): 326–327. JSTOR 2114864.
- Walter Botsch (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::AID-CIUZ324>3.0.CO;2-9.
외부 링크
- Alden P. Armagnac (December 1942). "Strange mines tap sulphur". Popular Science. Popular Science Publishing Co. (Frasch 공정 설명)
