Kwas siarkowy (H2SO4) to jeden z najbardziej żrących kwasów i niebezpiecznych odczynników znanych człowiekowi, zwłaszcza w postaci stężonej. Kwas siarkowy chemicznie czysty to ciężka toksyczna ciecz o oleistej konsystencji, bezwonna i bezbarwna. Otrzymywany jest metodą utleniania dwutlenku siarki (SO2) metodą kontaktową.

W temperaturze + 10,5 ° C kwas siarkowy zamienia się w zestaloną szklistą, krystaliczną masę, łapczywie, jak gąbka, pochłaniając wilgoć z środowisko... W przemyśle i chemii kwas siarkowy jest jednym z głównych związki chemiczne i zajmuje wiodącą pozycję pod względem produkcji w tonach. Dlatego kwas siarkowy nazywany jest „krwią chemii”. Za pomocą kwasu siarkowego uzyskuje się nawozy, leki, inne kwasy, duże nawozy i wiele innych.

Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne kwasu siarkowego

1. Kwas siarkowy w czystej postaci (formuła H2SO4) w stężeniu 100% jest bezbarwną gęstą cieczą. Najważniejszą właściwością H2SO4 jest jego wysoka higroskopijność – to zdolność do usuwania wody z powietrza. Procesowi temu towarzyszy uwalnianie ciepła na dużą skalę.
2. H2SO4 to mocny kwas.
3. Kwas siarkowy nazywany jest monohydratem - zawiera 1 mol H2O (woda) na 1 mol SO3. Ze względu na swoje imponujące właściwości higroskopijne służy do ekstrakcji wilgoci z gazów.
4. Temperatura wrzenia wynosi 330 ° C. W tym przypadku kwas rozkłada się na SO3 i wodę. Gęstość - 1,84. Temperatura topnienia - 10,3 ° C /.
5. Stężony kwas siarkowy jest silnym środkiem utleniającym. Aby rozpocząć reakcję redoks, kwas musi zostać podgrzany. Wynikiem reakcji jest SO2. S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
6. W zależności od stężenia kwas siarkowy różnie reaguje z metalami. W stanie rozcieńczonym kwas siarkowy jest zdolny do utleniania wszystkich metali znajdujących się w zakresie napięć do wodoru. Wyjątkiem jest jak najbardziej odporny na utlenianie. Rozcieńczony kwas siarkowy reaguje z solami, zasadami, tlenkami amfoterycznymi i zasadowymi. Stężony kwas siarkowy jest zdolny do utleniania wszystkich metali w szeregu napięć, w tym srebra.
7. Kwas siarkowy tworzy dwa rodzaje soli: kwaśne (są to wodorosiarczany) i średnie (siarczany)
8. H2SO4 aktywnie reaguje z substancjami organicznymi i niemetalami, z których część może zamienić się w węgiel.
9. Anhydryt siarkowy doskonale rozpuszcza się w H2SO4, powstaje oleum - roztwór SO3 w kwasie siarkowym. Na zewnątrz wygląda to tak: dymiący kwas siarkowy, uwalniający anhydryt siarkowy.
10. Kwas siarkowy w roztworach wodnych jest silnym dwuzasadowym kwasem, a po dodaniu go do wody uwalnia się ogromna ilość ciepła. Gdy rozcieńczone roztwory H2SO4 są przygotowywane ze stężonych roztworów, konieczne jest dodanie cięższego kwasu do wody niewielką strużką, a nie odwrotnie. Ma to na celu uniknięcie wrzenia wody i rozpryskiwania kwasu.

Skoncentrowane i rozcieńczone kwasy siarkowe

Stężone roztwory kwasu siarkowego obejmują roztwory 40% lub więcej zdolne do rozpuszczania srebra lub palladu.

Rozcieńczony kwas siarkowy obejmuje roztwory, których stężenie jest mniejsze niż 40%. Nie są to tak aktywne roztwory, ale potrafią reagować z mosiądzem i miedzią.

Produkcja kwasu siarkowego

Produkcję kwasu siarkowego na skalę przemysłową rozpoczęto w XV wieku, ale wówczas nazywano go „olejkiem witriolowym”. Jeśli wcześniej ludzkość spożywała tylko kilkadziesiąt litrów kwasu siarkowego, to w nowoczesny świat obliczenia sięgają milionów ton rocznie.

Kwas siarkowy jest produkowany przemysłowo, a są to trzy z nich:

1. Metoda kontaktu.
2. Sposób na azot
3. Inne metody

Porozmawiajmy szczegółowo o każdym z nich.

Kontakt metoda produkcji

Najczęściej spotykany jest kontaktowy sposób produkcji, który wykonuje następujące zadania:

• Rezultatem jest produkt, który zaspokaja potrzeby jak największej liczby konsumentów.
• Podczas produkcji zmniejsza się szkodliwość dla środowiska.

W metodzie kontaktowej jako surowce wykorzystywane są następujące substancje:

• piryt (piryt siarki);
• siarka;
• tlenek wanadu (substancja ta działa jak katalizator);
• siarkowodór;
• siarczki różnych metali.

Przed rozpoczęciem procesu produkcyjnego surowce są wstępnie przygotowywane. Na początek piryt jest kruszony w specjalnych kruszarkach, co pozwala, dzięki zwiększeniu powierzchni kontaktu substancji czynnych, przyspieszyć reakcję. Piryt jest oczyszczany: zanurza się go w dużych zbiornikach z wodą, podczas których na powierzchnię wypływa skała płonna i wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia. Pod koniec procesu są usuwane.

Część produkcyjna podzielona jest na kilka etapów:

1. Po rozdrobnieniu piryt jest oczyszczany i przesyłany do pieca, gdzie jest wypalany w temperaturach do 800°C. Zgodnie z zasadą przeciwprądu do komory doprowadzane jest powietrze od dołu, co zapewnia, że ​​piryt znajduje się w stanie zawieszenia. Dziś proces ten trwa kilka sekund, ale wcześniej pieczenie trwało kilka godzin. Podczas procesu prażenia powstają odpady w postaci tlenku żelaza, który jest usuwany, a następnie przekazywany do przemysłu metalurgicznego. Podczas wypalania uwalniana jest para wodna, gazy O2 i SO2. Po zakończeniu oczyszczania z pary wodnej i najmniejszych zanieczyszczeń uzyskuje się czysty tlenek siarki i tlen.
2. W drugim etapie zachodzi egzotermiczna reakcja pod ciśnieniem z użyciem katalizatora wanadowego. Reakcja rozpoczyna się, gdy temperatura osiągnie 420°C, ale można ją zwiększyć do 550°C w celu zwiększenia wydajności. W trakcie reakcja idzie katalityczne utlenianie i SO2 staje się SO3.
3. Istota trzeciego etapu produkcji jest następująca: absorpcja SO3 w wieży absorpcyjnej, podczas której powstaje oleum H2SO4. W tej formie H2SO4 wsypywany jest do specjalnych pojemników (nie wchodzi w reakcję ze stalą) i jest gotowy do spotkania z odbiorcą końcowym.

W trakcie produkcji, jak powiedzieliśmy powyżej, powstaje bardzo dużo energii cieplnej, która jest wykorzystywana do celów grzewczych. Wiele zakładów kwasu siarkowego instaluje turbiny parowe, które wykorzystują parę odlotową do generowania dodatkowej energii elektrycznej.

Azotowa metoda wytwarzania kwasu siarkowego

Pomimo zalet kontaktowej metody produkcji, w której uzyskuje się bardziej stężony i czysty kwas siarkowy i oleum, dużo H2SO4 otrzymuje się metodą azotową. W szczególności w zakładach superfosfatowych.

Do produkcji H2SO4 dwutlenek siarki pełni rolę materiału wyjściowego, zarówno w metodzie kontaktowej, jak i podtlenku azotu. Pozyskuje się go specjalnie do tych celów przez spalanie siarki lub przez spalanie metali siarkawych.

Przetwarzanie dwutlenku siarki na kwas siarkowy polega na utlenieniu dwutlenku siarki i dodaniu wody. Formuła wygląda tak:
SO2 + 1 | 2 O2 + H2O = H2SO4

Ale dwutlenek siarki nie reaguje bezpośrednio z tlenem, dlatego metodą azotową utlenianie dwutlenku siarki odbywa się za pomocą tlenków azotu. Wyższe tlenki azotu (mowa tu o dwutlenku azotu NO2, trójtlenku azotu NO3) w tym procesie są redukowane do tlenku azotu NO, który następnie jest ponownie utleniany tlenem do wyższych tlenków.

Produkcja kwasu siarkowego metodą azotową formalizowana jest technicznie na dwa sposoby:

• Izba.
• Wieża.

Metoda azotowa ma wiele zalet i wad.

Wady metody azotowej:

• Okazuje się, że 75% kwas siarkowy.
• Jakość produktu jest słaba.
• Niepełny powrót tlenków azotu (dodatek HNO3). Ich emisje są szkodliwe.
• Kwas zawiera żelazo, tlenki azotu i inne zanieczyszczenia.

Zalety metody nitro:

• Koszt procesu jest niższy.
• SO2.
• Prostota projektowania sprzętu.

Główne rosyjskie zakłady do produkcji kwasu siarkowego

Roczna produkcja H2SO4 w naszym kraju liczona jest sześciocyfrowo - to około 10 mln ton. Wiodącymi producentami kwasu siarkowego w Rosji są firmy, które dodatkowo są jego głównymi odbiorcami. Mowa o firmach, których obszarem działania jest produkcja nawozów mineralnych. Na przykład „Nawozy mineralne Balakovo”, „Ammofos”.

Największy producent dwutlenku tytanu w Europie Wschodniej, Crimean Titanium, działa w Armiańsku na Krymie. Ponadto zakład zajmuje się produkcją kwasu siarkowego, nawozów mineralnych, siarczanu żelaza itp.

Kwas Siarkowy różne rodzaje produkowane przez wiele fabryk. Na przykład akumulatorowy kwas siarkowy jest produkowany przez: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom itp.

Oleum jest produkowane przez UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, PO Kirishinefteorgsintez itp.

Kwas siarkowy o wysokiej czystości jest produkowany przez OHK Shchekinoazot, Component-Reagent.

Zużyty kwas siarkowy można kupić w fabrykach ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Producenci technicznego kwasu siarkowego to Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc itp.

Z uwagi na fakt, że piryt jest głównym surowcem do produkcji H2SO4, a jest to odpad przedsiębiorstw uszlachetniających, jego dostawcami są zakłady uszlachetniania Norylsk i Talnakh.

Światowych liderów w produkcji H2SO4 zajmują USA i Chiny, które wytwarzają odpowiednio 30 mln ton i 60 mln ton.

Zakres stosowania kwasu siarkowego

Świat rocznie zużywa około 200 milionów ton H2SO4, z którego wytwarzana jest szeroka gama produktów. Kwas siarkowy słusznie zajmuje palmę pierwszeństwa wśród innych kwasów pod względem zastosowania przemysłowego.

Jak już wiecie kwas siarkowy jest jednym z najważniejszych produktów przemysłu chemicznego, więc pole zastosowania kwasu siarkowego jest dość szerokie. Główne kierunki stosowania H2SO4 są następujące:

• Kwas siarkowy jest używany w kolosalnych ilościach do produkcji nawozów mineralnych, a to zajmuje około 40% całkowitego tonażu. Z tego powodu obok zakładów nawozowych budowane są instalacje H2SO4. Są to siarczan amonu, superfosfat itp. W ich produkcji kwas siarkowy pobierany jest w czystej postaci (stężenie 100%). Aby wyprodukować tonę ammofosu lub superfosfatu, potrzebujesz 600 litrów H2SO4. To właśnie te nawozy są używane w większości przypadków w rolnictwo.
• H2SO4 służy do produkcji materiałów wybuchowych.
• Rafinacja produktów naftowych. Aby uzyskać naftę, benzynę, oleje mineralne, wymagane jest oczyszczanie węglowodorów, które odbywa się przy użyciu kwasu siarkowego. W procesie rafinacji ropy naftowej w celu oczyszczenia węglowodorów przemysł ten „zabiera” aż 30% światowego tonażu H2SO4. Ponadto liczba oktanowa paliwa jest zwiększana kwasem siarkowym, a odwierty są oczyszczane podczas produkcji ropy naftowej.
• W przemyśle metalurgicznym. Kwas siarkowy w hutnictwie stosowany jest do usuwania zgorzeliny i rdzewienia drutu, blach, a także do odzysku aluminium w produkcji metali nieżelaznych. Przed pokryciem powierzchni metalowych miedzią, chromem lub niklem, powierzchnia jest wytrawiana kwasem siarkowym.
• W produkcji farmaceutyków.
• W produkcji farb.
• W przemyśle chemicznym. H2SO4 jest wykorzystywany do produkcji detergentów, detergentów etylowych, insektycydów itp., a bez niego procesy te są niemożliwe.
• Do produkcji innych znanych kwasów, związków organicznych i nieorganicznych wykorzystywanych do celów przemysłowych.

Sole kwasu siarkowego i ich zastosowanie

Najważniejsze sole kwasu siarkowego:

• Sól Glaubera Na2SO4 · 10H2O (krystaliczny siarczan sodu). Zakres jego zastosowania jest dość pojemny: produkcja szkła, sody, w weterynarii i medycynie.
• Siarczan baru BaSO4 stosuje się w produkcji gumy, papieru, białej farby mineralnej. Ponadto jest niezbędny w medycynie do fluoroskopii żołądka. Służy do robienia "owsianki barowej" do tej procedury.
• Siarczan wapnia CaSO4. W naturze występuje w postaci gipsu CaSO4 2H2O oraz anhydrytu CaSO4. Gips CaSO4 · 2H2O i siarczan wapnia stosowane są w medycynie i budownictwie. W przypadku gipsu po podgrzaniu do temperatury 150 - 170 ° C następuje częściowe odwodnienie, w wyniku czego uzyskuje się wypalony gips, znany nam jako alabaster. Ugniatając alabaster z wodą do konsystencji ciasta masa szybko twardnieje i zamienia się w rodzaj kamienia. To właśnie ta właściwość alabastru jest aktywnie wykorzystywana w pracach budowlanych: wykonuje się z niej odlewy i formy odlewnicze. W pracach tynkarskich alabaster jest niezbędnym materiałem wiążącym. Pacjenci oddziałów urazowych otrzymują specjalne solidne bandaże mocujące - wykonane są na bazie alabastru.
• Witriol żelazny FeSO4 · 7H2O jest stosowany do przygotowania tuszu, impregnacji drewna, a także w działalności rolniczej do niszczenia szkodników.
• Ałun KCr (SO4) 2 · 12H2O, KAl (SO4) 2 · 12H2O itp. jest stosowany w produkcji farb i przemyśle garbarskim (garbowanie skór).
• Siarczan miedzi CuSO4 · 5H2O wielu z was zna z pierwszej ręki. Jest aktywnym pomocnikiem w rolnictwie w walce z chorobami roślin i szkodnikami - wodny roztwór CuSO4 · 5H2O służy do marynowania ziarna i opryskiwania roślin. Służy również do przygotowania niektórych farb mineralnych. A w życiu codziennym służy do usuwania pleśni ze ścian.
• Siarczan glinu – znajduje zastosowanie w przemyśle celulozowo-papierniczym.

Rozcieńczony kwas siarkowy jest używany jako elektrolit w akumulatorach kwasowo-ołowiowych. Ponadto służy do produkcji detergentów i nawozów. Ale w większości przypadków występuje w postaci oleum - jest to roztwór SO3 w H2SO4 (można też znaleźć inne formuły oleum).

Niesamowity fakt! Oleum jest bardziej aktywne chemicznie niż stężony kwas siarkowy, ale mimo to nie wchodzi w reakcję ze stalą! Z tego powodu łatwiej go transportować niż sam kwas siarkowy.

Zakres zastosowania „królowej kwasów” jest naprawdę duży i trudno powiedzieć o wszystkich sposobach jej wykorzystania w przemyśle. Jest również stosowany jako emulgator w przemyśle spożywczym, do oczyszczania wody, w syntezie materiałów wybuchowych oraz do wielu innych celów.

Historia pojawienia się kwasu siarkowego

Kto z nas nigdy nie słyszał o siarczanie miedzi? Tak więc badano to w starożytności, aw niektórych pracach z początku nowej ery naukowcy dyskutowali o pochodzeniu witriolu i jego właściwościach. Witriol był badany przez greckiego lekarza Dioscoridesa, rzymskiego badacza przyrody Pliniusza Starszego, który w swoich pismach pisał o przeprowadzanych eksperymentach. W celach medycznych starożytny uzdrowiciel Ibn Sina używał różnych substancji witriolowych. Jak witriol był używany w metalurgii, mówiono w pracach alchemików Starożytna Grecja Zosimas z Panopolis.

Pierwszą metodą wytwarzania kwasu siarkowego jest proces ogrzewania ałunu potasowego, o czym można przeczytać w literaturze alchemicznej z XIII wieku. W tym czasie skład ałunu i istota procesu nie były znane alchemikom, ale już w XV wieku zaczęli celowo prowadzić chemiczną syntezę kwasu siarkowego. Proces przebiegał następująco: alchemicy traktowali mieszaninę siarczku siarki i antymonu (III) Sb2S3 podczas ogrzewania kwasem azotowym.

W średniowieczu w Europie kwas siarkowy nazywano „olejem witriolowym”, ale potem nazwę zmieniono na kwas witriolowy.

W XVII wieku Johann Glauber uzyskał kwas siarkowy w wyniku spalania azotanu potasu i siarki rodzimej w obecności pary wodnej. W wyniku utleniania siarki azotanem uzyskano tlenek siarki, który przereagował z parą wodną, ​​w wyniku czego otrzymano ciecz o konsystencji oleistej. Był to olej witriolowy, a ta nazwa kwasu siarkowego istnieje do dziś.

Londyński aptekarz Ward Joshua zastosował tę reakcję do przemysłowej produkcji kwasu siarkowego w latach trzydziestych XVIII wieku, ale w średniowieczu jego spożycie ograniczono do kilkudziesięciu kilogramów. Zakres zastosowania był wąski: do eksperymentów alchemicznych, oczyszczania metali szlachetnych i farmacji. Niewielkie ilości stężonego kwasu siarkowego użyto do produkcji specjalnych zapałek zawierających sól bertholleta.

W Rosji kwas witriolowy pojawił się dopiero w XVII wieku.

W Anglii, w Birmingham, John Roebuck w 1746 roku zaadaptował powyższą metodę produkcji kwasu siarkowego i rozpoczął produkcję. Używał przy tym mocnych, dużych ołowianych komór, które były tańsze od pojemników szklanych.

W przemyśle metoda ta utrzymała się przez prawie 200 lat, a w komorach uzyskano 65% kwas siarkowy.

Z biegiem czasu angielski Glover i francuski chemik Gay-Lussac poprawili sam proces, a kwas siarkowy zaczęto otrzymywać o stężeniu 78%. Ale do produkcji np. barwników taki kwas nie nadawał się.

Na początku XIX wieku odkryto nowe sposoby utleniania dwutlenku siarki do bezwodnika siarkowego.

Początkowo odbywało się to przy użyciu tlenków azotu, a następnie jako katalizator zastosowano platynę. Te dwie metody utleniania dwutlenku siarki zostały dalej rozwinięte. Utlenianie dwutlenku siarki na platynie i innych katalizatorach zostało nazwane metodą kontaktową. A utlenianie tego gazu tlenkami azotu nazywa się metodą azotową do produkcji kwasu siarkowego.

Brytyjski handlarz kwasu octowego Peregrine Phillips opatentował ekonomiczny proces produkcji tlenku siarki (VI) i stężonego kwasu siarkowego dopiero w 1831 roku i to on jest dziś znany światu jako metoda kontaktowa do jego produkcji.

Produkcja superfosfatu rozpoczęła się w 1864 roku.

W latach osiemdziesiątych XIX wieku w Europie produkcja kwasu siarkowego sięgnęła 1 miliona ton. Głównymi producentami były Niemcy i Anglia, produkujące 72% całkowitej ilości kwasu siarkowego na świecie.

Transport kwasu siarkowego to pracochłonne i odpowiedzialne przedsięwzięcie.

Kwas siarkowy należy do klasy niebezpiecznych chemikaliów iw kontakcie ze skórą powoduje poważne oparzenia. Ponadto może powodować zatrucie chemiczne u ludzi. Jeśli podczas transportu nie będą przestrzegane pewne zasady, kwas siarkowy, ze względu na swoją wybuchowość, może wyrządzić wiele szkód zarówno ludziom, jak i środowisku.

Kwas siarkowy ma przypisaną klasę zagrożenia 8 i musi być transportowany przez specjalnie przeszkolonych i przeszkolonych fachowców. Ważnym warunkiem dostawy kwasu siarkowego jest przestrzeganie specjalnie opracowanych Przepisów przewozu towarów niebezpiecznych.

Transport drogowy odbywa się zgodnie z następującymi zasadami:

1. Do transportu specjalne pojemniki wykonane są ze specjalnego stopu stali, który nie reaguje z kwasem siarkowym ani tytanem. Takie pojemniki nie są utleniane. Niebezpieczny kwas siarkowy transportowany jest w specjalnych zbiornikach chemicznych kwasu siarkowego. Różnią się konstrukcją i są dobierane podczas transportu w zależności od rodzaju kwasu siarkowego.
2. Podczas transportu dymiącego kwasu stosuje się specjalistyczne termosy izotermiczne, w których utrzymywany jest wymagany reżim temperaturowy, aby zachować właściwości chemiczne kwasu.
3. Jeśli transportowany jest zwykły kwas, wybierany jest zbiornik kwasu siarkowego.
4. Transport drogowy kwasu siarkowego, np. dymiącego, bezwodnego, skoncentrowanego, do akumulatorów, rękawic, odbywa się w specjalnych kontenerach: cysterny, beczki, kontenery.
5. Transport towarów niebezpiecznych może być wykonywany wyłącznie przez kierowców posiadających certyfikat ADR.
6. Czas podróży nie ma ograniczeń, ponieważ podczas transportu należy ściśle przestrzegać dopuszczalnej prędkości.
7. Podczas transportu budowana jest specjalna trasa, która powinna przebiegać, omijając zatłoczone miejsca i zakłady produkcyjne.
8. Transport musi posiadać specjalne oznaczenia i znaki ostrzegawcze.

Niebezpieczne właściwości kwasu siarkowego dla ludzi

Kwas siarkowy stanowi zwiększone zagrożenie dla organizmu człowieka. Jego działanie toksyczne występuje nie tylko przy bezpośrednim kontakcie ze skórą, ale także przy wdychaniu jej oparów, gdy uwalniany jest dwutlenek siarki. Niebezpieczne narażenie obejmuje:

• Układ oddechowy;
• Powłoki skóry;
• Błony śluzowe.

Arsen, który często wchodzi w skład kwasu siarkowego, może nasilać odurzenie organizmu.

Ważny! Jak wiesz, poważne oparzenia występują, gdy kwas wchodzi w kontakt ze skórą. Zatrucie oparami kwasu siarkowego jest nie mniej niebezpieczne. Bezpieczna dawka kwasu siarkowego w powietrzu to zaledwie 0,3 mg na 1 metr kwadratowy.

Jeśli kwas siarkowy dostanie się na błony śluzowe lub na skórę, pojawia się silne oparzenie, które nie goi się dobrze. Jeśli skala oparzenia jest imponująca, ofiara zapada na chorobę oparzeniową, która może nawet doprowadzić do śmierci, jeśli wykwalifikowana pomoc medyczna nie zostanie udzielona w odpowiednim czasie.

Ważny! Dla osoby dorosłej śmiertelna dawka kwasu siarkowego wynosi tylko 0,18 cm3 na litr.

Oczywiście problematyczne jest „doświadczenie” toksycznego działania kwasu w życiu codziennym. Najczęściej zatrucie kwasem występuje z powodu zaniedbania bezpieczeństwa przemysłowego podczas pracy z roztworem.

Masowe zatrucie oparami kwasu siarkowego może wystąpić z powodu awarii technicznych w produkcji lub niedbalstwa i następuje masowe uwolnienie do atmosfery. Aby zapobiec takim sytuacjom, działają służby specjalne, których zadaniem jest kontrola funkcjonowania produkcji, w której używany jest niebezpieczny kwas.

Jakie objawy obserwuje się przy zatruciu kwasem siarkowym

Jeśli kwas został spożyty:

• Ból w okolicy narządów trawiennych.
• Nudności i wymioty.
• Zaburzenia stolca w wyniku ciężkich zaburzeń jelitowych.
• Silne ślinienie.
• Z powodu toksycznego wpływu na nerki mocz staje się czerwonawy.
• Obrzęk krtani i gardła. Jest świszczący oddech, chrypka. Uduszenie może być śmiertelne.
• Na dziąsłach pojawiają się brązowe plamy.
• Skóra staje się niebieska.

Przy oparzeniu skóry mogą wystąpić wszystkie komplikacje związane z chorobą oparzeniową.

Podczas zatrucia oparami obserwuje się następujący obraz:

• Oparzenia błony śluzowej oczu.
• Krwotok z nosa.
• Oparzenia błon śluzowych drogi oddechowe... W takim przypadku ofiara odczuwa silny objaw bólu.
• Obrzęk krtani z objawami uduszenia (brak tlenu, skóra staje się niebieska).
• Jeśli zatrucie jest ciężkie, mogą wystąpić nudności i wymioty.

Warto wiedzieć! Zatrucie kwasem po spożyciu jest znacznie bardziej niebezpieczne niż zatrucie wdychaniem oparów.

Pierwsza pomoc i procedury terapeutyczne na pokonanie kwasu siarkowego

Postępuj w następujący sposób w przypadku kontaktu z kwasem siarkowym:

• Pierwszym krokiem jest wezwanie karetki pogotowia. Jeśli płyn dostanie się do środka, umyj żołądek ciepłą wodą. Następnie małymi łykami będziesz musiał wypić 100 gramów słonecznika lub oliwy z oliwek. Ponadto należy połknąć kawałek lodu, wypić mleko lub przypaloną magnezję. Należy to zrobić, aby zmniejszyć stężenie kwasu siarkowego i złagodzić stan człowieka.
• Jeśli kwas dostanie się do oczu, należy je przepłukać pod bieżącą wodą, a następnie ociekać roztworem dikainy i nowokainy.
• Jeśli kwas dostanie się na skórę, opłucz oparzony obszar dobrze pod bieżącą wodą i nałóż bandaż z sodą. Spłukanie zajmuje około 10-15 minut.
• W przypadku zatrucia oparami należy wyjść na świeże powietrze, a także opłukać dotknięte błony śluzowe wodą w miarę możliwości.

W warunkach szpitalnych leczenie będzie zależeć od obszaru oparzenia i stopnia zatrucia. Znieczulenie przeprowadza się tylko za pomocą nowokainy. Aby uniknąć rozwoju infekcji w obszarze infekcji, pacjentowi wybiera się kurs antybiotykoterapii.

W przypadku krwawienia z żołądka wstrzykuje się osocze lub transfuzję krwi. Źródło krwawienia można usunąć chirurgicznie.

1. Kwas siarkowy w czystej 100% postaci występuje w naturze. Na przykład we Włoszech, na Sycylii, w Morzu Martwym można zobaczyć wyjątkowe zjawisko - kwas siarkowy przesącza się prosto z dna! A dzieje się tak: piryt ze skorupy ziemskiej służy w tym przypadku jako surowiec do jego formowania. To miejsce jest również nazywane Jeziorem Śmierci i nawet owady boją się do niego podlecieć!
2. Po dużych erupcjach wulkanicznych w atmosferze ziemskiej często można znaleźć krople kwasu siarkowego i w takich przypadkach „winowajca” może sprowadzić Negatywne konsekwencje dla środowiska i spowodować poważne zmiany klimatyczne.
3. Kwas siarkowy jest aktywnym pochłaniaczem wody, dlatego jest stosowany jako środek osuszający gaz. W dawnych czasach, aby okna w pokojach nie zaparowały, kwas ten wlewano do słoików i umieszczano między szybami otworów okiennych.
4. To właśnie kwas siarkowy jest główną przyczyną kwaśnych deszczy. Główną przyczyną kwaśnych deszczy jest zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem siarki, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas siarkowy. Z kolei podczas spalania paliw kopalnych uwalniany jest dwutlenek siarki. W kwaśnym deszczu badany pod kątem ostatnie lata, wzrosła zawartość kwasu azotowego. Powodem tego jest zmniejszenie emisji dwutlenku siarki. Mimo to kwas siarkowy pozostaje główną przyczyną kwaśnych deszczy.

Oferujemy Państwu wybór wideo ciekawych eksperymentów z kwasem siarkowym.

Rozważ reakcję kwasu siarkowego po wlaniu go do cukru. W pierwszych sekundach, gdy kwas siarkowy dostanie się do kolby z cukrem, mieszanina ciemnieje. Po kilku sekundach substancja staje się czarna. Następnie przychodzi zabawna część. Masa zaczyna szybko rosnąć i wychodzić z kolby. Na wyjściu dostajemy dumną substancję, podobną do porowatego węgla drzewnego, 3-4-krotnie przekraczającą początkową objętość.

Autor filmu proponuje porównanie reakcji Coca-Coli z kwasem solnym i siarkowym. Podczas mieszania Coca-Coli z kwasem solnym nie obserwuje się żadnych wizualnych zmian, ale po zmieszaniu z kwasem siarkowym Coca-Cola zaczyna wrzeć.

Ciekawą interakcję można zaobserwować, gdy kwas siarkowy dostanie się na papier toaletowy. Papier toaletowy składa się z celulozy. Kiedy uderzy kwas, cząsteczka celulozy zostaje natychmiast zniszczona z uwolnieniem wolnego węgla. Podobne zwęglenie można zaobserwować, gdy kwas dostanie się na drewno.

Do kolby ze stężonym kwasem dodaję mały kawałek potasu. W pierwszej sekundzie uwalniany jest dym, po czym metal natychmiast wybucha, zapala się i eksploduje, rozpadając się na kawałki.

W następnym eksperymencie, gdy kwas siarkowy trafi na zapałkę, wybucha. W drugiej części eksperymentu zanurzana jest folia aluminiowa z acetonem i zapałką w środku. Folia jest błyskawicznie nagrzewana z uwolnieniem ogromnej ilości dymu i całkowitym jej rozpuszczeniem.

Ciekawy efekt obserwuje się, gdy do kwasu siarkowego dodaje się sodę oczyszczoną. Soda natychmiast żółknie. Reakcja przebiega z gwałtownym wrzeniem i wzrostem objętości.

Zdecydowanie odradzamy przeprowadzanie wszystkich powyższych eksperymentów w domu. Kwas siarkowy jest substancją bardzo żrącą i toksyczną. Takie eksperymenty należy przeprowadzać w specjalnych pomieszczeniach wyposażonych w wymuszoną wentylację. Gazy uwalniane w reakcjach z kwasem siarkowym są bardzo toksyczne i mogą powodować uszkodzenie dróg oddechowych i zatrucie organizmu. Ponadto podobne eksperymenty są przeprowadzane w środkach ochrony osobistej skóry i narządów oddechowych. Dbaj o siebie!

Właściwości fizyczne

Czysty 100% kwas siarkowy (monohydrat) to bezbarwna oleista ciecz, która zestala się w krystaliczną masę w temperaturze + 10 ° C. Reaktywny kwas siarkowy ma zwykle gęstość 1,84 g/cm 3 i zawiera około 95% H 2 SO 4. Twardnieje dopiero poniżej -20 ° С.

Temperatura topnienia monohydratu wynosi 10,37 ° C przy cieple topnienia 10,5 kJ / mol. W normalnych warunkach jest to bardzo lepka ciecz o bardzo wysokiej stałej dielektrycznej (e = 100 przy 25°C). Nieznaczna samoistna dysocjacja elektrolityczna monohydratu przebiega równolegle w dwóch kierunkach: [H 3 SO 4 +] · [HSO 4 -] = 2 · 10 -4 i [H 3 O +] · [HS 2 O 7 -] = 4 · 10-5. Jego molekularny skład jonowy można w przybliżeniu scharakteryzować następującymi danymi (w%):

H 2 SO 4 HSO 4 - H 3 SO 4 + H 3 O + HS 2 O 7 - H 2 S 2 O 7

99,50,180,140,090,050,04

Przy dodaniu nawet niewielkich ilości wody dominuje dysocjacja według schematu: Н 2 О + Н 2 SO 4<==>H 3 O + + HSO 4 -

Właściwości chemiczne

H 2 SO 4 jest silnym kwasem dwuzasadowym.

H2SO4<-->H + + HSO 4 -<-->2H + + SO 4 2-

Pierwszy etap (dla średnich stężeń) prowadzi do 100% dysocjacji:

K2 = () / = 1,2 10-2

1) Interakcja z metalami:

a) rozcieńczony kwas siarkowy rozpuszcza tylko metale w szeregu napięć na lewo od wodoru:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (rozszczepiony) -> Zn +2 SO 4 + H 2 O

b) stężony H2+6SO4 jest silnym środkiem utleniającym; przy interakcji z metalami (oprócz Au, Pt) można go zredukować do S +4 O 2, S 0 lub H 2 S -2 (bez ogrzewania Fe, Al, Cr również nie reagują - są pasywowane):

• 2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 -> Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
• 8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 -> 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
• 2) stężony H 2 S +6 O 4 reaguje po podgrzaniu z niektórymi niemetalami ze względu na jego silne właściwości utleniające, zamieniając się w związki siarki o niższym stopniu utlenienia (na przykład S +4 O 2):

C0 + 2H2S +6O4 (stęż.) -> C +4O2 + 2S +4O2 + 2H2O

S0 + 2H2S +6O4 (stęż.) -> 3S +4O2 + 2H2O

• 2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (stęż.) -> 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
• 3) z podstawowymi tlenkami:

CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O

CuO + 2H + -> Cu 2+ + H 2 O

4) z wodorotlenkami:

H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O

H + + OH -> H 2 O

H 2 SO 4 + Cu (OH) 2 -> CuSO 4 + 2H 2 O

• 2H + + Cu (OH) 2 -> Cu 2+ + 2H 2 O
• 5) reakcje wymiany z solami:

BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- -> BaSO 4

Tworzenie białego osadu BaSO 4 (nierozpuszczalnego w kwasach) służy do identyfikacji kwasu siarkowego i rozpuszczalnych siarczanów.

MgCO 3 + H 2 SO 4 -> MgSO 4 + H 2 O + CO 2 H 2 CO 3

Monohydrat (czysty, 100% kwas siarkowy) to rozpuszczalnik jonizujący o charakterze kwasowym. Siarczany wielu metali rozpuszczają się w nim (przechodząc w wodorosiarczany), podczas gdy sole innych kwasów rozpuszczają się z reguły tylko wtedy, gdy możliwa jest ich solwoliza (z przekształceniem w wodorosiarczany). Kwas azotowy zachowuje się w monohydracie jak słaba zasada HNO 3 + 2 H 2 SO 4<==>H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - nadchlorowy - jako bardzo słaby kwas H 2 SO 4 + HClO 4 = H 3 SO 4 + + ClO 4 - Kwasy fluorosulfonowy i chlorosulfonowy są nieco silniejsze (HSO 3 F > HSO 3Cl>HCIO4). Monohydrat dobrze rozpuszcza wiele substancji organicznych zawierających atomy o samotnych parach elektronowych (zdolne do przyłączania protonu). Niektóre z nich można następnie odzyskać w postaci niezmienionej, po prostu rozcieńczając roztwór wodą. Monohydrat ma wysoką stałą krioskopową (6,12 °) i jest czasami używany jako medium do określania mas cząsteczkowych.

Stężony H 2 SO 4 jest dość silnym środkiem utleniającym, zwłaszcza po podgrzaniu (zwykle zredukowany do SO 2). Na przykład utlenia HI i częściowo HBr (ale nie HCl) do wolnych halogenów. Utlenia się przez nią również wiele metali - Cu, Hg itp. (podczas gdy złoto i platyna są stabilne w stosunku do H 2 SO 4). Zatem interakcja z miedzią przebiega zgodnie z równaniem:

Cu + 2 H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Działając jako środek utleniający, kwas siarkowy jest zwykle redukowany do SO 2. Jednak przy użyciu najsilniejszych środków redukujących można go zredukować do S, a nawet H 2 S. Stężony kwas siarkowy reaguje z siarkowodorem zgodnie z równaniem:

H2SO4 + H2S = 2H2O + SO2 + S

Należy zauważyć, że jest on również częściowo redukowany przez gazowy wodór i dlatego nie może być stosowany do jego suszenia.

Ryż. 13.

Rozpuszczaniu stężonego kwasu siarkowego w wodzie towarzyszy znaczne wydzielanie ciepła (i pewne zmniejszenie całkowitej objętości układu). Monohydrat jest prawie nieprzewodzący. Natomiast wodne roztwory kwasu siarkowego są dobrymi przewodnikami. Jak widać na ryc. 13, około 30% kwasu ma maksymalną przewodność elektryczną. Minimum krzywej odpowiada hydratowi kompozycji H 2 SO 4 · H 2 O.

Uwalnianie ciepła po rozpuszczeniu monohydratu w wodzie wynosi (w zależności od końcowego stężenia roztworu) do 84 kJ/mol H 2 SO 4. Wręcz przeciwnie, mieszając 66% kwas siarkowy wstępnie schłodzony do 0 ° C ze śniegiem (1:1 wagowo) można obniżyć temperaturę do -37°C.

Poniżej podano zmianę gęstości wodnych roztworów H 2 SO 4 wraz z jego stężeniem (% wag.):

Jak widać z tych danych, oznaczanie gęstością stężenia kwasu siarkowego wynosi powyżej 90% wag. % staje się bardzo nieprecyzyjny. Ciśnienie pary wodnej nad roztworami H 2 SO 4 o różnych stężeniach w różnych temperaturach pokazano na ryc. 15. Kwas siarkowy może działać jako środek osuszający tylko tak długo, jak ciśnienie pary wodnej nad jego roztworem jest mniejsze niż jego ciśnienie cząstkowe w wysuszonym gazie.

Ryż. 15.

Ryż. 16. Temperatura wrzenia nad roztworami H 2 SO 4. roztwory H 2 SO 4.

Gdy gotuje się rozcieńczony roztwór kwasu siarkowego, woda jest oddestylowywana, a temperatura wrzenia wzrasta do 337 ° C, gdy zaczyna destylować 98,3% H 2 SO 4 (ryc. 16). Wręcz przeciwnie, nadmiar bezwodnika siarkowego odparowuje z bardziej stężonych roztworów. Para kwasu siarkowego wrząca w temperaturze 337 ° C częściowo dysocjuje na H 2 O i SO 3, które łączą się ponownie po ochłodzeniu. Wysoka temperatura wrzenia kwasu siarkowego pozwala na zastosowanie go do izolowania po podgrzaniu lotnych kwasów z ich soli (na przykład HCl z NaCl).

Otrzymujący

Monohydrat można otrzymać przez krystalizację stężonego kwasu siarkowego w temperaturze -10 ° C.

Produkcja kwasu siarkowego.

• I etap. Piec pirytowy.
• 4FeS 2 + 11O 2 -> 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Proces jest niejednorodny:

• 1) mielenie pirytu żelaznego (pirytu)
• 2) metoda „złoża fluidalnego”
• 3) 800 ° C; usuwanie nadmiaru ciepła
• 4) wzrost stężenia tlenu w powietrzu
• II etap. Po oczyszczeniu, wysuszeniu i wymianie ciepła dwutlenek siarki wchodzi do aparatu kontaktowego, gdzie jest utleniany do bezwodnika siarkowego (450 ° C - 500 ° C; katalizator V 2 O 5):
• 2SO 2 + O 2
• III etap. Wieża absorpcyjna:

nSO 3 + H 2 SO 4 (stęż.) -> (H 2 SO 4 nSO 3) (oleum)

Woda nie może być używana z powodu tworzenia się mgły. Wykorzystują dysze ceramiczne i zasadę przeciwprądu.

Podanie.

Pamiętać! Kwas siarkowy należy wlewać małymi porcjami do wody, a nie tam iz powrotem. W przeciwnym razie może dojść do gwałtownej reakcji chemicznej, w wyniku której osoba może doznać poważnych oparzeń.

Kwas siarkowy jest jednym z głównych produktów przemysłu chemicznego. trafia do produkcji nawozów mineralnych (superfosfat, siarczan amonu), różne kwasy oraz sole, leki i detergenty, barwniki, włókna sztuczne, materiały wybuchowe. Znajduje zastosowanie w metalurgii (rozkład rud, np. rud uranu), do oczyszczania produktów naftowych, jako środek osuszający itp.

Praktyczne znaczenie ma fakt, że bardzo silny (powyżej 75%) kwas siarkowy nie działa na żelazo. Dzięki temu może być przechowywany i transportowany w stalowych zbiornikach. W przeciwieństwie do tego rozcieńczony H2SO4 łatwo rozpuszcza żelazo z wydzielaniem wodoru. Właściwości utleniające nie są dla niego typowe.

Silny kwas siarkowy silnie pochłania wilgoć i dlatego jest często używany do suszenia gazów. Od wielu materia organiczna zawierając w swoim składzie wodór i tlen, zabiera wodę, która jest często wykorzystywana w technice. Z tym samym (a także z właściwości utleniające silny H 2 SO 4) wiąże się z jego destrukcyjnym działaniem na tkanki roślinne i zwierzęce. Kwas siarkowy przypadkowo uderzony w skórę lub ubranie podczas pracy należy natychmiast zmyć dużą ilością wody, a następnie zwilżyć zaatakowany obszar rozcieńczonym roztworem amoniaku i ponownie spłukać wodą.

Technika ta nazywana jest mieszaninami kwasu siarkowego z wodą i bezwodnikiem siarkowym SO3. Jeżeli stosunek molowy SO3:H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - roztwór SO3 w kwasie siarkowym (oleum).

• 1 tytuł
• 2 Właściwości fizyczne i fizykochemiczne
  • 2.1 Oleum
• 3 Właściwości chemiczne
• 4 Aplikacja
• 5 Efekt toksyczny
• 6 Informacje historyczne
• 7 Dodatkowe informacje
• 8 Otrzymywanie kwasu siarkowego
  • 8.1 Pierwsza metoda
  • 8.2 Druga metoda
• 9 standardów
• 10 notatek
• 11 Literatura
• 12 referencji

Nazwa

W XVIII-XIX wieku siarkę prochową produkowano z pirytu (pirytu) w fabrykach witriolu. Kwas siarkowy nazywano wówczas „olejkiem witriolowym” (z reguły był to krystaliczny hydrat przypominający konsystencją olej), stąd nazwa jego soli (a dokładniej hydratów krystalicznych) – witriol.

Właściwości fizyczne i fizykochemiczne

Bardzo mocny kwas, przy 18°С pKa (1) = −2,8, pKa (2) = 1,92 (К₂ 1,2 10−2); długości wiązań w cząsteczce S = O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kąt HOSOH 104°, OSO 119°; wrze, tworząc mieszaninę azeotropową (98,3% H2SO4 i 1,7% H2O o temperaturze wrzenia 338,8 ° C). Kwas siarkowy odpowiadający 100% zawartości H2SO4 ma następujący skład (%): H2SO4 99,5, HSO4− - 0,18, H3SO4+ - 0,14, H3O+ - 0,09, H2S2O7, - 0,04, HS2O7⁻ - 0,05. Mieszalny z wodą i SO3 we wszystkich proporcjach. wodne roztwory kwasu siarkowego prawie całkowicie dysocjują na H3O +, HSO3 + i 2НSO₄−. Tworzy hydraty H2SO4 nH2O, gdzie n = 1, 2, 3, 4 i 6,5.

oleum

Główny artykuł: oleum

Roztwory bezwodnika siarkowego SO3 w kwasie siarkowym nazywane są oleum, tworzą dwa związki H2SO4 · SO3 i H2SO4 · 2SO3.

Oleum zawiera również kwasy pirosiarkowe otrzymane w reakcjach:

Temperatura wrzenia wodnych roztworów kwasu siarkowego wzrasta wraz ze wzrostem jego stężenia i osiąga maksimum przy zawartości 98,3% H2SO4.

Właściwości wodnych roztworów kwasu siarkowego i oleum

Zawartość% wagowo		Gęstość przy 20 ℃, g / cm³	Temperatura topnienia, ℃	Temperatura wrzenia, ℃
H2SO4	SO3 (bezpłatny)
10	-	1,0661	−5,5	102,0
20	-	1,1394	−19,0	104,4
40	-	1,3028	−65,2	113,9
60	-	1,4983	−25,8	141,8
80	-	1,7272	−3,0	210,2
98	-	1,8365	0,1	332,4
100	-	1,8305	10,4	296,2
104,5	20	1,8968	−11,0	166,6
109	40	1,9611	33,3	100,6
113,5	60	2,0012	7,1	69,8
118,0	80	1,9947	16,9	55,0
122,5	100	1,9203	16,8	44,7

Temperatura wrzenia oleum spada wraz ze wzrostem zawartości SO3. Wraz ze wzrostem stężenia wodnych roztworów kwasu siarkowego całkowita prężność par nad roztworami spada i osiąga minimum przy zawartości 98,3% H2SO4. Wraz ze wzrostem stężenia SO3 w oleum wzrasta całkowita prężność pary powyżej niego. Prężność par nad wodnymi roztworami kwasu siarkowego i oleum można obliczyć za pomocą równania:

wartości współczynników A i zależą od stężenia kwasu siarkowego. Para nad wodnymi roztworami kwasu siarkowego składa się z mieszaniny pary wodnej, H2SO4 i SO3, przy czym skład pary różni się od składu cieczy przy wszystkich stężeniach kwasu siarkowego, z wyjątkiem odpowiedniej mieszaniny azeotropowej.

Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta dysocjacja:

Równanie zależności temperaturowej stałej równowagi:

Przy normalnym ciśnieniu stopień dysocjacji: 10⁻⁵ (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K).

Gęstość 100% kwasu siarkowego można określić za pomocą równania:

Wraz ze wzrostem stężenia roztworów kwasu siarkowego ich pojemność cieplna maleje i osiąga minimum dla 100% kwasu siarkowego, pojemność cieplna oleum wzrasta wraz ze wzrostem zawartości SO3.

Wraz ze wzrostem stężenia i spadkiem temperatury przewodność cieplna λ maleje:

gdzie C to stężenie kwasu siarkowego, w%.

Oleum H2SO4 · SO3 ma maksymalną lepkość, η maleje wraz ze wzrostem temperatury. Opór elektryczny kwasu siarkowego jest minimalny przy stężeniu SO3 i 92% H2SO4 oraz maksymalny przy stężeniu 84 i 99,8% H2SO4. W przypadku oleum minimalna wartość ρ jest przy stężeniu 10% SO3. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ρ kwasu siarkowego. Stała dielektryczna 100% kwasu siarkowego 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); stała krioskopowa 6,12, stała ebulioskopowa 5,33; współczynnik dyfuzji pary kwasu siarkowego w powietrzu zmienia się wraz z temperaturą; D = 1,67 · 10⁻⁵T3 / 2 cm² / s.

Właściwości chemiczne

Kwas siarkowy w postaci stężonej po podgrzaniu jest dość silnym środkiem utleniającym; utlenia HI i częściowo HBr do wolnych halogenów, węgiel do CO2, siarkę do SO2, utlenia wiele metali (Cu, Hg, z wyjątkiem złota i platyny). W tym przypadku stężony kwas siarkowy jest redukowany do SO2, na przykład:

Najsilniejsze środki redukujące redukują stężony kwas siarkowy do S i H2S. Stężony kwas siarkowy pochłania parę wodną, ​​dzięki czemu służy do osuszania gazów, cieczy i ciał stałych np. w eksykatorach. Jednak stężony H2SO4 jest częściowo redukowany przez wodór, dlatego nie można go stosować do jego suszenia. Stężony kwas siarkowy oddzielając wodę od związków organicznych i pozostawiając sadzę (węgiel) prowadzi do zwęglenia drewna, cukru i innych substancji.

Rozcieńczony H2SO4 oddziałuje ze wszystkimi metalami w elektrochemicznej serii napięć na lewo od wodoru z jego uwolnieniem, na przykład:

Właściwości utleniające nie są typowe dla rozcieńczonego H2SO4. Kwas siarkowy tworzy dwie serie soli: średnie – siarczanowe i kwaśne – wodorosiarczany oraz estry. Znane kwasy peroksomonosiarkowy (lub kwas karo) H2SO5 i peroksodisiarkowy H2S2O8.

Kwas siarkowy reaguje również z zasadowymi tlenkami, tworząc siarczan i wodę:

W zakładach obróbki metali roztwór kwasu siarkowego służy do usuwania warstwy tlenku metalu z powierzchni wyrobów metalowych, które podczas procesu produkcyjnego są narażone na silne nagrzewanie. Tak więc tlenek żelaza jest usuwany z powierzchni blachy przez działanie ogrzanego roztworu kwasu siarkowego:

Jakościową reakcją na kwas siarkowy i jego rozpuszczalne sole jest ich oddziaływanie z rozpuszczalnymi solami baru, w którym powstaje biały osad siarczanu baru, nierozpuszczalny w wodzie i kwasach, np.:

Podanie

Stosowany jest kwas siarkowy:

• w przeróbce rud, zwłaszcza w wydobyciu rzadkich pierwiastków, m.in. uran, iryd, cyrkon, osm itp .;
• w produkcji nawozów mineralnych;
• jako elektrolit w akumulatorach kwasowo-ołowiowych;
• do otrzymywania różnych kwasów i soli mineralnych;
• w produkcji włókien chemicznych, barwników, dymu i materiałów wybuchowych;
• w przemyśle naftowym, metalowym, tekstylnym, skórzanym i innych;
• w przemyśle spożywczym - zarejestrowany jako dodatek do żywności E513(emulgator);
• w przemysłowej syntezie organicznej w reakcjach:
  • odwodnienie (otrzymywanie eteru dietylowego, estrów);
  • uwodnienie (etanol z etylenu);
  • sulfonowanie (syntetyczne detergenty i produkty pośrednie w produkcji barwników);
  • alkilowanie (otrzymywanie izooktanu, glikolu polietylenowego, kaprolaktamu) itp.
  • Do odzyskiwania żywic w filtrach przy produkcji wody destylowanej.

Światowa produkcja kwasu siarkowego ok. 160 mln ton rocznie. Największym konsumentem kwasu siarkowego jest produkcja nawozów mineralnych. Nawozy fosforowe P₂O₅ zużywają 2,2-3,4 razy więcej masowo kwasu siarkowego, a kwas siarkowy (NH₄) ₂SO₄ 75% masy zużytego (NH₄) ₂SO₄. Dlatego starają się budować zakłady kwasu siarkowego w połączeniu z zakładami do produkcji nawozów mineralnych.

Efekt toksyczny

Kwas siarkowy i oleum są substancjami silnie żrącymi. Działają na skórę, błony śluzowe, drogi oddechowe (powodują oparzenia chemiczne). Wdychanie oparów tych substancji powoduje trudności w oddychaniu, kaszel, często - zapalenie krtani, tchawicy, oskrzeli itp. Maksymalne dopuszczalne stężenie aerozolu kwasu siarkowego w powietrzu obszaru roboczego wynosi 1,0 mg / m³, w atmosferze powietrze wynosi 0,3 mg/m³ (maksymalnie jednorazowo) i 0,1 mg/m³ (średnia dzienna). Uderzające stężenie par kwasu siarkowego 0,008 mg/l (ekspozycja 60 min), śmiertelne 0,18 mg/l (60 min). Klasa zagrożenia II. Aerozol kwasu siarkowego może tworzyć się w atmosferze w wyniku emisji z przemysłu chemicznego i metalurgicznego zawierających tlenki S i wylewać się w postaci kwaśnych deszczy.

Tło historyczne

Kwas siarkowy znany jest od starożytności, występując w przyrodzie w postaci wolnej, np. w postaci jezior w pobliżu wulkanów. Być może pierwsza wzmianka o kwaśnych gazach otrzymywanych przez kalcynację ałunu lub siarczanu żelaza „zielonego kamienia” znajduje się w pracach przypisywanych arabskiemu alchemikowi Jabirowi ibn Hayyanowi.

W IX wieku perski alchemik Ar-Razi, kalcynując mieszaninę siarczanu żelaza i miedzi (FeSO4 7H2O i CuSO4 5H2O), również uzyskał roztwór kwasu siarkowego. Metoda ta została udoskonalona przez żyjącego w XIII wieku europejskiego alchemika Alberta Magnusa.

Schemat otrzymywania kwasu siarkowego z siarczanu żelazawego – rozkład termiczny siarczanu żelaza(II) z późniejszym schłodzeniem mieszaniny

Cząsteczka kwasu siarkowego Dalton

1. 2FeSO4 + 7H2O → Fe2O3 + SO2 + H2O + O2
2. SO2 + H2O + 1/2O2 ⇆ H2SO4

Prace alchemika Valentine'a (XIII w.) opisują sposób wytwarzania kwasu siarkowego przez pochłanianie przez wodę gazu (bezwodnika siarkowego), który jest uwalniany podczas spalania mieszaniny proszków siarki i azotanów. Następnie metoda ta stanowiła podstawę tzw. Metoda „komorowa”, wykonywana w małych komorach, wyłożonych ołowiem, który nie rozpuszcza się w kwasie siarkowym. W ZSRR ta metoda istniała do 1955 roku.

Alchemicy XV wieku znali też sposób wytwarzania kwasu siarkowego z pirytu - pirytu, tańszego i bardziej rozpowszechnionego surowca niż siarka. Kwas siarkowy pozyskiwano w ten sposób przez 300 lat, w niewielkich ilościach w retortach szklanych. Następnie, w związku z rozwojem katalizy, metoda ta zastąpiła komorową metodę syntezy kwasu siarkowego. Obecnie kwas siarkowy otrzymuje się przez katalityczne utlenianie (na V2O5) tlenku siarki (IV) do tlenku siarki (VI), a następnie rozpuszczenie tlenku siarki (VI) w 70% kwasie siarkowym z wytworzeniem oleum.

W Rosji produkcję kwasu siarkowego zorganizowano po raz pierwszy w 1805 roku pod Moskwą w okręgu Zvenigorod. W 1913 r. Rosja zajęła 13. miejsce na świecie pod względem produkcji kwasu siarkowego.

Dodatkowe informacje

Drobne kropelki kwasu siarkowego mogą tworzyć się w środkowej i górnej części atmosfery w wyniku reakcji pary wodnej i popiołu wulkanicznego zawierającego duże ilości siarki. Powstała w ten sposób zawiesina, ze względu na wysokie albedo chmur kwasu siarkowego, utrudnia promieniom słonecznym dotarcie do powierzchni planety. Dlatego (a także w wyniku dużej liczby drobnych cząstek popiołu wulkanicznego w górnej atmosferze, które również utrudniają dostęp światło słoneczne na planetę), po szczególnie silnych erupcjach wulkanicznych mogą wystąpić znaczące zmiany klimatyczne. Na przykład w wyniku erupcji wulkanu Ksudach (półwysep Kamczatka, 1907) podwyższona koncentracja pyłu w atmosferze utrzymywała się przez około 2 lata, a charakterystyczne nocne chmury kwasu siarkowego zaobserwowano nawet w Paryżu. Eksplozja wulkanu Pinatubo w 1991 roku, który wysłał do atmosfery 3 × 107 ton siarki, doprowadziła do tego, że lata 1992 i 1993 były znacznie zimniejsze niż lata 1991 i 1994.

Produkcja kwasu siarkowego

Główny artykuł: Produkcja kwasu siarkowego

Pierwszy sposób

Drugi sposób

W tych rzadkich przypadkach, gdy siarkowodór (H2S) wypiera siarczan (SO4-) z soli (z metalami Cu, Ag, Pb, Hg), produktem ubocznym jest kwas siarkowy

Siarczki tych metali mają najwyższą wytrzymałość, a także charakterystyczny czarny kolor.

Normy

• Kwas siarkowy techniczny GOST 2184-77
• Akumulator kwas siarkowy. Dane techniczne GOST 667-73
• Kwas siarkowy o szczególnej czystości. Dane techniczne GOST 1422-78
• Odczynniki. Kwas Siarkowy. Dane techniczne GOST 4204-77

Notatki (edytuj)

1. Ushakova N.N., Figurnovsky N.A. Wasilij Michajłowicz Severgin: (1765-1826) / wyd. I. I. Szafranowski. Moskwa: Nauka, 1981.S. 59.
2. 1 2 3 Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 91. Właściwości chemiczne kwasu siarkowego // Chemia nieorganiczna: Podręcznik dla klas 7-8 liceum. - 18. wyd. - M .: Edukacja, 1987 .-- S. 209-211. - 240 pkt. - 1 630 000 egzemplarzy.
3. Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 92. Jakościowa reakcja na kwas siarkowy i jego sole // Chemia nieorganiczna: Podręcznik dla klas 7-8 szkoły średniej. - 18. wyd. - M .: Edukacja, 1987 .-- S. 212 .-- 240 s. - 1 630 000 egzemplarzy.
4. twarz dyrektora artystycznego baletu Bolszoj Siergieja Filina została spryskana kwasem siarkowym
5. Epstein, 1979, s. 40
6. Epstein, 1979, s. 41
7. zobacz artykuł „Wulkany i klimat” (rosyjski)
8. Archipelag rosyjski – czy ludzkość ponosi winę za globalne zmiany klimatyczne? (Rosyjski)

Literatura

• Podręcznik kwasu siarkowego, wyd. K.M. Malina, wyd. 2, M., 1971
• Epshtein DA Ogólna technologia chemiczna. - M .: Chemia, 1979 .-- 312 s.

Spinki do mankietów

• Artykuł „Kwas siarkowy” (encyklopedia chemiczna)
• Gęstość i wartość pH kwasu siarkowego w t = 20 ° C

Siarczany

Ałun (KAl (SO4) 2 12H2O) Siarczan amonowo-glinowy ((NH4) Al (SO4) 2) Siarczan amonowo-żelazowy (NH4Fe (SO4) 2) Siarczan amonowo-żelazowy (II) (22) Siarczan amonowo-żelazowy (III) (NH4Fe ( SO4) 2) Siarczan amonu i ceru (IV) ((NH4) 4Ce (SO4) 4) Siedmiowodny siarczan magnezu (MgSO4) Wodorosiarczan amonu ((NH4) HSO4) Wodorosiarczan potasu (KHSO4) Wodorosiarczan sodu (NaHSO4) Dwusiarczan potasu (K2S2O7) Dwusiarczan sodu (Na2S2O7) Zasadowy siarczan żelaza (III) ((OH) 2) Ałun Witriol Tlenek siarczanu tytanu (TiOSO4) Oleum (H2SO4 xSO3) Kwas pirosiarkowy (H2S2O7) (H2SO4) Sole Tutton Siarczan aktynu (III) ( Ac2 (SO4) 3) Siarczan glinu (Al2 (SO4) 3) Siarczan glinowo-sodowy (NaAl (SO4) 2) Siarczan amonu ((NH4) 2SO4) Siarczan baru (BaSO4) Siarczan berylu (BeSO4) Siarczan wanadylu (VOSO4) Siarczan wanadu ( III) (V2 (SO4) 3) Siarczan bizmutu (Bi2 (SO4) 3) Siarczan hydroksyamonowy ((NH3OH) 2SO4) Siarczan żelaza (II) (FeSO4) Siarczan żelaza (III) (Fe2 (SO4) 3) Ind (III ) siarczan ) (In2 (SO4) 3) Siarczan irydu (III) (Ir2 (SO4) 3) Siarczan kadmu (CdSO4) Siarczan potasu ( K2SO4) Siarczan wapnia (CaSO4) Siarczan kobaltu (II) (CoSO4) Siarczan kobaltu (III) (Co2 (SO4) 3) Siarczan litu (Li2SO4) Siarczan magnezu (MgSO4) Siarczan manganu (II) (MnSO4) Siarczan manganu (III) (Mn2 (SO4) 3) Siarczan miedzi (I) (Cu2SO4) Siarczan miedzi (II) (CuSO4) Siarczan sodu (Na2SO4) Siarczan niklu (II) (NiSO4) Siarczan cyny (II) (SnSO4) Siarczan prazeodymu (Pr2 (SO4 ) ) 3) Siarczan rtęci (I) (Hg2SO4) Siarczan rtęci (II) (HgSO4) Siarczan ołowiu (II) (PbSO4) Siarczan srebra (Ag2SO4) Siarczan strontu (SrSO4) Siarczan antymonu (Sb2 (SO4) 3) Siarczan talu ( I ) (Tl2SO4) Siarczan talu (III) (Tl2 (SO4) 3) Siarczan tetraaminomiedzi (II) (Cu (NH3) 4SO4) Siarczan tytanu (III) (Ti2 (SO4) 3) Siarczan tytanu (IV) (Ti (SO4 ) 2) Siarczan uranu (U (SO4) 2) Siarczan uranylu (UO2SO4) Siarczan chromu (III) (Cr2 (SO4) 3) Siarczan chromu (III) - potasu (KCr (SO4) 2) Siarczan cezu (Cs2SO4) Siarczan ceru ( IV) (Ce (SO4) 2) Siarczan cynku (ZnSO4) Siarczan cyrkonu (Zr (SO4) 2)

kwas siarkowy, kwas siarkowy

Informacje o kwasie siarkowym

WPROWADZANIE

FIZYKOCHEMICZNE TECHNOLOGIE KWASU SIARKOWEGO

KINETYKA I MECHANIZM PROCESU

1 Konwersja równowagi

2 Szybkość reakcji S02 do S03

3 Utlenianie S02 na katalizatorze ze złożem fluidalnym

TECHNOLOGIA KWASU SIARKOWEGO

1 Surowce dla technologii

2 Schemat technologiczny produkcji kwasu siarkowego i jego opis

3 Odpady z technologii kwasu siarkowego i sposoby ich unieszkodliwiania

4 Maksymalne dopuszczalne stężenia gazów, par i pyłów przy produkcji kwasu siarkowego

BUDOWA JEDNOSTKI GŁÓWNEJ

1 pochłaniacz oleum

2 Pochłaniacz monohydratu

3 Charakterystyka technologiczna absorberów

TECHNICZNO-EKONOMICZNE WSKAŹNIKI TECHNOLOGII

BIBLIOGRAFIA

WPROWADZANIE

Kwas siarkowy jest jednym z głównych produktów przemysłu chemicznego. Znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu Gospodarka narodowa, ponieważ posiada zestaw specjalnych właściwości, które ułatwiają jego technologiczne wykorzystanie. Kwas siarkowy nie dymi, nie ma koloru ani zapachu, w zwykłych temperaturach jest w stanie ciekłym, w postaci skoncentrowanej nie powoduje korozji metali żelaznych. Jednocześnie kwas siarkowy jest jednym z mocnych kwasów mineralnych, tworzy wiele stabilnych soli i jest tani.

Skład chemiczny kwasu siarkowego wyraża się wzorem H2SO4.

W inżynierii przez kwas siarkowy rozumie się dowolną mieszaninę tlenku siarki z wodą. Jeśli na mol SO3 jest więcej niż 1 mol wody, to mieszaniny są wodnymi roztworami kwasu siarkowego, a jeśli mniej - roztworami bezwodnika siarkowego w kwasie siarkowym (oleum) lub dymiącym kwasie siarkowym.

Kwas siarkowy zajmuje pierwsze miejsce wśród kwasów mineralnych pod względem produkcji i konsumpcji. Jego światowa produkcja w ciągu ostatnich 25 lat wzrosła ponad trzykrotnie i obecnie wynosi ponad 160 milionów ton rocznie.

Kwas siarkowy jest wykorzystywany do produkcji nawozów - superfosfatu, ammofosu, siarczanu amonu itp. Jego zużycie jest znaczące w rafinacji produktów naftowych, a także w hutnictwie metali nieżelaznych przy trawieniu metali. Wysoce czysty kwas siarkowy jest używany do produkcji barwników, lakierów, farb, substancji leczniczych, niektórych tworzyw sztucznych, włókien chemicznych, wielu pestycydów, materiałów wybuchowych, eterów, alkoholi itp.

Stężony kwas siarkowy jest silnym środkiem utleniającym. Utlenia HI i częściowo HBr do wolnych halogenów, węgiel do CO2, S do SO2, utlenia wiele metali. Reakcje redoks z udziałem H2SO4 zwykle wymagają ogrzewania. Często produktem redukcji jest SO2:

S + 2 H2SO4 = 3SO2 + 2H2O (1) + 2 H2SO4 = 2SO2 + CO2 + 2H2O (2) S + H2SO4 = SO2 + 2H2O + S (3)

Silne środki redukujące przekształcają H2SO4 w S lub H2S.

Po podgrzaniu stężony kwas siarkowy reaguje z prawie wszystkimi metalami (z wyjątkiem Au, Pt, Be, Bi, Fe, Mg, Co, Ru, Rh, Os, Ir), np.:

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O (4)

Kwas siarkowy tworzy sole - siarczany (Na2SO4) i wodorosiarczany (NaHSO4). Sole nierozpuszczalne - PbSO4, CaSO4, BaSO4 itp.:

H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl (5)

Zimny ​​kwas siarkowy pasywuje żelazo, dlatego jest transportowane w żelaznych pojemnikach. Bezwodny kwas siarkowy dobrze rozpuszcza SO3 i reaguje z nim tworząc kwas pirosiarkowy, otrzymywany w wyniku reakcji:

H2SO4 + SO3 = H2S2O7 (6)

Roztwory SO3 w kwasie siarkowym nazywane są oleum. Tworzą dwa związki: H2SO4 SO3 i H2SO4 2SO3

Zgodnie z normami rozróżnia się kwas siarkowy techniczny i akumulatorowy.

Kwas siarkowy techniczny GOST 2184-77

Techniczny kwas siarkowy jest przeznaczony do produkcji nawozów sztucznych, włókien sztucznych, kaprolaktamu, dwutlenku tytanu, alkoholu etylowego, barwników anilinowych i wielu innych gałęziach przemysłu. Według GOST 2184-77 rozróżnia się następujące rodzaje technicznego kwasu siarkowego:

· Kontakt (ulepszony i techniczny);

Oleum (ulepszone i techniczne);

· Wieża;

· Regenerowane.

Pod względem wskaźników fizycznych i chemicznych konieczne jest, aby kwas siarkowy spełniał normy:

Nazwa wskaźnika
	Kontakt					Wieża	Zregenerowany
	ulepszony	techniczny		ulepszony	techniczny
1. Udział masowy monohydratu (H2SO4),%		nie mniej niż 92,5		nie standaryzowany		nie mniej niż 75	nie mniej niż 91
2.Ułamek masowy wolnego bezwodnika siarkowego (SO3),% nie więcej
3.Ułamek masowy żelaza (Fe),%, nie więcej					nie standaryzowany
4. Ułamek masowy pozostałości po kalcynacji,%, nie więcej			nie standaryzowany
5.Ułamek masowy tlenków azotu (N2O3),%, nie więcej		nie standaryzowany			nie standaryzowany
6. Udział masowy związków nitrowych,%, nie więcej	nie standaryzowany
7. Ułamek masowy arsenu (As),%, nie więcej		nie standaryzowany			nie standaryzowany
8. Udział masowy związków chlorkowych (Cl),%, nie więcej		nie standaryzowany
9. Udział masowy ołowiu (Pb),%, nie więcej		nie standaryzowany			nie standaryzowany
10 przezroczystość	przezroczysty bez rozcieńczania.	nie standaryzowany
11.Kolor, cm3 roztworu odniesienia, nie więcej			nie standaryzowany

Bateria kwasu siarkowego GOST 667-73

Skoncentrowany kwas siarkowy akumulatorowy specjalizuje się jako elektrolit do napełniania akumulatorów kwasowo-ołowiowych po rozcieńczeniu ich wodą destylowaną. Pod względem wskaźników fizykochemicznych konieczne jest, aby kwas siarkowy akumulatorowy spełniał normy określone w tabeli.

Nazwa wskaźnika
	Najwyższa klasa
1. Udział masowy monohydratu (Н2SO4),%
2. Udział masowy żelaza (Fe),%, nie więcej
3. Udział masowy pozostałości po kalcynacji,%, nie więcej
4. Udział masowy tlenków azotu (N2O3),%, nie więcej
5. Udział masowy arsenu (As),%, nie więcej
6. Udział masowy związków chlorkowych (Cl),%, nie więcej
7. Udział masowy manganu (Mn),%, nie więcej
8. Udział masowy sumy metali ciężkich w przeliczeniu na ołów (Pb),%, nie więcej
9. Udział masowy miedzi (Cu),%, nie więcej
10. Udział masowy substancji redukujących KMnO4, cm3 roztworu przy (1/5 KMnO4) = 0,01 mol/dm3, nie więcej

W artykule omówiono najważniejsze zadanie pracowników branży kwasu siarkowego, jakim jest dalsze doskonalenie produkcji przy wykorzystaniu zaawansowanego doświadczenia. wprowadzanie postępowych technik i metod pracy, a także opracowywanie całkowicie nowych metod produkcji kwasu siarkowego w oparciu o najnowsze osiągnięcia nauki i techniki.

pochłaniacz kwasu siarkowego

1.
FIZYCZNE I CHEMICZNE PODSTAWY TECHNOLOGII KWASU SIARKOWEGO

W nowoczesnej produkcji kwasu siarkowego surowcem jest dwutlenek siarki (dwutlenek siarki), tlen i woda, oddziaływanie między nimi przebiega według całkowitego równania stechiometrycznego:

SO2 + 1 / 2О2 + nН2О Н2SO4 + (n-1) Н2О + Q (7)

Proces ten odbywa się na dwa sposoby - podazotowy i kontaktowy.

Azotowa metoda utleniania SO2 do SO3 zachodzi głównie w fazie ciekłej i opiera się na przenoszeniu tlenu za pomocą tlenków azotu. Tlenki azotu utleniające SO2 do SO3 są redukowane do NO, który jest ponownie utleniany przez tlen z mieszaniny gazowej zarówno w fazie ciekłej, jak iw fazie gazowej.

Istotą metody azotowej jest to, że gaz do wypalania, po oczyszczeniu z pyłu, jest traktowany kwasem siarkowym, w którym rozpuszczają się tlenki azotu, tzw. nitroza. Dwutlenek siarki jest absorbowany przez nitrozę, a następnie utleniany przez tlenki azotu w reakcji

SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO (8)

Utworzony NO jest słabo rozpuszczalny w nitrozie i dlatego jest z niej uwalniany, a następnie częściowo utleniany tlenem w fazie gazowej do dwutlenku NO2. Mieszanina tlenków azotu NO i NO2 jest ponownie absorbowana przez kwas siarkowy itp. Tlenki azotu zasadniczo nie są zużywane w procesie azotowym i są zawracane do cyklu produkcyjnego. Jednak ze względu na ich niepełną absorpcję przez kwas siarkowy, są one częściowo odprowadzane przez spaliny; stanowi to nieodwracalną utratę tlenków.

Przeróbka SO2 na kwas siarkowy metodą podazotową odbywa się w wieżach produkcyjnych - zbiornikach cylindrycznych (o wysokości 15 m i więcej) wypełnionych szczeliwem z kręgów glinianych. Z góry w kierunku skrzepu gazowego rozpylana jest „nitroza” – rozcieńczony kwas siarkowy zawierający kwas nitrozylosiarkowy NOOSO3H, otrzymany w wyniku reakcji:

O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O (9)

Utlenianie SO2 przez tlenki azotu następuje w roztworze po jego wchłonięciu przez nitrozę. Hydrolizowany przez wodę nitrozową:

H + H2O = H2SO4 + HNO2 (10)

Gaz siarkowy wchodzący do wież tworzy z wodą kwas siarkawy:

H2O = H2SO3 (11)

Oddziaływanie HNO2 i H2SO3 prowadzi do produkcji kwasu siarkowego:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O (12)

Wydzielony NO jest przekształcany w wieży utleniającej do N2O3 (a dokładniej do konsystencji NO + NO2). Stamtąd gazy trafiają do wież absorpcyjnych, gdzie kwas siarkowy jest podawany z góry na ich spotkanie. Pojawia się nitroza, która jest pompowana do wież produkcyjnych. W ten sposób prowadzona jest ciągłość produkcji i obieg tlenków azotu. Ich nieuniknione straty wraz ze spalinami są kompensowane dodatkiem HNO3.

Kwas siarkowy otrzymany metodą azotową ma niewystarczająco wysokie stężenie i zawiera szkodliwe zanieczyszczenia (na przykład As). Jego powstawaniu towarzyszy emisja tlenków azotu do atmosfery (tzw. „lisi ogon”, nazwany tak od koloru NO2).

W dolnej części wież gromadzi się naturalnie 76% kwasu siarkowego w większej ilości niż wydano na przygotowanie nitrozy (w końcu dodaje się „nowonarodzony” kwas siarkowy).

Wadą metody wieżowej jest to, że pozyskiwany kwas ma stężenie tylko 76% (przy wyższym stężeniu hydroliza kwasu nitrozylosiarkowego jest słaba). Dodatkową trudność stanowi zatężanie kwasu siarkowego przez odparowanie. Zaletą tej metody jest to, że zanieczyszczenia obecne w SO2 nie wpływają na przebieg procesu, dzięki czemu początkowy SO2 można oczyścić z kurzu, tj. zanieczyszczenia mechaniczne.

Wcześniej proces azotowy prowadzono w komorach ołowianych, dlatego nazywano go metodą komorową, obecnie metoda ta, jako nieefektywna, nie jest stosowana. Zamiast tego stosuje się metodę wieżową, zgodnie z którą wszystkie główne i pośrednie procesy przetwarzania SO2 odbywają się nie w komorach, lecz w wieżach wypełnionych wypełnieniem i nawadnianych kwasem siarkowym.

Metoda kontaktu. Odkrycie przez Phillipsa w Anglii w 1831 r. możliwości utleniania SO2 tlenem na powierzchni stałego katalizatora platynowego znalazło szerokie zastosowanie dopiero w latach 70-tych. lata XIX wieki. Tak późny rozwój tłumaczy się po pierwsze faktem, że katalizator platynowy szybko tracił swoją aktywność; a po drugie, fakt, że w tym czasie nie było konsumentów oleum.

W latach 70. dzięki pracy Knitcha ustalono przyczynę spadku aktywności platyny: obecność arsenu w dwutlenku siarki podczas spalania pirytu; znalazł również sposób na oczyszczenie gazu do pieczenia z trucizny katalizatora.

Obecnie większość światowego kwasu siarkowego wytwarzana jest metodą kontaktową. Wzrost produkcji kwasu siarkowego metodą kontaktową determinowany jest wyższym poziomem technicznym, ze względu na zapotrzebowanie na czysty i stężony kwas, możliwość automatyzacji procesu, a także zmniejszenie zawartości tlenków siarki w spalinach do maksymalnych dopuszczalnych stężeń (MPC). Kontaktowy proces otrzymywania kwasu siarkowego na świecie realizowany jest dwoma metodami:

Metodą pojedynczego kontaktu (OC) ze stopniem utlenienia S02 w S03 równym 97,5-98% oraz emisji spalin zawierających SO2 i SO3 do atmosfery powyżej maksymalnego dopuszczalnego stężenia (MPC), co wymagało dodatkowych kosztów do budowy w takich systemach separacji czyszczącej;

· Metodą podwójnego kontaktu (DC) i podwójnej absorpcji (DA). W układach DK - DA stopień utlenienia SO2 w SO3 wynosi 99,7-99,8%, co odpowiada osiągnięciu maksymalnego dopuszczalnego stężenia SO2 i SO3 w spalinach.

Produkcja kwasu siarkowego metodą kontaktową według systemu DC składa się z następujących etapów:

) przygotowanie surowców;

) pozyskiwanie dwutlenku siarki

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + 3415 Q (t = 800 ° C) (13)

lub 3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2 + Q (14)

lub spalanie siarki S + O2 → SO2 (15)

)
oczyszczanie gazu;

) utlenianie dwutlenku siarki

2SO2 + O2 ↔2SO3 + Q (400-500 ° С, kat-r V2O5) (16)

) Absorpcja SO3

H2O → H2SO4 + Q (17)

) oczyszczanie spalin.

Gdy kwas siarkowy jest otrzymywany przez system DC - DA, szósty etap jest nieobecny.

Podobała mi się metoda kontaktowa technologii kwasu siarkowego, jako najbardziej efektywna (osiągnięto wysoki stopień konwersji) i bardziej przyjazna środowisku (emisje zgodne z normami MPC i MPE).

KINETYKA I MECHANIZM PROCESU

Chemia procesowa:

Spalanie siarki

Utlenianie SO2 do SO3

Absorpcja SO3

Najważniejszym zadaniem przy produkcji kwasu siarkowego jest zwiększenie stopnia konwersji SO2 do SO3. Oprócz zwiększenia produktywności kwasu siarkowego, realizacja tego zadania pozwala nam rozwiązać problemy środowiskowe – ograniczyć emisję szkodliwego składnika SO2 do środowiska.

Wzrost stopnia konwersji SO2 można osiągnąć na różne sposoby. Najczęstszym z nich jest tworzenie schematów podwójnego kontaktu.

W produkcji kwasu siarkowego metodą kontaktową utlenianie SO2 w reakcji SO2 + 1/2O2↔SO3+Q zachodzi w obecności katalizatora. Różne metale, ich stopy i tlenki, niektóre sole, krzemiany i wiele innych substancji mają zdolność przyspieszania utleniania SO2. Każdy katalizator zapewnia określony, charakterystyczny stopień konwersji. Fabrycznie korzystniejsze jest stosowanie katalizatorów, za pomocą których osiąga się najwyższy stopień konwersji, ponieważ resztkowa ilość nieutlenionego SO2 nie jest wychwytywana w komorze absorpcyjnej, ale jest odprowadzana do atmosfery wraz ze spalinami.

Przez długi czas za najlepszy katalizator tego procesu uważano platynę, którą w stanie drobno pokruszonym nakładano na włóknisty azbest, żel krzemionkowy lub siarczan magnezu. Jednak platyna, choć ma najwyższą aktywność katalityczną, jest bardzo droga. Ponadto jego aktywność jest znacznie zmniejszona w obecności najmniejszych ilości arsenu, selenu, chloru i innych zanieczyszczeń w gazie. Dlatego zastosowanie katalizatora platynowego doprowadziło do bardziej skomplikowanej konstrukcji sprzętu ze względu na konieczność dokładnego oczyszczenia gazu i zwiększyło koszt gotowego produktu.

Spośród katalizatorów nieplatynowych największą aktywność katalityczną ma katalizator wanadowy (na bazie pięciotlenku wanadu V2O5), który jest tańszy i mniej wrażliwy na zanieczyszczenia niż katalizator platynowy.

W produkcji kwasu siarkowego jako katalizator stosuje się masy kontaktowe na bazie tlenku wanadu(V) gatunku BAS i SVD, nazwane od pierwszych liter pierwiastków tworzących ich skład.

Skład BAS (bar, aluminium, wanad):

Są inne wynalazki katalizatorów. Wynalazek dotyczy katalizatorów do utleniania dwutlenku siarki i mogą być stosowane do wytwarzania kwasu siarkowego w przetwarzaniu mieszanin gazowych o normalnej i podwyższonej zawartości dwutlenku siarki.

Znany katalizator utleniania dwutlenku siarki, składający się z pięciotlenku wanadu z dodatkiem promotorów alkalicznych związków sodu, potasu, rubidu i (lub) cezu na nośniku okrzemkowym zawierającym SiO2, CaO. Mieszanina promotorów alkalicznych w przeliczeniu na tlenki zawiera m.in. Na2O 5-30; Rb2O i/lub Cs2O 15-35; K2O 8-35.

Aktywność katalizatora w 485 ° C 90,2-91% w 420 ° C 57,8-59,7% przy badaniu w następujących warunkach: V 4000 h-1, zawartość dwutlenku siarki w początkowej mieszaninie gazów 7 obj. reszta to powietrze. Wytrzymałość mechaniczna na zgniatanie 1-2 MPa

Reakcja utleniania SO2 jest egzotermiczna; jego efekt termiczny, jak każda reakcja chemiczna, zależy od temperatury.

W zakresie 400-700 ° C efekt cieplny reakcji utleniania (w kJ/mol) z wystarczającą dokładnością do obliczeń technicznych można obliczyć ze wzoru

Q = 10 142 - 9,26T lub 24205 - 2,21T (w kcal/mol) (18)

gdzie T to temperatura, K.

Reakcja utleniania SO2 do SO3 jest odwracalna. Stałą równowagi tej reakcji (w Pa-0,5) opisuje równanie

gdzie Pso2, Pso3, Po2 to równowagowe ciśnienia cząstkowe SO2, SO3 i O2, Pa. Wartość Kp zależy od temperatury:

Tabela 1. Zależność stałej równowagi od temperatury

390 400 425 450 475 500	1,801 1,410 0,768 0,437 0,258 0,159	525 575 600 625 650	0,100 0,044 0,030 0,021 0,015

Wartości Kp w zakresie 390-650 ° C można obliczyć ze wzoru

(20)

a dokładniej

2.1 Konwersja równowagi

Stopień konwersji SO2 osiągany na katalizatorze zależy od jego aktywności, składu gazu, czasu trwania kontaktu gazu z katalizatorem, ciśnienia itp. Dla gazu o danym składzie teoretycznie możliwa, czyli równowaga, konwersja zależy od temperatury i jest wyrażony równaniem:

(22)

gdzie Pso2, Pso3 są równowagą ciśnienia cząstkowe SO2 i SO3.

Podstawiając stosunek Pso3/Pso2 z równania (23) do równania (6-5), otrzymujemy:

(24)

Jeżeli P to całkowite ciśnienie gazu (w Pa), a to początkowa zawartość SO2 w mieszaninie gazowej (objętość), b to początkowa zawartość tlenu w mieszaninie gazowej (obj.%), to równanie (6-6) przyjmie formę:

(25)

Wyznaczenie równowagowego stopnia konwersji tym równaniem odbywa się metodą kolejnych przybliżeń. Spodziewana wartość xp jest podstawiona po prawej stronie równania i wykonywane są obliczenia. Jeżeli znaleziona wartość różni się od wcześniej przyjętej, obliczenie jest powtarzane.

Wraz ze spadkiem temperatury i wzrostem ciśnienia gazu, wartość xp wzrasta. Wynika to z faktu, że reakcja utleniania przebiega z uwolnieniem ciepła i spadkiem suma Cząsteczki. Poniżej znajdują się wartości хр w różnych temperaturach i ciśnieniach 0,1 MPa dla gazu zawierającego 7% SO2, 11% 02 i 82% N2:

Tabela 2. Zależność stopnia konwersji od temperatury

390 400 410 420 430 440 450 460	99,4 99,2 99,0 98,7 98,4 98,0 97,5 96,9	470 480 490 500 510 520 530 540	96,2 95,4 64,5 93,4 92,1 90,7 89,2 87,4	550 560 570 580 590 650 700 1000	85,5 82,5 80,1 77,6 75,0 58,5 43,6 5,0

Równowagowy stopień konwersji zależy od stosunku SO2 i O2 w gazie, który z kolei zależy od rodzaju spalanego surowca i ilości dostarczanego powietrza. Im więcej powietrza jest wprowadzane, tym mniej SO2 i więcej O2 jest zawarte w mieszaninie gazowej, a zatem tym wyższa konwersja równowagowa.

Tabela 3. Zależność przemiany równowagi od ciśnienia

	Xp * 100 przy ciśnieniu (w MPa)
400 450 500 550 600	99,2 97,5 93,4 85,5 73,4	99,6 98,9 96,9 92,9 85.8	99,7 99,2 97,8 94,9 89,5	99,9 99,5 98,6 96,7 93,3	99,9 99,6 99,0 97,7 95,0	99,9 99,7 99,3 93,3 96,4

Tabela 4. Zależność równowagowego stopnia przemiany xp od składu mieszaniny gazowej (w temperaturze 475°C i ciśnieniu 0,1 MPa)

		18,4 16,72 15,28 13,86 12,43	97,1 97,0 96,8 96,5 96,2		11,0 9,58 8,15 6,72	95,8 95,2 94,3 92,3

2.2 Szybkość reakcji S02 w S03

W warunkach przemysłowych szybkość utleniania SO2 ma zasadnicze znaczenie.

Szybkość procesu utleniania SO2 w SO3 na katalizatorze wanadowym (w złożu nieruchomym) wyraża równanie

(26)

gdzie x jest stopniem konwersji, ułamkiem jednostki; τ — czas kontaktu, s; a jest początkowe stężenie SOa, ułamki jednostki; хр - równowagowy stopień konwersji, ułamek; b - początkowe stężenie tlenu, frakcja; T-temperatura, K; P to ciśnienie całkowite, Pa; Kr - stała równowagi [równanie (6-4)], Pa-0,5; k - stała szybkości reakcji, s-1-Pa-1:

(28)

k0 jest współczynnikiem; Energia E-aktywacji, J / mol;

Energia aktywacji reakcji utleniania tlenku siarki (IV) tlenem do tlenku siarki (VI) jest bardzo wysoka. Dlatego pod nieobecność katalizatora reakcja utleniania praktycznie nie przebiega nawet w wysokich temperaturach. Zastosowanie katalizatora umożliwia zmniejszenie energii aktywacji i zwiększenie szybkości utleniania.

3 Utlenianie S02 na katalizatorze ze złożem fluidalnym

W złożu fluidalnym dochodzi do bardzo intensywnego mieszania gazu z cząsteczkami katalizatora, w wyniku czego temperatura i skład gazu są praktycznie takie same w całej objętości katalizatora. W tym przypadku znacznie wzrasta szybkość zewnętrznej dyfuzji SO2 i O2 na powierzchnię katalizatora.

Opór hydrauliczny złoża fluidalnego nie zależy od wielkości ziarna, dlatego do katalitycznego utleniania SO2 w złożu fluidalnym stosuje się bardzo małe kuliste granulki (promień 0,5-2 mm), co zapewnia prawie całkowite wykorzystanie wewnętrznego powierzchnia katalizatora.

Kinetyka utleniania dwutlenku siarki w zawieszonym złożu katalizatora jest w dużej mierze zdeterminowana czynnikami hydrodynamicznymi, ponieważ oprócz intensywnego mieszania promieniowego i osiowego możliwy jest poślizg gazu w postaci pęcherzyków. Bardzo trudno jest wziąć pod uwagę wszystkie czynniki. Jednak testy pilotażowe i przemysłowe pokazują, że w reaktorach o dużej średnicy osiągane są pełne warunki mieszania. Dlatego szybkość utleniania SO2 w tym przypadku można przyjąć jako taką samą we wszystkich punktach złoża fluidalnego, a zatem obliczone równanie (6-19) można przedstawić w następujący sposób:

(29)

Gdzie x jest stopniem konwersji na wylocie gazu ze złoża fluidalnego (jest taki sam w całym złożu katalizatora)

Zależność Хр od temperatury, ciśnienia i zawartości tlenku siarki (IV) w gazie prażącym pokazano na ryc. 1.

Ryż. 1. Zależność równowagowego stopnia przemiany tlenku siarki (IV) w tlenek siarki (VI) od temperatury (A), ciśnienia (B) i zawartości tlenku siarki (IV) w gazie (C).

W przypadku gazu otrzymanego przez prażenie pirytu i spalanie siarki w powietrzu osiągnięcie współczynnika konwersji powyżej 98% jest niepraktyczne, ponieważ wiąże się to z gwałtownym wzrostem ilości katalizatora. Tymczasem przy wysokiej wydajności instalacji kwasu siarkowego (obecnie w budowie) i konwersji 98% norma sanitarna Zawartość SO2 w atmosferze może być osiągnięta tylko wtedy, gdy zbuduje się bardzo wysoki (a przez to drogi) przewód spalinowy lub gdy przeprowadza się dodatkowe sanitarne oczyszczanie spalin z SO2 – jeden punkt), wynosi 100 t/dobę (w przeliczeniu na H2SO4).

Aby zwiększyć końcowy stopień konwersji SO2, stosuje się podwójne kontaktowanie (DC). Jego istota polega na tym, że utlenianie SO2 (kontaktowanie) odbywa się w dwóch etapach, w pierwszym etapie zapewniona jest konwersja 90%. Następnie z mieszaniny reakcyjnej izoluje się SO3, po czym prowadzi się drugi etap kontaktowania, w którym uzyskuje się w = 95% pozostałego SO2; całkowita konwersja wynosi 99,5%.

Reakcja utleniania SO2 jest odwracalna, dlatego ogólna szybkość procesu W jest wyrażona jako:

gdzie, - szybkości reakcji do przodu i do tyłu; , - stałe szybkości reakcji do przodu i do tyłu; CSO2, CO2, CSO3 - stężenia SO2, O2, SO3 w gazie; l, m, n - rząd odpowiedniej reakcji.

Z równania (30) wynika, że ​​jeśli SO3 jest usuwany z mieszaniny reakcyjnej po pierwszym etapie kontaktowania, to przed drugim etapem CSO3 = 0 i r2 = 0. W konsekwencji zwiększa się szybkość procesu. W tym przypadku końcowy stopień konwersji wyraża równanie

(31)

gdzie x1, x2, xn to stopnie konwersji w pierwszym, drugim (z pozostałych po pierwszym etapie) iw końcowym etapie ułamki.

Zatem xn = 0,9+ (1-0,9) 0,95 = 0,995.

Sprzeczność między kinetyką i termodynamiką procesu utleniania tlenku siarki (IV) jest dość skutecznie usuwana przez konstrukcję i reżim temperaturowy aparatu kontaktowego. Osiąga się to poprzez rozbicie procesu na etapy, z których każdy spełnia optymalne warunki dla procesu kontaktowania.

Tabela 5. Stopień konwersji na każdym etapie aparatu kontaktowego

3 TECHNOLOGIA KWASU SIARKOWEGO

3.1 Surowce dla technologii

Początkowymi odczynnikami do produkcji kwasu siarkowego mogą być siarka elementarna i związki zawierające siarkę, z których można otrzymać siarkę lub dwutlenek siarki. Takimi związkami są siarczki żelaza, siarczki metali nieżelaznych (miedź, cynk itp.), siarkowodór i szereg innych związków siarki.

Tradycyjnie głównymi źródłami surowców są siarka i piryt żelazowy (siarkowy). Stopniowo zmniejsza się udział pirytu jako źródła surowca, co wiąże się z wysokimi kosztami transportu jego transportu (oprócz siarki zawiera bardzo duży udział innych składników) oraz z niemożnością pozbycia się odpadu – żużlu . Znaczące miejsce w bilansie surowcowym produkcji kwasu siarkowego zajmują gazy odlotowe z hutnictwa metali nieżelaznych zawierające dwutlenek siarki.

W celu ochrony środowiska na całym świecie podejmowane są działania mające na celu wykorzystanie odpadów przemysłowych zawierających siarkę. Wraz ze spalinami z elektrociepłowni i zakładów hutniczych do atmosfery emitowane jest znacznie więcej dwutlenku siarki niż do produkcji kwasu siarkowego. Na przykład w latach 80. światowe zużycie siarki wynosiło około 65 mln ton/rok, a 50 zostało utraconych, a spaliny (w przeliczeniu na siarkę) około 100 mln t. Jednocześnie ze względu na niskie stężenie siarki SO2 w takim przetwarzaniu gazów odlotowych nie zawsze jest wykonalne.

piryt żelazny

Naturalny piryt żelazny to złożona skała składająca się z siarczku żelaza FeS2, siarczków innych metali (miedzi, cynku, ołowiu, niklu, kobaltu itp.), węglanów metali i skały płonnej. Na terytorium Federacji Rosyjskiej znajdują się złoża pirytu, na Uralu i na Kaukazie, gdzie wydobywa się go w kopalniach w postaci zwykłego pirytu.

Proces przygotowania zwykłego pirytu do produkcji ma na celu wydobycie z niego cennych metali nieżelaznych oraz zwiększenie stężenia dwusiarczku żelaza. Zwiększenie zawartości dwusiarczku żelaza w nadawie poprzez flotację pirytu, a także wzbogacenie powietrza w tlen, zwiększa siłę napędową procesu prażenia.

Pod względem parametrów fizykochemicznych piryt flotacyjny musi spełniać normy określone w tabeli 6.

Tabela 6

Nazwa wskaźników	Standardy dla marek
1. Wygląd	Sypki proszek Wtrącenia obce (kawałki skał, rudy, drewna, betonu, metalu itp.) są niedozwolone.
3. Całkowita zawartość ołowiu i cynku,%, nie więcej	Nieznormalizowany
7. Udział masowy chloru,%, nie więcej

Siarka występuje w przyrodzie w postaci siarczków metali i siarczanów metali, wchodzi w skład węgla, ropy naftowej, gazów naturalnych i towarzyszących. Około 50% wyekstrahowanej siarki jest wykorzystywane do produkcji kwasu siarkowego.

Siarka elementarna może być otrzymywana z rud siarki lub z gazów zawierających siarkowodór lub tlenek siarki SO2. Zgodnie z tym rozróżnia się siarkę rodzimą i siarkę gazową (bryłę).

Termiczna metoda otrzymywania siarki z rud rodzimych polega na wytapianiu jej parą wodną i oczyszczaniu siarki surowej przez destylację. Otrzymywanie siarki gazowej z siarkowodoru ekstrahowanego podczas oczyszczania gazów palnych i procesowych opiera się na procesie jej niecałkowitego utlenienia na katalizatorze stałym:

H2S + O2 = 2H2O + S2 (32)

Znaczne ilości siarki można uzyskać z produktów wytopu miedzi zawierających różne związki siarki. Jednocześnie w trakcie procesu wytapiania zachodzą reakcje prowadzące do powstania siarki elementarnej:

2FeS2 = 2FeS + S2 (33) + С = S + СО2 (34)

Pod względem wskaźników fizykochemicznych siarka techniczna musi spełniać normy określone w tabeli 7

Tabela 7

Nazwa wskaźnika
1. Udział masowy siarki,%, nie mniej
2. Udział masowy popiołu,%. już nie
3. Udział masowy substancji organicznych,%, nie więcej
4. Udział masowy kwasów w przeliczeniu na kwas siarkowy,%, nie więcej
5. Udział masowy arsenu,%, nie więcej
6. Udział masowy selenu,%, nie więcej
7. Udział masowy wody,%, nie więcej
8. Zanieczyszczenia mechaniczne (papier, drewno, piasek itp.)	Nie dozwolony

3.2 Schemat technologiczny produkcji kwasu siarkowego i jego opis

Największa liczba zakładów kwasu siarkowego wykorzystuje siarkę jako surowiec. Siarka jest produktem ubocznym przetwarzania gazu ziemnego i niektórych innych gazów przemysłowych (generator, trawnik do rafinacji ropy naftowej). Takie gazy zawsze zawierają pewną ilość związków siarki. Spalanie ropy naftowej z siarki gazu ziemnego doprowadzi do zanieczyszczenia środowiska tlenkami siarki. Dlatego związki siarki są zwykle najpierw usuwane w postaci siarkowodoru, który jest następnie częściowo spalany do SO2, po czym mieszanina siarkowodoru i dwutlenku siarki reaguje na warstwie boksytu w temperaturze 270-300 ºС, przekształcając się w wyniku tego oddziaływanie na S i H2O. Uzyskana w ten sposób siarka nazywana jest „gazową”. Oprócz siarki „gazowej” jako surowiec można zastosować siarkę rodzimą.

Siarka jako surowiec do produkcji kwasu siarkowego ma szereg zalet. Po pierwsze, w przeciwieństwie do pirytu, nie zawiera prawie żadnych zanieczyszczeń, które mogłyby być truciznami katalitycznymi na etapie kontaktowego utleniania dwutlenku siarki, np. związkami arsenu. Po drugie, podczas jego spalania nie powstają odpady stałe i inne, które wymagałyby przechowywania lub poszukiwania metod ich dalszego przetwarzania (przy spalaniu pirytu powstaje prawie taka sama ilość odpadów stałych na 1 tonę wyjściowego pirytu). Po trzecie, siarka jest znacznie tańsza w transporcie niż piryt, ponieważ jest surowcem skoncentrowanym.

Rozważmy „krótki” schemat otrzymywania kwasu siarkowego z siarki metodą DKDA (ryc. 2).

Ryż. 2. Schemat produkcji kwasu siarkowego z siarki metodą podwójnego kontaktu i podwójnej absorpcji:

Piec do spalania siarki; 2 - kocioł odzysknicowy; 3 - ekonomizer 4 - piec rozruchowy: 5,6 - wymienniki ciepła pieca rozruchowego. 7 - urządzenie kontaktowe: 8 - wymienniki ciepła 9 - wieża suszarnicza. 10, 11 - pierwszy i drugi absorber monohydratu. 12 - kolektory kwasu 13 - rura wydechowa.

Stopiona siarka jest przepuszczana przez filtry siatkowe w celu oczyszczenia jej z ewentualnych zanieczyszczeń mechanicznych (siarka topi się w temperaturze nieco powyżej 100 ºС, dlatego ta metoda czyszczenia jest najprostsza) i przesyłana do pieca 1, do którego doprowadzane jest powietrze jako utleniacz , uprzednio suszony produkcyjnym kwasem siarkowym w wieży suszarniczej 9. Gaz prażenia opuszczający piec jest schładzany w kotle odzysknicowym 2 od 1100-1200 ºС do 440-450 ºС i kierowany do tej temperatury, równej temperaturze zapłonu katalizatory przemysłowe na bazie pięciotlenku wanadu, do pierwszej warstwy aparatu kontaktowego z półką 7 ...

Reżim temperaturowy wymagany do doprowadzenia linii roboczej procesu do linii temperatur optymalnych jest regulowany przez przepuszczanie strumieni częściowo przereagowanego gazu do wypalania przez wymienniki ciepła 8, gdzie jest on chłodzony strumieniami ogrzanego gazu po absorpcji (lub wysuszonego powietrza). Po trzecim etapie kontaktowania gaz prażony jest schładzany w wymiennikach ciepła 8 i przesyłany do pośredniego absorbera monohydratu 10, ogrzewanego pod chłodnicą zwrotną z kwasem siarkowym krążącym przez kolektor kwasu 12 o stężeniu bliskim 98,3%. Po usunięciu trójtlenku siarki w absorberze 10 i uzyskanym odchyleniu od stanu bliskiego równowadze, gaz jest ponownie podgrzewany do temperatury zapłonu w wymiennikach ciepła 8 i przesyłany do czwartego etapu kontaktowania.

W tym schemacie, w celu schłodzenia gazu po czwartym etapie i dodatkowym wymieszaniu równowagi, dodaje się do niego część osuszonego powietrza. Gazy przereagowane w aparacie kontaktowym są przepuszczane w celu schłodzenia przez ekonomizer 3 i przesyłane do końcowego pochłaniacza 11 monohydratu 11, z którego gazy niezawierające tlenków siarki są odprowadzane przez rurę wydechową 13 do atmosfery.

Do uruchomienia instalacji (doprowadzenia jej do danej technologii, w szczególności temperatury, trybu) przewidziany jest piec rozruchowy 4 oraz wymienniki ciepła pieca rozruchowego 5 i 6. Urządzenia te są wyłączane po uruchomieniu instalacji.

3 Odpady z technologii kwasu siarkowego i sposoby ich unieszkodliwiania

Podczas produkcji kwasu siarkowego do powietrza atmosferycznego emitowane są znaczne ilości tlenków siarki z powodu nieszczelności urządzeń i niepełnej konwersji dwutlenku siarki do bezwodnika siarkowego. Np. przy pojedynczym kontakcie stopień konwersji SO2 do SO3 sięga 98%, a zawartość dwutlenku siarki w spalinach pięciokrotnie lub więcej przekracza dopuszczalne normy emisyjne. Dlatego dla takich systemów przewidziane są specjalne instalacje do oczyszczania gazów odlotowych. Produkcja kwasu siarkowego metodą podwójnego kontaktowania zapewnia konwersję do 99,8%, podczas gdy emisja SO2 do atmosfery jest zmniejszona 2-3 razy w porównaniu z kontaktowaniem jednoetapowym i nie jest wymagane dodatkowe oczyszczanie gazu. Wydajność systemu wzrasta o 20-25%, a stopień wykorzystania surowców wzrasta.

Emisje niezorganizowane azrosoli kwasu siarkowego z zakładów oleum wahają się od 0,5 do 5 kg/t wyrobów gotowych.

Do oczyszczania gazów odlotowych z produkcji kwasu siarkowego najszerzej stosowane są metody amonowe: amoniakalno-siarczanowa, do otrzymywania handlowego siarczanu amonu lub jego roztworów oraz amoniakowo-cykliczna, do otrzymywania 100% dwutlenku siarki i handlowego wodorosiarczynu amonu. Te metody oczyszczania gazu pozwalają na wykorzystanie dwutlenku siarki, a tym samym uzyskanie wartościowych produktów. Tym samym produkcja kwasu siarkowego stopniowo staje się bezodpadowa. Obecnie zanieczyszczenia powietrza są zwykle wychwytywane za pomocą jednej z następujących metod:

· Modyfikacja procesu technologicznego w celu zapobieżenia lub zminimalizowania powstawania produktu zanieczyszczającego.

· Instalacja nowych, wydajniejszych urządzeń.

· Elektrofiltry, cyklony, wieże myjące itp.

· Stosowanie procesów chemicznych lub fizycznych, takich jak adsorpcja, absorpcja, dopalanie, podwójne kontaktowanie, odkażanie katalityczne itp.

· Rozwiązania konstrukcyjne, takie jak zawory podwójne zamiast zaworów pojedynczych, zamknięte systemy zaworów wychwytujące emisje.

· Konstrukcja instalacji powinna zapewniać niezawodną i bezpieczną pracę aparatury, możliwość kontroli i czyszczenia, płukania, czyszczenia i naprawy oraz przeprowadzania niezbędnych testów.

· Rurociągi, butle, zbiorniki są pomalowane na kolory odpowiadające ich zawartości oraz opatrzone napisem z nazwą magazynowanej lub transportowanej substancji. Do monitorowania trybu procesu produkcji kwasu siarkowego instalowane są automatyczne urządzenia sterujące.

Gdy z pirytu otrzymuje się dwutlenek siarki, tworzy się popiryt pirytowy. Żużel pirytowy składa się głównie z żelaza (40-63%) z niewielkimi zanieczyszczeniami siarki (1-2%), miedzi (0,33-0,47%), cynku (0,42-1,35%), ołowiu (0,32-0,58%), szlachetnych ( 10-20 g / t) i inne metale.

Gaz opuszczający piec jest zanieczyszczony pyłem żużlowym i innymi zanieczyszczeniami. Stężenie pyłu w dwutlenku siarki, w zależności od konstrukcji pieców, jakości i stopnia rozdrobnienia surowców, waha się od 1 do 200 g/m3. Objętość wypalanych gazów wynosi setki tysięcy metrów sześciennych dziennie. Gazy te przed przetwarzaniem są oczyszczane w cyklonach i suchych (agarowych) elektrofiltrach do zawartości pyłu resztkowego około 0,1 g/m3. Gazy piecowe są poddawane dodatkowemu oczyszczaniu poprzez sekwencyjne płukanie schłodzonym 60-75% (w wydrążonych wieżach) i 25-40% (w wieżach z wypełnieniem) kwasem siarkowym w celu uwięzienia powstałej mgły w mokrych elektrofiltrach. Procesowi dodatkowego oczyszczania gazów paleniskowych z pyłu towarzyszy tworzenie się osadów gromadzących się w urządzeniach wydziału mycia oraz elektrofiltrach mokrych.

Odpadami stałymi z produkcji kwasu siarkowego z pirytu siarkowego są zatem popioły pirytowe, pyły z cyklonów i elektrofiltrów suchych, szlamy z wież myjących gromadzących się w osadnikach, kolektorach i chłodniach kwasu oraz szlamy z elektrofiltrów mokrych.

Podczas wypalania pirytu siarkowego odpady żużla pirytowego stanowią ~ 70% masy pirytu. Z 1 tony wytworzonego kwasu uzysk żużla wynosi co najwyżej 0,55 t. Ponieważ surowcem do produkcji kwasu siarkowego wraz z wydobytym specjalnie w tym celu pirytem siarkowym są odpady powstające podczas wzbogacania rud siarczkowych metodą flotacji i odpadów powstających podczas wzbogacania węgla wyróżnia się trzy rodzaje żużli pirytowych (żużel pirytowy, żużel z odpadów poflotacyjnych koncentracji rudy siarczkowej, żużel węglowy), które znacznie różnią się między sobą skład chemiczny oraz przez cechy fizyczne. Popiół dwóch pierwszych typów wyróżnia się znaczną zawartością miedzi, cynku, srebra, złota i innych metali.

Wykorzystanie żużli pirytowych jest możliwe w kilku kierunkach: do wydobycia metali nieżelaznych i produkcji żeliwa i stali, w przemyśle cementowym i szklarskim, w rolnictwie itp.

4 Maksymalne dopuszczalne stężenia gazów, par i pyłów przy produkcji kwasu siarkowego

Substancje	W powietrzu obszaru roboczego pomieszczeń przemysłowych, mg / m3	W powietrzu atmosferycznym obszarów zaludnionych
		maksymalna jednorazowa, mg / m3	średnia dzienna, mg / m3
Pył mineralny i roślinny wolny od SiO2 i substancji toksycznych
Bezwodniki arsenu i arsenu
Wodór arsenowy
Tlenki azotu (w przeliczeniu na N2O3)
Tlenek węgla
Pył cementu, gliny, minerałów i ich mieszanin, niezawierający wolnego SiO2
Pył pięciotlenku wanadu
Metaliczna rtęć
Ołów i jego związki nieorganiczne
Selen amorficzny
Bezwodnik selenowy
Kwas siarkowy, bezwodnik siarkowy
Bezwodnik siarkowy
Siarkowodór
Wodór fosforowy
Fluorowodór
Chlorowodór i kwas solny (w przeliczeniu na HC1)

BUDOWA JEDNOSTKI GŁÓWNEJ

W absorberach kwas siarkowy ekstrahuje z mieszaniny gazów tylko trójtlenek siarki, reszta gazu przechodząca przez absorbery jest usuwana do atmosfery. Zwykle SO3 jest absorbowany w dwóch połączonych szeregowo absorberach: w pierwszym – oleum, w drugim – monohydracie.

Głównym wskaźnikiem wydajności działu absorpcji jest kompletność absorpcji SO3; w optymalnym trybie absorbera monohydratu spaliny są praktycznie przezroczyste, zawierają jedynie śladowe ilości kwasu siarkowego. Gdy stężenie wrzącego kwasu w absorberze monohydratu jest mniejsze i większe niż 98,3% H2SO4, powstaje mgła i gazy spalinowe stają się widoczne. W pochłaniaczu monohydratu mgła powstaje również przy dużej wilgotności gazu. Zwykle za wieżami suszącymi w gazie pozostaje 0,01% pary wodnej. Ponieważ gaz za urządzeniem kontaktowym zawiera dużą ilość SO3, po schłodzeniu gazu para wodna jest całkowicie przekształcana w parę H2SO4, której stężenie wynosi również 0,01% lub 0,437 g / m3.

Pary kwasu siarkowego kondensują na powierzchni wypełnienia absorbera. W bardzo niskiej temperaturze kwasu orosienia lub przy dużej wilgotności gazu (zawartość kwasu siarkowego w gazie przekracza 0,437 g/m3) część pary kwasu siarkowego kondensuje się objętościowo, tworząc nieosadzającą się mgiełkę absorbery i jest uwalniany do atmosfery.

Gdy produkt handlowy jest uwalniany w postaci kwasu kontaktowego technicznego, zwykle jest usuwany z wież suszących. W tym celu w jednej z wież suszarniczych utrzymywane jest stężenie kwasu odpowiadające normom dla kontaktowego technicznego kwasu siarkowego, który w miarę nagromadzenia jest przenoszony z kolektora do magazynu. W takich przypadkach w komorze absorpcyjnej (gdzie następuje rozcieńczenie) wytwarzane jest znacznie więcej ciepła niż podczas odprowadzania oleum, ponieważ monohydrat musi być rozcieńczony wodą.

1
Pochłaniacz oleum

Ryż. 3 Konstrukcja pochłaniacza oleum

Powłoka stalowa; 2 - włazy; 3 - okładka na okładce; 4 - rura do dostarczania kwasu; 5 - zbiornik ciśnieniowy; 6 - cięgno do zawieszania płyt; 7 - stalowa płyta z miseczkami do dystrybucji kwasu; 8 - dysza (od dołu do dołu rzędu pierścieni 150x150, 120X120, 100x100, 80X80 mm, od góry 143 rzędy pierścieni 50x50 mm); 9 - ruszt; 10 - stojak (rura stalowa); 11 - siatka stalowa z powłoką kwasoodporną: 12 - spód (cegła kwasoodporna); 13 - belki nośne; 14 - skrzynka gazowa.

W starych fabrykach ściany absorbera wyłożone są cegłą kwasoodporną, a ruszt montowany jest z płyt andezytowych lub innych kwasoodpornych. W nowych zakładach kontaktowych stalowe ściany absorbera oleum nie są wyłożone, ruszt jest montowany z belek stalowych.

W celu równomiernego rozprowadzenia kwasu wzdłuż pakunku absorbera stosuje się różne urządzenia i urządzenia - stalowe płyty, w które wkładane są rury stalowe lub porcelanowe, rynny rozprowadzające, rozpylacze itp. Rozdzielacze kwasu stalowego są instalowane w nowych zakładach kontaktowych o podobnej konstrukcji do urządzeń do rozprowadzania kwasu suszącego. Ponieważ nawet dla uwolnienia wszystkich produktów w postaci oleum, tylko 1/3 trójtlenku siarki musi zostać zaabsorbowana w absorberze oleum, powierzchnia kontaktu gazu z zawartym w nim refluksem oleum może być mała, w wyniku które w niektórych zakładach oleum absorbery są instalowane bez wypełnienia. Wymagana powierzchnia kontaktu gaz-ciecz jest tworzona przez natryskiwanie oleum.

Wielkość absorbera oleum i ilość oleum dostarczanego do nawadniania zależy od wydajności układu kwasu siarkowego. Zazwyczaj 1 t/h produktu wymaga powierzchni wypełnienia w absorberze od 600 do 1000 m2 przy prędkości gazu w opakowaniu do 1 m/s i gęstości nawadniania 10-12 m3/m2 pochłaniacza oleum krzyżowo- Sekcja.

2 Pochłaniacz monohydratu

Absorber monohydratu jest spryskiwany 98,3% kwasem siarkowym. W absorberze kwas absorbuje SO3 i jego stężenie wzrasta. W zbieraniu monohydratu kwas jest rozcieńczany wodą lub kwasem suszącym do początkowego stężenia i przez lodówkę ponownie wchodzi do nawadniania absorbera monohydratu; Gęstość nawadniania to około 20m3/(m2*h).

Ryż. 4 Budowa absorbera monohydratu

Powłoka stalowa: 2 - cegła kwasoodporna; 3 - azbest; 4 - włazy; 5 - pręty do zawieszenia płyty; 6 - zbiornik ciśnieniowy; 7 - rura doprowadzająca kwas; 8 - okładka na okładce; 9 - okładka; 10 - dystrybutor kwasu na płycie; 11 - okno podglądu; 12 - dysza (od dołu znajdują się dwa rzędy pierścieni 150 X 150,120x 120,100x100 80X 80mm, powyżej 144 rzędy pierścieni 60X 50 mm, na górze pierścienia 80X80 mm luzem); 13 - skrzynka gazowa; 14 - stalowa belka nośna; 15- konstrukcja nośna z łukami ceglanymi, 16 - ruszt ceglany.

W niektórych instalacjach absorber oleum jest połączony z absorberem monohydratu w boczniku. W tym przypadku gaz za chłodnicą anhydrytową dzieli się na dwa strumienie, z których jeden kierowany jest bezpośrednio do absorbera monohydratu, a drugi pierwszy wchodzi do absorbera oleum, a stamtąd do absorbera monohydratu. Ten schemat pozwala włączyć pochłaniacz oleum tylko w tych przypadkach, w których konieczne jest uwolnienie oleum.

Proponowana jest inna konstrukcja wieży absorpcyjnej, która obejmuje (rys. 5): korpus wyłożony cegłą kwasoodporną (1), styczną rurę wlotową do wprowadzania mieszaniny gazów lub powietrza (2), gaz cylindryczny siatka rozdzielcza ułożona z cegły kwasoodpornej (3), posiadająca kanały przelotowe o różnej długości dla przepływu gazu na każdym z jej poziomów. Na sieci gazowej znajduje się cylindryczny korpus o tej samej średnicy wykonany z cegieł kwasoodpornych (4). Korpus wieży jest wypełniony dyszą (5) i wyposażony w urządzenie do dystrybucji kwasu (6).

Wieża absorpcyjna działa w następujący sposób:

Mieszanina gazowa lub powietrze wchodzi przez styczną rurę wlotową (2) do przestrzeni pierścieniowej pomiędzy korpusem (1) a wewnętrznym cylindrycznym korpusem (4) ułożonym z cegieł kwasoodpornych (4) na sieci gazowej (3 ), jest rozprowadzony na całym obwodzie przestrzeni pierścieniowej i jest równomiernie doprowadzany kanałami gazowymi sieci dystrybucji gazu do dyszy wieży absorpcyjnej (5), na której zachodzą procesy wymiany ciepła i masy. Szczeliwo jest spryskiwane stężonym kwasem siarkowym poprzez dystrybutory kwasu (6)

Do zasilania systemu Instaluje się 120 ton na dobę absorberów o średnicy 3,3 m. korzystanie z systemu rynny stalowe lub żeliwne umieszczone pod pokrywą absorbera. Wysokość absorbera oleum 12 m, a monohydrat - 13,5 m.

Schematy sekcji absorpcyjnych w fabrykach niewiele się od siebie różnią, podobnie stosowane są również tryby technologiczne. Poniżej przybliżone normy reżimu technologicznego wydziału absorpcji w jednym z zakładów kontaktowych:

Temperatura na wylocie absorbera, ° С, nie więcej niż oleum ............................................. . ................................................. . ............... 60

monohydrat ................................................. ....................................... 60

Stężenie kwasu refluksowego w pochłaniaczu

w oleum,% SO3 (wolny) ........................................... ........................... 20 ± 1

w monohydracie,% H2SO4 ............................................. ............... 98,6 ± 0,2

Wskaźnik absorpcji,%, nie mniej ........................................... ............ 99,95

3 Charakterystyka technologiczna absorberów

Wydajność zakładu, t / h

H2S04 ……………………………………………………………… .10

Stopień konwersji х ………………………………………………………… 0,98 Kompletność absorpcji SO3

w pochłaniaczu oleum y …………………………………………… .0,5

łącznie z ………………………………………………………………… ..0.9995

Stężenie

oleum nawadniające absorber oleum Co,% SO3 (wolny) ... 20

monohydrat Cm,% H2SO4 …………………………… 98

kwas suszący Cn,% H2SO4 ……… .... …………………………… 93

Zużycie gazu przy rozpalaniu, m3/h ……………………………………. 26820

łącznie z:

so2 …………………………………………………………………… 2350

О2 ... ………………………………………………………………… .2220

N2 ……………………………………………………………… ... 21460

Pary H2O …………………………………………………… ... …… 660

SO3 ……………………………………………………………………… 130

Ciśnienie barometryczne Р, Pa ……………………………… ..1,01 * 105

Próżnia przed wieżą suszarniczą Pp, Pa ……………………, 9 * 103

Temperatura gazu na wejściu do wieży suszarniczej, ° С ………………… .32

Ciśnienie pary wodnej w tym gazie РН2O, Pa ……………… .4.75 * 103

TECHNICZNO-EKONOMICZNE WSKAŹNIKI TECHNOLOGII KWASU SIARKOWEGO

Koszt kwasu siarkowego zależy w dużej mierze od rodzaju przetwarzanych surowców, ponieważ koszt siarki w różnych surowcach nie jest taki sam. Na przykład koszt 1 tony siarki w pirycie jest 2 razy niższy niż w przypadku naturalnej siarki; koszt siarki w gazach odlotowych przemysłu metalurgicznego nie jest w ogóle brany pod uwagę.

Wpływ rodzaju surowca na koszt znajduje również odzwierciedlenie w tym, że schemat technologiczny i jego konstrukcja sprzętowa są różne podczas pracy na różnych surowcach. Tak więc przy użyciu naturalnej siarki nie ma potrzeby przepłukiwania gazu, a podczas spalania siarkowodoru nie jest potrzebne płukanie i suszenie gazu, co zmniejsza koszty przetwarzania surowców. Koszt kwasu siarkowego zależy również od wielu innych czynników: oddalenia wytwórni kwasu siarkowego od źródeł surowców, kosztów wody, energii elektrycznej itp.

Wraz ze wzrostem wydajności układu kwasu siarkowego zmniejsza się koszt produkcji, ponieważ jednocześnie spadają koszty amortyzacji, wzrasta wydajność pracy, spadają koszty konserwacji sprzętu itp. Koszt kwasu siarkowego spada również wraz ze wzrostem intensywność sprzętu.

Ważnym wskaźnikiem procesu produkcji kwasu siarkowego jest koszt przerobu surowców, obejmuje on wszystkie koszty poza kosztem surowców. Koszt przetwarzania stale spada wraz z poprawą schematu technologicznego produkcji, ulepszaniem sprzętu, zmniejszaniem współczynników zużycia, wzrostem wydajności systemu itp. Koszt przetwarzania jest głównym wskaźnikiem charakteryzującym wyposażenie techniczne i organizacja produkcji.

Tabela 8. Średnie współczynniki zużycia w produkcji kontaktowego kwasu siarkowego w zależności od rodzaju użytego surowca (na 1 kg H2S04)

Tabela 9. Współczynniki zużycia do produkcji 1 tony kwasu siarkowego z czystej siarki metodą DK-DA

WNIOSKI

W niniejszym eseju uwzględniono fizyczne, chemiczne właściwości kwasu siarkowego. Zbadano główne obszary jego zastosowania. Przedstawiono istniejące metody produkcji kwasu. Stwierdzono, że najskuteczniejszą metodą wytwarzania kwasu siarkowego jest metoda podwójnego kontaktowania i podwójnej absorpcji. Podano niezbędne dane referencyjne. Gdy gaz do wypalania uzyskuje się przez spalanie siarki, nie ma potrzeby oczyszczania z zanieczyszczeń, w przeciwieństwie do spalania pirytu żelaznego. W tym czasie trwa rozwój wydajnych katalizatorów do produkcji trójtlenku siarki o maksymalnym stopniu konwersji, a także rozwój instalacji do produkcji oleum w celu zapobiegania emisjom niespełniającym norm MPC i MPE. Z drugiej strony, niezależnie od rodzaju surowca zawierającego siarkę, wskazane jest wykorzystanie kwaśnych odpadów produkcyjnych w innych gałęziach przemysłu (np. żużel pirytowy w hutnictwie). Ponieważ rezerwy siarki i pirytu wyczerpują się, kluczowe znaczenie ma również produkcja wsadu kwasowego z gazów odlotowych. problem środowiskowy... Dlatego technologia kwasu siarkowego ma na celu bezodpadową produkcję.

BIBLIOGRAFIA

1. Amelin A.G., Technologia kwasu siarkowego, wyd. II, M., 1983. - 360 s.

GOST 2184-77 Techniczny kwas siarkowy. Warunki techniczne

GOST 667-73 Kwas siarkowy z akumulatora. Warunki techniczne

4. Melnikov E.Ya., Saltanova V.P., Naumova A.M., Blinova Zh.S. Technologia substancji nieorganicznych i nawozów mineralnych. Podręcznik dla szkół technicznych. Moskwa: Chemia, 1983 .-- 432 s.

5. Boreskov G.K. Kataliza w produkcji kwasu siarkowego M.-L.: Goskhimizdat, 1954. - 348 s.

patent RF nr 94025148/04 Dobkina E.I.; Kuzniecowa SM .; Larionow AM Katalizator do utleniania dwutlenku siarki // Rosyjski patent nr 2080176, 27.05.1997

GOST 444-75 Piryt flotacyjny siarki. Warunki techniczne

8. GOST 127,1-93. Siarka techniczna. Warunki techniczne

Kutepov AM, Bondareva T.I., Berengarten M.G. Ogólna technologia chemiczna. 3. wyd. Podręcznik. dla uniwersytetów. - wyd. 3, ks. - M .: Akademkniga, 2004 .-- 528 s.: ch.

10.O.A. Fedyaeva Ekologia przemysłowa ... Notatki z wykładów. - Omsk: Wydawnictwo OmSTU, 2007 .-- 145 s.

Podręcznik kwasu siarkowego / Pod. wyd. K.M. Maliny. - M .: Chemia, 1971.

12. Syromyatnikov V.D. , Igin V.V. , Filatow Ju.W., Suszczow W.S. , Golous V.I. Patent RU 2240976 Wieża absorpcyjna.

13. Sokołowski A.A., Yashke E.V. Technologia nawozów mineralnych i kwasów. - M .: Chemia, 1979 .-- 384 s.

14. Streszczenie czasopisma „Chemia”.

Trójtlenek siarki jest zwykle bezbarwną cieczą. Może również istnieć jako lód, włókniste kryształy lub gaz. Gdy trójtlenek siarki jest wystawiony na działanie powietrza, zaczyna wydzielać się biały dym. On jest element składowy taka reaktywna substancja jak stężony kwas siarkowy. Jest to przezroczysta, bezbarwna, oleista i silnie żrąca ciecz. Znajduje zastosowanie w produkcji nawozów, materiałów wybuchowych, innych kwasów, w przemyśle naftowym, w akumulatorach kwasowo-ołowiowych w samochodach.

Skoncentrowany kwas siarkowy: właściwości

Kwas siarkowy jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, działa korodująco na metale i tkaniny, a przy kontakcie z węglem drzewnym i większością innych substancji organicznych. Długotrwałe narażenie na niskie stężenia substancji lub krótkotrwałe narażenie na wysokie stężenia może powodować niekorzystne skutki zdrowotne w wyniku wdychania.

Stężony kwas siarkowy jest używany do produkcji nawozów i innych chemikaliów, w rafinacji ropy naftowej, przy produkcji żelaza i stali oraz do wielu innych celów. Ponieważ ma dość wysoką temperaturę wrzenia, może być używany do uwalniania większej ilości lotnych kwasów z ich soli. Skoncentrowany kwas siarkowy ma silne właściwości higroskopijne. Czasami jest używany jako środek suszący do odwadniania (chemicznego usuwania wody) wielu związków, takich jak węglowodany.

Reakcje kwasu siarkowego

Stężony kwas siarkowy w niezwykły sposób reaguje z cukrem, pozostawiając kruchą, gąbczastą czarną masę węgla. Podobną reakcję obserwuje się po ekspozycji na skórę, celulozę i inne włókna roślinne i zwierzęce. Po zmieszaniu stężonego kwasu z wodą wytwarzana jest duża ilość ciepła, wystarczająca do natychmiastowego wrzenia. W celu rozcieńczenia dodawać powoli do zimnej wody, ciągle mieszając, aby ograniczyć gromadzenie się ciepła. Kwas siarkowy reaguje z cieczą, tworząc hydraty o wyraźnych właściwościach.

Charakterystyka fizyczna

Bezbarwna i bezwonna ciecz w rozcieńczonym roztworze ma kwaśny smak. Kwas siarkowy jest niezwykle agresywny, gdy oddziałuje na skórę i wszystkie tkanki ciała, aw bezpośrednim kontakcie powoduje poważne oparzenia. W czystej postaci H 2 SO4 nie jest przewodnikiem elektryczności, ale po dodaniu wody sytuacja zmienia się w przeciwnym kierunku.

Niektóre właściwości są takie, że masa cząsteczkowa wynosi 98,08. Temperatura wrzenia wynosi 327 stopni Celsjusza, temperatura topnienia -2 stopnie Celsjusza. Kwas siarkowy jest silnym kwasem mineralnym i jednym z głównych produktów przemysłu chemicznego ze względu na jego szerokie zastosowanie komercyjne. Powstaje naturalnie w wyniku utleniania materiałów siarczkowych, takich jak siarczek żelaza.

Właściwości chemiczne kwasu siarkowego (H 2 SO4) przejawiają się w różnych reakcjach chemicznych:

1. Podczas interakcji z zasadami powstają dwie serie soli, w tym siarczany.
2. Reaguje z węglanami i wodorowęglanami, tworząc sole i dwutlenek węgla (CO 2).
3. Oddziałuje na metale w różny sposób, w zależności od temperatury i stopnia rozcieńczenia. Zimny ​​i rozcieńczony daje wodór, gorący i stężony daje emisje SO 2 .
4. Podczas gotowania roztwór H 2 SO4 (stężony kwas siarkowy) rozkłada się na trójtlenek siarki (SO 3) i wodę (H 2 O). Właściwości chemiczne obejmują również rolę silnego środka utleniającego.

Zagrożenie pożarowe

Kwas siarkowy jest wysoce reaktywny w zapalaniu drobno zdyspergowanych materiałów palnych w kontakcie. Po podgrzaniu zaczynają wydzielać się wysoce toksyczne gazy. Jest wybuchowy i niekompatybilny z ogromną ilością substancji. W podwyższonych temperaturach i ciśnieniach mogą wystąpić dość agresywne zmiany chemiczne i odkształcenia. Może gwałtownie reagować z wodą i innymi cieczami, powodując rozpryskiwanie.

Zagrożenie dla zdrowia

Kwas siarkowy niszczy wszystkie tkanki ciała. Wdychanie oparów może spowodować poważne uszkodzenie płuc. Uszkodzenie błony śluzowej oczu może prowadzić do całkowitej utraty wzroku. Kontakt ze skórą może spowodować poważną martwicę. Nawet kilka kropli może być śmiertelnych, jeśli kwas dostanie się do tchawicy. Przewlekłe narażenie może powodować zapalenie tchawicy i oskrzeli, zapalenie jamy ustnej, zapalenie spojówek, zapalenie żołądka. Może wystąpić perforacja żołądka i zapalenie otrzewnej, któremu towarzyszy zapaść krążeniowa. Kwas siarkowy jest silnie żrący i należy się z nim obchodzić z najwyższą ostrożnością. Oznaki i objawy po ekspozycji mogą być poważne i obejmować ślinotok, intensywne pragnienie, trudności w połykaniu, ból, wstrząs i oparzenia. Wymiociny mają zwykle kolor mielonej kawy. Ostre narażenie inhalacyjne może prowadzić do kichania, chrypki, krztuszenia się, zapalenia krtani, duszności, podrażnienia dróg oddechowych i bólu w klatce piersiowej. Może również wystąpić krwawienie z nosa i dziąseł, obrzęk płuc, przewlekłe zapalenie oskrzeli i zapalenie płuc. Kontakt ze skórą może prowadzić do silnych oparzeń bólowych i zapalenia skóry.

Pierwsza pomoc

1. Przenieść poszkodowanego na świeże powietrze. Personel ratunkowy powinien podczas tego unikać narażenia na działanie kwasu siarkowego.
2. Oceń parametry życiowe, w tym częstość akcji serca i częstość oddechów. Jeśli puls nie zostanie wykryty, przeprowadź resuscytację w zależności od otrzymanych dodatkowych obrażeń. Jeśli oddychanie jest obecne i utrudnione, zapewnić wsparcie oddechowe.
3. Zabrudzoną odzież zdjąć tak szybko, jak to możliwe.
4. W przypadku kontaktu z oczami płukać ciepłą wodą przez co najmniej 15 minut, na skórze - spłukiwać wodą z mydłem.
5. Jeśli wdychasz trujące opary, przepłucz usta dużą ilością wody, nie pij i nie wywołuj wymiotów.
6. Odwieź rannych do szpitala.