Сірчана кислота (H2SО4) - це одна з найбільш їдких кислот і небезпечних реагентів, відомих людині, особливо в концентрованому вигляді. Хімічно чиста сірчана кислота являє собою важку токсичну рідину маслянистої консистенції, що не має запаху і кольору. Отримують її шляхом окислення сірчистого газу (SO2) контактним способом.

При температурі + 10,5 ° C, сірчана кислота перетворюється в застиглу склоподібну кристалічну масу, жадібно, подібно до губки, яка поглинає вологу з навколишнього середовища. У промисловості і хімії сірчана кислота є одним з основних хімічних сполук і займає лідируючі позиції за обсягом виробництва в тоннах. Саме тому сірчану кислоту називають «кров'ю хімії». За допомогою сірчаної кислоти отримують добрива, лікарські препарати, інші кислоти, великий, добрив і багато іншого.

Основні фізичні та хімічні властивості сірчаної кислоти

1. Сірчана кислота в чистому вигляді (формула H2SO4), при концентрації 100% є безбарвною густу рідину. Найважливіше властивість H2SO4 полягає у високій гігроскопічності - це здатність віднімати з повітря воду. Даний процес супроводжується масштабним виділенням тепла.
2. H2SO4 - це сильна кислота.
3. Сірчана кислота називається моногідратом - в ній на 1 моль SO3 доводиться 1 моль Н2О (води). Через її значних гігроскопічних властивостей її використовують для вилучення вологи з газів.
4. Температура кипіння - 330 ° С. При цьому відбувається розкладання кислоти на SO3 і воду. Щільність - 1,84. Температура плавлення - 10,3 ° С /.
5. Концентрована сірчана кислота є сильний окислювач. Щоб запустити окислювально-відновну реакцію кислоту потрібно нагріти. Підсумок реакції - SO2. S + 2H2SO4 \u003d 3SO2 + 2H2O
6. Залежно від концентрації сірчана кислота по-різному вступає в реакцію з металами. У розбавленому стані сірчана кислота здатна окислювати всі метали, які стоять в ряду напруг до водню. Виняток становлять хіба найстійкіші до окислення. Розбавлена \u200b\u200bсірчана кислота взаємодіє з солями, підставами, амфотерними і основними оксидами. Сірчана кислота концентрована здатна окислювати всі метали, які стоять в ряду напруг, причому срібло теж.
7. Сірчана кислота утворює два види солей: кислі (це гидросульфати) і середні (сульфати)
8. H2SO4 вступає в активну реакцію з органічними речовинами і неметалами, причому деякі з них вона здатна перетворити в вугілля.
9. Сірчаний ангідрит добре розчиняється в H2SО4, і при цьому утворюється олеум - розчин SО3 в сірчаної кислоти. Зовні це виглядає так: паруюча сірчана кислота, що виділяє сірчаний ангідрит.
10. Сірчана кислота у водних розчинах є сильною двухосновной, і при додаванні її до води виділяється величезна кількість теплоти. Коли готують розбавлені розчини H2SО4 з концентрованих, необхідно невеликий цівкою додавати важчу кислоту до води, а не навпаки. Це робиться, щоб уникнути закипання води і розбризкування кислоти.

Концентрована і розбавлена \u200b\u200bсірчані кислоти

До концентрованих розчинів сірчаної кислоти відносяться розчини від 40%, здатні розчиняти срібло або паладій.

До розведеної сірчаної кислоти відносяться розчини, концентрація яких складає менше 40%. Це не такі активні розчини, але вони здатні вступати в реакцію з латунню і міддю.

Отримання сірчаної кислоти

Виробництво сірчаної кислоти в промислових масштабах було запущено в XV столітті, але в той час її називали "купоросне масло». Якщо раніше людство споживало всього лише кілька десятків літрів сірчаної кислоти, то в сучасному світі обчислення йде на мільйони тонн на рік.

Виробництво сірчаної кислоти здійснюється промисловим способом, і їх існує три:

1. Контактний спосіб.
2. нітрозні спосіб
3. інші методи

Поговоримо докладно про кожен з них.

Контактний спосіб виробництва

Контактний спосіб виробництва - найпоширеніший, і він виконує наступні завдання:

• Виходить продукт, що задовольняє потреби максимальної кількості споживачів.
• Під час виробництва скорочується шкоду для навколишнього середовища.

При контактному способі в якості сировини використовуються такі речовини:

• пірит (сірчаний колчедан);
• сірка;
• оксид ванадію (ця речовина викликає роль каталізатора);
• сірководень;
• сульфіди різних металів.

Перед запуском процесу виробництва сировину попередньо готують. Для початку в спеціальних дробильних установках колчедан піддається подрібненню, що дозволяє, завдяки збільшенню площі зіткнення активних речовин, прискорити реакцію. Пірит піддається очищенню: його опускають у великі ємності з водою, в ході чого порожня порода і всілякі домішки спливають на поверхню. В кінці процесу їх прибирають.

Виробничу частину поділяють на кілька стадій:

1. Після дроблення колчедан очищають і відправляють в піч - там при температурі до 800 ° C відбувається його випал. За принципом протитечії в камеру знизу йде подача повітря, і це забезпечує знаходження піриту в підвішеному стані. На сьогоднішній день, на цей процес витрачається кілька секунд, а от раніше на випал йшло кілька годин. У процесі випалу з'являються відходи у вигляді оксиду заліза, які видаляються, і в подальшому передаються на підприємства металургійної промисловості. При випалюванні виділяються водні пари, гази O2 і SO2. Коли завершиться очищення від парів води і дрібних домішок, виходить чистий оксид сірки і кисень.
2. На другій стадії під тиском відбувається екзотермічна реакція з використанням ванадієвого каталізатора. Запуск реакції починається при досягненні температури 420 ° C, але її можуть підвищити до 550 ° C з метою збільшення ефективності. В процесі реакції йде каталітичне окислення і SO2 стає SO3.
3. Суть третьої стадії виробництва така: поглинання SO3 в поглотительной вежі, в ході чого утворюється олеум H2SO4. У такому вигляді H2SO4 розливається в спеціальні ємності (вона не вступає у взаємодію зі сталлю) і готова до зустрічі з кінцевим споживачем.

В ході виробництва, як ми вже говорили вище, утворюється багато теплової енергії, яка використовується в опалювальних цілях. Багато підприємств з виробництва сірчаної кислоти встановлюють парові турбіни, які використовую викидається пар для виробляючи додаткової електроенергії.

Нітрозні спосіб отримання сірчаної кислоти

Незважаючи на переваги контактного способу виробництва, при якому виходить більш концентрована і чиста сірчана кислота і олеум, досить багато H2SO4 отримують нітрозним способом. Зокрема, на суперфосфатних заводах.

Для виробництва H2SO4 вихідною речовиною, як в контактному, так і в нітрозному способі виступає сірчистий газ. Його отримують спеціально для цих цілей за допомогою спалювання сірки або випалюванням сірчистих металів.

Переробка сірчистого газу в сірчистийкислоту полягає в окисленні двоокису сірки та приєднання води. Формула виглядає так:
SO2 + 1 | 2 O2 + H2O \u003d H2SO4

Але двоокис сірки з киснем не вступає в безпосередню реакцію, тому при нітрозному методі окислення сірчистого газу здійснюють за допомогою окислів азоту. Вищі оксиди азоту (мова йде про двоокису азоту NO2, трехокиси азоту NO3) при даному процесі відновлюються до окису азоту NO, яка згодом знову окислюється киснем до вищих оксидів.

Отримання сірчаної кислоти нітрозним способом в технічному плані оформлено у вигляді двох способів:

• Камерного.
• Баштового.

Нітрозні спосіб має ряд переваг і недоліків.

Недоліки нитрозного способу:

• Виходить 75% -ва сірчана кислота.
• Якість продукції низька.
• Неповний повернення оксидів азоту (додавання HNO3). Їх викиди шкідливі.
• В кислоті присутні залізо, оксиди азоту та інші домішки.

Переваги нитрозного способу:

• Собівартість процесу нижча.
• Можливість переробки SO2 на всі 100%.
• Простота апаратурного оформлення.

Основні російські заводи з виробництва сірчаної кислоти

Річне виробництво H2SO4 в нашій країні веде літочислення шестизначними цифрами - це близько 10 мільйонів тонн. Провідними виробниками сірчаної кислоти в Росії є компанії, які є, крім цього, її основними споживачами. Йдеться про компанії, сферою діяльності яких є випуск мінеральних добрив. Наприклад, «Балаковської міндобрива», «Амофос».

У Криму в Армянську працює найбільший виробник діоксиду титану на території Східної Європи «Кримський титан». До того ж, завод займається виробництвом сірчаної кислоти, мінеральних добрив, залізного купоросу і т.д.

Сірчану кислоту різних видів виробляють багато заводів. Наприклад, акумуляторну сірчану кислоту виробляють: Карабашмедь, ФКП Бійський олеумний завод, Святогор, Славія, Северхімпром і т.д.

Олеум виробляють ОХК Щекіноазот, ФКП Бійський олеумний завод, Уральська гірничо-Металургійна Компанія, ПО Киришинефтеоргсинтез і т.д.

Сірчану кислоту особливої \u200b\u200bчистоти виробляють ОХК Щекіноазот, Компонент-Реактив.

Відпрацьовану сірчану кислоту можна купити на заводах ЗСС, ГалоПолімер Кірово-Чепецьк.

Виробниками технічної сірчаної кислоти є ПРОМСИНТЕЗ, Хіпром, Святогор, Апатит, Карабашмедь, Славія, Лукойл-Пермнефтеоргсинтез, Челябінський цинковий завод, Електроцинк і т.д.

З причини, що колчедан є основною сировиною при виробництві H2SO4, а це відхід збагачувальних підприємств, його постачальниками виступають Норильська і Талнахское збагачувальні фабрики.

Лідерські світові позиції з виробництва H2SO4 займають США і Китай, на які припадають 30 млн. Тонн і 60 млн. Тонн відповідно.

Сфера застосування сірчаної кислоти

У світі щорічно споживається близько 200 мільйонів тонн H2SO4, з якої виробляється широкий спектр продукції. Сірчана кислота по праву тримає пальму першості серед інших кислот за масштабами використання в промислових цілях.

Як ви вже знаєте, сірчана кислота є одним з найважливіших продуктів хімічної промисловості, тому область застосування сірчаної кислоти досить широка. Основні напрямки використання H2SО4 такі:

• Сірчану кислоту в колосальних обсягах використовують для виробництва мінеральних добрив, і на це йде близько 40% усього тоннажу. З цієї причини виробляють H2SO4 заводи будують поруч з підприємствами, що випускають добрива. Це сульфат амонію, суперфосфат і т.д. При їх виробництві сірчана кислота береться в чистому вигляді (100% концентрація). Щоб зробити тонну амофосу або суперфосфату знадобиться 600 літрів H2SO4. Саме ці добрива в більшості випадків застосовуються в сільському господарстві.
• H2SО4 використовується для виробництва вибухових речовин.
• Очищення нафтопродуктів. Для отримання гасу, бензину мінеральних масел необхідно очистити вуглеводнів, яка відбувається із застосуванням сірчаної кислоти. У процесі переробки нафти на очистку вуглеводнів дана індустрія «забирає» цілих 30% світового тоннажу H2SO4. До того ж, сірчаною кислотою збільшують октанове число палива і при видобутку нафти обробляють свердловини.
• У металургійній промисловості. Сірчана кислота в металургії використовується для очищення від окалини та іржі дроту, листового металу, а також для відновлення алюмінію при виробництві кольорових металів. Перед тим як покривати металеві поверхні міддю, хромом або нікелем, поверхня протравливается сірчаною кислотою.
• При виробництві лікарських препаратів.
• При виробництві фарб.
• У хімічній промисловості. H2SO4 використовується при виробництві миючих засобів, етилового кошти, інсектицидів і т.д., і без неї ці процеси неможливі.
• Для отримання інших відомих кислот, органічних і неорганічних сполук, що використовуються в промислових цілях.

Солі сірчаної кислоти і їх застосування

Найважливіші солі сірчаної кислоти:

• Глауберова сіль Na2SO4 · 10H2O (кристалічний сульфат натрію). Сфера її застосування досить ємна: виробництво скла, соди, в ветеринарії і медицині.
• Сульфат барію BaSO4 використовується у виробництві гуми, паперу, білої мінеральної фарби. До того ж, він незамінний в медицині при рентгеноскопії шлунка. З нього роблять «барієву кашу» для проведення даної процедури.
• Сульфат кальцію CaSO4. У природі його можна зустріти у вигляді гіпсу CaSO4 · 2H2O і ангідриту CaSO4. Гіпс CaSO4 · 2H2O і сульфат кальцію застосовують у медицині і будівництві. З гіпсом при нагріванні до температури 150 - 170 ° C відбувається часткова дегідратізація, внаслідок якої виходить палений гіпс, відомий нам як алебастр. Замішуючи алебастр з водою до консистенції рідкого тесту, маса швидко твердне і перетворюється в подобу каменю. Саме це властивість алебастру активно використовується в будівельних роботах: з нього роблять зліпки і Відливні форми. В штукатурних роботах алебастр незамінний в якості в'яжучого матеріалу. Пацієнтам травматологічних відділень накладають спеціальні фіксуючі тверді пов'язки - вони робляться на основі алебастру.
• Залізний купорос FeSO4 · 7H2O використовують для приготування чорнила, просочення дерева, а також у сільськогосподарській діяльності для знищення шкідників.
• Галун KCr (SO4) 2 · 12H2O, KAl (SO4) 2 · 12H2O та ін. Використовують у виробництві фарб і шкіряної промисловості (дублення шкіри).
• Мідний купорос CuSO4 · 5H2O багато з вас знають не з чуток. Це активний помічник в сільському господарстві при боротьбі з хворобами рослин та шкідниками - водним розчином CuSO4 · 5H2O протруюють зерно і обприскують рослини. Також його застосовують для приготування деяких мінеральних фарб. А в побуті його використовують для виведення цвілі зі стін.
• Сульфат алюмінію - його використовують в целюлозно-паперовій промисловості.

Сірчана кислота в розведеному вигляді застосовується в якості електроліту в свинцевих акумуляторах. До того ж, вона використовується для виробництва миючих засобів і добрив. Але в більшості випадків вона йде у вигляді олеума - це розчин SO3 в H2SO4 (можна зустріти й інші формули олеума).

Дивовижний факт! Олеум хімічно активніше, ніж концентрована сірчана кислота, але, незважаючи на це, він не вступає в реакцію зі сталлю! Саме з цієї причини його простіше транспортувати, ніж саму сірчану кислоту.

Сфера використання «королеви кислот» воістину масштабна, і складно розповісти про всі способи її застосування в промисловості. Також вона застосовується в якості емульгатора в харчовій промисловості, для очищення води, при синтезі вибухових речовин і безліч інших цілей.

Історія появи сірчаної кислоти

Хто з нас хоч раз не чув про мідному купоросу? Так ось, його вивченням займалися ще в давнину, і в деяких роботах початку нової ери вчені обговорювали походження купоросу і їх властивості. Купоросу вивчали грецьку лікар Діоскорид, римський дослідник природи Пліній Старший, і в своїх працях вони писали про проведені дослідах. У медичних цілях різні речовини-купоросу застосовував древній лікар Ібн Сіна. Як використовувалися купоросу в металургії, говорилося в роботах алхіміків Стародавньої Греції Зосими з Панополіса.

Найпершим способом отримання сірчаної кислоти є процес нагрівання алюмокалієвих квасцов, і про це є інформація в алхімічної літературі XIII століття. У той час склад квасцов і суть процесу була не відома алхіміків, але вже в XV столітті хімічним синтезом сірчаної кислоти стали займатися цілеспрямовано. Процес був таким: алхіміки обробляли суміш сірки і сульфіду сурми (III) Sb2S3 при нагріванні з азотною кислотою.

У середньовічні часи в Європі сірчану кислоту називали «купоросним маслом», але потім назва змінилася на купоросну кислоту.

У XVII столітті Йоганн Глаубер в результаті горіння калійної селітри і самородної сірки в присутності водяної пари отримав сірчану кислоту. В результаті окислення сірки селітрою виходив оксид сірки, який перебував в реакцію з парами води, і в результаті виходила рідина маслянистої консистенції. Це було купоросне масло, і ця назва сірчаної кислоти існує і понині.

Фармацевт з Лондона Уорд Джошуа в тридцяті роки XVIII століття застосовував цю реакцію для промислового виробництва сірчаної кислоти, але в середньовіччі її споживання обмежувалося кількома десятками кілограмів. Сфера використання була вузькою: для алхімічних дослідів, очищення дорогоцінних металів і в аптекарському справі. Концентрована сірчана кислота в невеликих обсягах використовувалася у виробництві особливих сірників, які містили бертолетову сіль.

На Русі тільки в XVII столітті з'явилася купоросна кислота.

В Англії в Бірмінгемі Джон Робак у 1746 році адаптував вказаний вище спосіб отримання сірчаної кислоти і запустив виробництво. При цьому він використовував міцні великі освинцьовані камери, які були дешевше скляних ємностей.

У промисловості цей спосіб тримав позиції майже 200 років, і в камерах отримували 65% -у сірчану кислоту.

Через час англійська Гловер і французький хімік Гей-Люссак вдосконалили сам процес, і сірчана кислота стала виходити з концентрацією 78%. Але для виробництва, наприклад, барвників така кислота не підходила.

На початку 19 століття були відкриті нові способи окислення сірчистого газу в сірчаний ангідрид.

Спочатку це робили з застосуванням окисів азоту, а потім використовували в якості каталізатора платину. Два цих методу окислення сірчистого газу вдосконалилися і далі. Окислення сірчистого газу на платинових та інших каталізаторах стало називатися контактним способом. А окислення цього газу оксидами азоту отримало назву нитрозного способу отримання сірчаної кислоти.

Британський торговець оцтовою кислотою Перегрин Філіпс тільки в 1831 році запатентував економічний процес для виробництва оксиду сірки (VI) і концентрованої сірчаної кислоти, і саме він на сьогоднішній день знаком миру як контактний спосіб її отримання.

Виробництво суперфосфату почалося в 1864 році.

У вісімдесяті роки дев'ятнадцятого століття в Європі виробництво сірчаної кислоти досягло 1 мільйона тонн. Головними виробниками стали Німеччина та Англія, що випускають 72% від усього обсягу сірчаної кислоти в світі.

Перевезення сірчаної кислоти є трудомістким і відповідальним заходом.

Сірчана кислота відноситься до класу небезпечних хімічних речовин, і при контакті з шкірними покривами викликає найпотужніші опіки. До того ж, вона може стати причиною хімічного отруєння людини. Якщо при транспортуванні не будуть дотримані певні правила, то сірчана кислота через свою вибухонебезпечності може заподіяти чимало шкоди, як людям, так і навколишньому середовищу.

Сірчаної кислоти присвоєно 8 клас небезпеки і перевезення повинні здійснювати спеціально навчені і підготовлені професіонали. Важлива умова доставки сірчаної кислоти - дотримання спеціально розроблених Правил перевезення небезпечних вантажів.

Перевезення автомобільним транспортом здійснюється згідно з такими правилами:

1. Під перевезення виготовляють спеціальні ємності з особливого сталевого сплаву, який не вступає в реакцію з сірчаною кислотою або титану. Такі ємності не окислюються. Небезпечну сірчану кислоту перевозять в спеціальних сірчанокислотних хімічних цистернах. Вони відрізняються по конструкції і при перевезенні підбираються залежно від виду сірчаної кислоти.
2. При перевезенні паруючої кислоти беруться спеціалізовані ізотермічні цистерни-термоси, в яких для збереження хімічних властивостей кислоти підтримується необхідний температурний режим.
3. Якщо перевозиться звичайна кислота, то вибирається сернокислотная цистерна.
4. Перевезення сірчаної кислоти автотранспортом, таких видів як паруюча, безводна, концентрована, для акумуляторів, гловерная здійснюється в спеціальній тарі: цистернах, бочках, контейнерах.
5. Перевезенням небезпечного вантажу можуть займатися виключно водії, у яких на руках є свідоцтво АДР.
6. Час в дорозі не має обмежень, так як при перевезенні потрібно строго дотримуватися допустимої швидкості.
7. При перевезенні будується спеціальний маршрут, який повинен пролягати, минаючи місця великого скупчення людей і виробничі об'єкти.
8. Транспорт повинен мати спеціальне маркування і знаки небезпеки.

Небезпечні властивості сірчаної кислоти для людини

Сірчана кислота становить підвищену небезпеку для людського організму. Її токсичну дію настає не тільки при безпосередньому контакті зі шкірою, але при вдиханні її пари, коли відбувається виділення сірчистого газу. Небезпечне вплив поширюється на:

• Дихальну систему;
• Шкірні покриви;
• Слизові оболонки.

Інтоксикацію організму може посилити миш'як, який часто входить до складу сірчаної кислоти.

Важливо! Як ви знаєте, при зіткненні кислоти зі шкірою відбуваються сильні опіки. Не меншу небезпеку становить і отруєння парами сірчаної кислоти. Безпечна доза змісту сірчаної кислоти в повітрі дорівнює всього 0,3 мг на 1 квадратний метр.

Якщо на слизові покриви або на шкіру потрапляє сірчана кислота, з'являється сильний опік, погано загоюються. Якщо за масштабом опік значний, у потерпілого розвивається опікова хвороба, яка може призвести навіть до смертельного результату, якщо своєчасно не буде надана кваліфікована медична допомога.

Важливо! Для дорослої людини смертельна доза сірчаної кислоти дорівнює всього 0,18 см на 1 літр.

Безумовно, «випробувати на собі» токсичну дію кислоти в звичайному житті проблематично. Найчастіше отруєння кислотою відбувається через нехтування технікою безпеки на виробництві при роботі з розчином.

Може трапитися масове отруєння парами сірчаної кислоти внаслідок технічних неполадок на виробництві або необережності, і відбувається масивний викид в атмосферу. Для запобігання таких ситуацій працюють спеціальні служби, завдання яких контролювати функціонування виробництва, де використовується небезпечна кислота.

Які симптоми спостерігаються при інтоксикації сірчаною кислотою

Якщо кислота була прийнята всередину:

• Біль в області травних органів.
• Нудота і блювання.
• Порушення стільця, як підсумок сильних кишкових розладів.
• Сильне виділення слини.
• Через токсичного впливу на нирки, сеча стає червонуватою.
• Набряк гортані і горла. Виникають хрипи, осиплість. Це може привести до летального результату від задухи.
• На яснах з'являються бурі плями.
• Шкірні покриви синіють.

При опіку шкірних покривів можуть бути всі ускладнення, властиві для опікової хвороби.

При отруєнні парами спостерігається така картина:

• Опік слизової оболонки очей.
• Носова кровотеча.
• Опік слизових оболонок дихальних шляхів. При цьому потерпілий відчуває сильний больовий симптом.
• Набряк гортані з симптомами удушення (нестача кисню, шкіра синіє).
• Якщо отруєння сильне, то може бути нудота і блювота.

Важливо знати! Отруєння кислотою після прийому всередину набагато небезпечніша, ніж інтоксикація від вдихання парів.

Перша допомога і терапевтичні процедури при ураженні сірчаною кислотою

Дійте за наступною схемою при контакті з сірчаною кислотою:

• Насамперед викличте швидку допомогу. Якщо рідина потрапила всередину, то зробіть промивання шлунка теплою водою. Після цього дрібними ковтками знадобиться випити 100 грамів соняшникової або оливкової олії. До того ж, слід проковтнути шматочок льоду, випити молоко або палену магнезію. Це потрібно зробити для зниження концентрації сірчаної кислоти і полегшення стану людини.
• Якщо кислота потрапила в очі, потрібно промити їх проточною водою, а потім закапати розчином дикаїну і новокаїну.
• При попаданні кислоти на шкіру, обпечене місце треба добре промити під проточною водою і накласти пов'язку з содою. Промивати потрібно близько 10-15 хвилин.
• При отруєнні парами потрібно вийти на свіже повітря, а також промити в міру доступності постраждалі слизові водою.

В умовах стаціонару лікування буде залежати від площі опіку і ступеня отруєння. Знеболювання здійснюють тільки новокаїном. Щоб уникнути розвитку в області поразки інфекції, пацієнту підбирають курс антибіотикотерапії.

При шлунковому кровотечі вводиться плазма або переливається кров. Джерело кровотечі можуть усувати оперативним шляхом.

1. Сірчана кислота в чистому 100% -му вигляді зустрічається в природі. Наприклад, в Італії на Сицилії в Мертвому морі можна побачити унікальне явище - сірчана кислота проникає прямо з дна! А відбувається ось що: пірит із земної кори служить в цьому випадку сировиною для її утворення. Це місце ще називають Озером смерті, і до нього бояться підлітати навіть комахи!
2. Після великих вивержень вулканів в земній атмосфері часто можна виявити краплі сірчаної кислоти, і в таких випадках «винуватиця» може принести негативні наслідки для навколишнього середовища і стати причиною серйозних змін клімату.
3. Сірчана кислота є активним поглиначем води, тому її використовують в якості осушувача газів. У минулі часи, щоб в приміщеннях не запотівали вікна, цю кислоту наливали в баночки і ставили між стеклами віконних прорізів.
4. Саме сірчана кислота - основна причина випадання кислотних дощів. Головна причина утворення кислотного дощу - забруднення повітря діоксидом сірки, і він при розчиненні у воді утворює сірчану кислоту. У свою чергу двоокис сірки виділяється при спалюванні викопного палива. У кислотних дощах, досліджуваних за останні роки, збільшився вміст азотної кислоти. Причина такого явища - зниження викидів двоокису сірки. Незважаючи на цей факт, основною причиною появи кислотних дощів так і залишається сірчана кислота.

Ми пропонуємо вам відеоподборку цікавих дослідів з сірчаною кислотою.

Розглянемо реакцію сірчаної кислоти при її заливанні в цукор. На перших секундах потрапляння сірчаної кислоти в колбу з цукром відбувається потемніння суміші. Після декількох секунд субстанція набуває чорний колір. Далі відбувається найцікавіше. Маса починає стрімко рости і вилазити за межі колби. На виході отримуємо горде речовина, схоже на пористий деревне вугілля, що перевищує початковий обсяг в 3-4 рази.

Автор відео пропонує порівняти реакцію кока-коли з соляною кислотою і сірчаною кислотою. При змішуванні Кока-коли з соляною кислотою ніяких візуальних змін не спостерігається, а ось при змішуванні з сірчаною кислотою Кока-кола починає закипати.

Цікаве взаємодія можна спостерігати при попаданні сірчаної кислоти на туалетний папір. Туалетний папір складається з целюлози. При попаданні кислоти молекули целюлози миттєво руйнуються з виділенням вільного вуглецю. Подібне обвуглювання можна спостерігати при попаданні кислоти на деревину.

У колбу з концентрованою кислотою додаю маленький шматочок калію. На першій секунді відбувається виділення диму, після чого метал миттєво спалахує, загоряється і вибухає, розділити на шматочки.

У наступному досвіді при попаданні сірчаної кислоти на сірник відбувається її спалахування. У другій частині досвіду занурюють алюмінієву фольгу з ацетоном і сірником всередині. Відбувається миттєве нагрівання фольги з виділенням великої кількості диму і повне її розчинення.

Цікавий ефект спостерігається при додаванні харчової соди в сірчану кислоту. Сода миттєво забарвлюється в жовтий колір. Реакція протікає з бурхливим кипінням і збільшенням обсягу.

Всі вищенаведені досліди ми категорично не радить проводити в домашніх умовах. Сірчана кислота дуже агресивне і токсична речовина. Аналогічний досвід необхідно проводити в спеціальних приміщеннях, які обладнані примусовою вентиляцією. Гази, що виділяються в реакціях з сірчаною кислотою, дуже токсичні і можуть викликати ураження дихальних шляхів і отруєння організму. Крім того, подібні досліди проводяться в засобах індивідуального захисту шкірних покривів і органів дихання. Бережіть себе!

Фізичні властивості

Чистий 100% -ва сірчана кислота (моногідрат) являє собою безбарвну маслянисту рідину, що застигає в кристалічну масу при +10 ° С. Реактивна сірчана кислота має звичайно щільність 1,84 г / см 3 і містить близько 95% H 2 SO 4. Твердне вона лише нижче -20 ° С.

Температура плавлення моногідрату дорівнює 10,37 ° С при теплоті плавлення 10,5 кДж / моль. У звичайних умовах він є дуже в'язку рідину з досить високим значенням діелектричної проникності (e \u003d 100 при 25 ° С). Незначна власна електролітична дисоціація моногідрату протікає паралельно за двома напрямками: [Н 3 SO 4 +] · [НSO 4 -] \u003d 2 · 10 -4 і [Н 3 О +] · [НS 2 Про 7 -] \u003d 4 · 10 - 5. Його молекулярно-іонний склад може бути наближено охарактеризовано наступними даними (у%):

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

При додаванні навіть малих кількостей води переважаючою стає дисоціація за схемою: Н 2 О + Н 2 SО 4<==> Н 3 О + + НSO 4 -

Хімічні властивості

H 2 SO 4 - сильна двухосновная кислота.

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

Перший ступінь (для середніх концентрацій) призводить до 100% -ої дисоціації:

K2 \u003d (·) / \u003d 1,2 · 10-2

1) Взаємодія з металами:

a) розбавлена \u200b\u200bсірчана кислота розчиняє тільки метали, що стоять у ряді напруг лівіше водню:

Zn 0 + H 2 +1 SO 4 (разб) -\u003e Zn +2 SO 4 + H 2 O

b) концентрована H 2 +6 SO 4 - сильний окислювач; при взаємодії з металами (крім Au, Pt) може відновлюватися до S +4 O 2, S 0 або H 2 S -2 (без нагрівання не реагують також Fe, Al, Cr - пасивуються):

• 2Ag 0 + 2H 2 +6 SO 4 -\u003e Ag 2 +1 SO 4 + S +4 O 2 + 2H 2 O
• 8Na 0 + 5H 2 +6 SO 4 -\u003e 4Na 2 +1 SO 4 + H 2 S -2 + 4H 2 O
• 2) концентрована H 2 S +6 O 4 реагує при нагріванні з деякими неметалами за рахунок своїх сильних окисних властивостей, перетворюючись в сполуки сірки більш низького ступеня окислення, (наприклад, S +4 O 2):

З 0 + 2H 2 S +6 O 4 (конц) -\u003e C +4 O 2 + 2S +4 O 2 + 2H 2 O

S 0 + 2H 2 S +6 O 4 (конц) -\u003e 3S +4 O 2 + 2H 2 O

• 2P 0 + 5H 2 S +6 O 4 (конц) -\u003e 5S +4 O 2 + 2H 3 P +5 O 4 + 2H 2 O
• 3) з основними оксидами:

CuO + H 2 SO 4 -\u003e CuSO4 + H2O

CuO + 2H + -\u003e Cu 2+ + H 2 O

4) з гідроксидами:

H 2 SO 4 + 2NaOH -\u003e Na 2 SO 4 + 2H 2 O

H + + OH - -\u003e H 2 O

H 2 SO 4 + Cu (OH) 2 -\u003e CuSO 4 + 2H 2 O

• 2H + + Cu (OH) 2 -\u003e Cu 2+ + 2H 2 O
• 5) обмінні реакції з солями:

BaCl 2 + H 2 SO 4 -\u003e BaSO 4 + 2HCl

Ba 2 + SO 4 2 -\u003e BaSO 4

Освіта білого осаду BaSO 4 (нерозчинного в кислотах) використовується для ідентифікації сірчаної кислоти і розчинних сульфатів.

MgCO 3 + H 2 SO 4 -\u003e MgSO 4 + H 2 O + CO 2 H 2 CO 3

Моногидрат (чиста, 100% -а сірчана кислота) є іонізуючим розчинником, що має кислотний характер. У ньому добре розчиняються сульфати багатьох металів (переходячи при цьому в БІСУЛЬФАТІВ), тоді як солі інших кислот розчиняються, як правило, лише при можливості їх сольволізу (з перекладом в БІСУЛЬФАТІВ). Азотна кислота поводиться в моногідраті як слабке основаніеHNO 3 + 2 H 2 SO 4<==> H 3 O + + NO 2 + + 2 HSO 4 - хлорне - як дуже слабка кіслотаH 2 SO 4 + HClO 4 \u003d H 3 SO 4 + + ClO 4 - Фторсульфоновая і хлорсульфонова виявляються кислотами кілька сильнішими (HSO 3 F\u003e HSO 3 Cl\u003e HClO 4). Моногидрат добре розчиняє багато органічних речовин, що мають в своєму складі атоми з неподіленого електронними парами (здатними до приєднання протона). Деякі з них можуть бути потім виділені назад в незміненому стані шляхом простого розведення розчину водою. Моногидрат володіє високим значенням криоскопической константи (6,12 °) і їм іноді користуються як середовищем для визначення молекулярних ваг.

Концентрована H 2 SO 4 є досить сильним окислювачем, особливо при нагріванні (відновлюється зазвичай до SO 2). Наприклад, вона окисляє HI і частково HВr (але не HСl) до вільних галогенів. Окислюються нею і багато металів - Cu, Hg та ін. (Тоді як золото і платина по відношенню до H 2 SO 4 стійкі). Так взаємодія з міддю йде за рівнянням:

Cu + 2 H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Діючи в якості окислювача, сірчана кислота звичайно відновляється до SO 2. Однак найбільш сильними відновниками вона може бути відновлена \u200b\u200bдо S і навіть H 2 S. З сірководнем концентрована сірчана кислота реагує по рівнянню:

H 2 SO 4 + H 2 S \u003d 2H 2 O + SO 2 + S

Слід зазначити, що вона частково відновлюється також газоподібним воднем і тому не може застосовуватися для його осушення.

Мал. 13.

Розчинення концентрованої сірчаної кислоти у воді супроводжується значним виділенням тепла (і деяким зменшенням загального обсягу системи). Моногидрат майже не проводить електричного струму. Навпаки, водні розчини сірчаної кислоти є хорошими провідниками. Як видно на рис. 13, максимальною електропровідністю володіє приблизно 30% -ва кислота. Мінімум кривої відповідає гідрату складу H 2 SO 4 · H 2 O.

Виділення тепла при розчиненні моногідрату в воді становить (в залежності від кінцевої концентрації розчину) до 84 кДж / моль H 2 SO 4. Навпаки, змішуванням 66% -ної сірчаної кислоти, попередньо охолодженої до 0 ° С, зі снігом (1: 1 по масі) може бути досягнуто зниження температури, до -37 ° С.

Зміна щільності водних розчинів H 2 SO 4 з її концентрацією (вес.%) Дано нижче:

Як видно з цих даних, визначення по щільності концентрації сірчаної кислоти вище 90 вагу. % Стає вельми неточним. Тиск водяної пари над розчинами H 2 SO 4 різної концентрації при різних температурах показано на рис. 15. Як осушувача сірчана кислота може діяти лише до тих пір, поки тиск водяної пари над її розчином менше, ніж його парціальний тиск в осушуваних газі.

Мал. 15.

Мал. 16. Температури кипіння над розчинами H 2 SO 4. розчинів H 2 SO 4.

При кип'ятінні розведеного розчину сірчаної кислоти з нього відганяється вода, причому температура кипіння підвищується аж до 337 ° С, коли починає переганяти 98,3% H 2 SO 4 (рис. 16). Навпаки, з більш концентрованих розчинів випаровується надлишок сірчаного ангідриду. Пар киплячій при 337 ° С сірчаної кислоти частково диссоциирован на H 2 O і SO 3, які знову з'єднуються при охолодженні. Висока температура кипіння сірчаної кислоти дозволяє використовувати її для виділення при нагріванні легколетучих кислот з їх солей (наприклад, HCl з NaCl).

отримання

Моногидрат може бути отриманий кристалізацією концентрованої сірчаної кислоти при -10 ° С.

Виробництво сірчаної кислоти.

• 1-я стадія. Піч для випалу колчедану.
• 4FeS 2 + 11O 2 -\u003e 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Процес гетерогенний:

• 1) подрібнення залізного колчедану (піриту)
• 2) метод "киплячого шару"
• 3) 800 ° С; відведення зайвого тепла
• 4) збільшення концентрації кисню в повітрі
• 2-я стадія. Після очищення, осушення і теплообміну сірчистий газ надходить в контактний апарат, де окислюється в сірчаний ангідрид (450 ° С - 500 ° С; каталізатор V 2 O 5):
• 2SO 2 + O 2
• 3-тя стадія. Поглинювальна вежа:

nSO 3 + H 2 SO 4 (конц) -\u003e (H 2 SO 4 · nSO 3) (олеум)

Воду використовувати не можна через утворення туману. Застосовують керамічні насадки і принцип протитоку.

Застосування.

Пам'ятайте! Сірчану кислоту потрібно вливати малими порціями в воду, а не навпаки. Інакше може статися бурхлива хімічна реакція, в результаті якої людина може отримати сильні опіки.

Сірчана кислота - один з основних продуктів хімічної промисловості. Йде на виробництво мінеральних добрив (суперфосфат, сульфат амонію), різних кислот і солей, лікарських та миючих засобів, барвників, штучних волокон, вибухових речовин. Застосовується в металургії (розкладання руд, напр. Уранових), для очищення нафтопродуктів, як осушувач та ін.

Практично важливим є те обставина, що дуже міцна (вище 75%) сірчана кислота не діє на залізо. Це дозволяє зберігати і перевозити її в сталевих цистернах. Навпаки, розбавлена \u200b\u200bH 2 SO 4 легко розчиняє залізо з виділенням водню. Окисні властивості для неї зовсім не характерні.

Міцна сірчана кислота енергійно поглинає вологу і тому часто застосовується для осушення газів. Від багатьох органічних речовин, що містять в своєму складі водень і кисень, вона забирає воду, що нерідко використовується в техніці. З цим же (а також з окисними властивостями міцної H 2 SO 4) пов'язане її руйнівну дію на рослинні і тваринні тканини. Випадково потрапила при роботі на шкіру або плаття сірчану кислоту слід негайно ж змити великою кількістю води, потім змочити постраждале місце розведеним розчином аміаку і знову промити водою.

Техніці сірчаної кислотою називають її суміші як з водою, так і з сірчаним ангідридом SO3. Якщо молярне відношення SO3: H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1 - розчин SO3 в сірчаній кислоті (олеум).

• 1 Назва
• 2 Фізичні та фізико-хімічні властивості
  • 2.1 Олеум
• 3 Хімічні властивості
• 4 Застосування
• 5 Токсична дія
• 6 Історичні відомості
• 7 Додаткові відомості
• 8 Отримання сірчаної кислоти
  • 8.1 Перший спосіб
  • 8.2 Другий спосіб
• 9 Стандарти
• 10 Примітки
• 11 Література
• 12 Посилання

Назва

У XVIII-XIX століттях сірку для пороху виробляли з сірчаного колчедану (пірит) на купоросними заводах. Сірчану кислоту в той час називали «купоросним маслом» (як правило це був кристаллогидрат, за консистенцією нагадує масло), очевидно звідси походження назви її солей (а точніше саме кристаллогидратов) - купоросу.

Фізичні і фізико-хімічні властивості

Дуже сильна кислота, при 18оС pKa (1) \u003d -2,8, pKa (2) \u003d 1,92 (К₂ 1,2 10-2); довжини зв'язків в молекулі S \u003d O 0,143 нм, S-OH 0,154 нм, кут HOSOH 104 °, OSO 119 °; кипить, утворюючи азеотропную суміш (98,3% H2SO4 і 1,7% H2О з температурою кипіння 338,8оС). Сірчана кислота, що відповідає 100% -ному змістом H2SO4, має склад (%): H2SO4 99,5, HSO4- - 0,18, H3SO4 + - 0,14, H3O + - 0,09, H2S2O7, - 0,04, HS2O7⁻ - 0,05. Змішується з водою і SO3, у всіх співвідношеннях. водних розчинах сірчана кислота практично повністю дисоціює на H3О +, HSO3 +, і 2НSO₄-. Утворює гідрати H2SO4 · nH2O, де n \u003d 1, 2, 3, 4 і 6,5.

Олеум

Основна стаття: Олеум

Розчини сірчаного ангідриду SO3 в сірчаній кислоті називаються олеумом, вони утворюють два з'єднання H2SO4 · SO3 і H2SO4 · 2SO3.

Олеум містить також піросерние кислоти, що виходять по реакціях:

Температура кипіння водних розчинів сірчаної кислоти підвищується з ростом її концентрації і досягає максимуму при вмісті 98,3% H2SO4.

Властивості водних розчинів сірчаної кислоти та олеуму

Зміст% по масі		Щільність при 20 ℃, г / см³	Температура плавлення, ℃	Температура кипіння, ℃
H2SO4	SO3 (вільне володіння)
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

Температура кипіння олеума зі збільшенням вмісту SO3 знижується. При збільшенні концентрації водних розчинів сірчаної кислоти загальний тиск пари над розчинами знижується і при утриманні 98,3% H2SO4 досягає мінімуму. Зі збільшенням концентрації SO3 в олеум загальний тиск пари над ним підвищується. Тиск пари над водними розчинами сірчаної кислоти і олеума можна обчислити за рівнянням:

величини коефіцієнтів А і залежать від концентрації сірчаної кислоти. Пар над водними розчинами сірчаної кислоти складається з суміші парів води, H2SO4 і SO3, при цьому склад пара відрізняється від складу рідини при всіх концентраціях сірчаної кислоти, крім відповідної азеотропной суміші.

З підвищенням температури посилюється дисоціація:

Рівняння температурної залежності константи рівноваги:

При нормальному тиску ступінь дисоціації: 10⁻⁵ (373 К), 2,5 (473 К), 27,1 (573 К), 69,1 (673 К).

Щільність 100% -ної сірчаної кислоти можна визначити за рівнянням:

З підвищенням концентрації розчинів сірчаної кислоти їх теплоємність зменшується і досягає мінімуму для 100% -ної сірчаної кислоти, теплоємність олеума з підвищенням вмісту SO3 збільшується.

При підвищенні концентрації і зниженні температури теплопровідність λ зменшується:

де С - концентрація сірчаної кислоти, в%.

Максимальну в'язкість має олеум H2SO4 · SO3, з підвищенням температури η знижується. Електричний опір сірчаної кислоти мінімально при концентрації SO3 і 92% H2SO4 і максимально при концентрації 84 і 99,8% H2SO4. Для олеума мінімальне ρ при концентрації 10% SO3. З підвищенням температури ρ сірчаної кислоти збільшується. Діелектрична проникність 100% -ної сірчаної кислоти 101 (298,15 К), 122 (281,15 К); кріоскопічна постійна 6,12, ебуліоскопічна постійна 5,33; коефіцієнт дифузії пара сірчаної кислоти в повітрі змінюється в залежності від температури; D \u003d 1,67 · 10⁻⁵T3 / 2 см² / с.

Хімічні властивості

Сірчана кислота в концентрованому вигляді при нагріванні - досить сильний окислювач; окисляє HI і частково HBr до вільних галогенів, вуглець до CO2, сірку - до SO2, окисляє багато метали (Cu, Hg, виняток - золото і платина). При цьому концентрована сірчана кислота відновлюється до SO2, наприклад:

Найбільш сильними відновниками концентрована сірчана кислота відновлюється до S і H2S. Концентрована сірчана кислота поглинає водяні пари, тому вона застосовується для сушіння газів, рідин і твердих тіл, наприклад, в ексикаторах. Однак концентрована H2SO4 частково відновлюється воднем, через що не може застосовуватися для його сушіння. Отщепляя воду від органічних сполук і залишаючи при цьому чорний вуглець (вугілля), концентрована сірчана кислота призводить до обвуглювання деревини, цукру та інших речовин.

Розбавлена \u200b\u200bH2SO4 взаємодіє з усіма металами, що знаходяться в електрохімічному ряді напруг лівіше водню з його виділенням, наприклад:

Окисні властивості для розведеної H2SO4 нехарактерні. Сірчана кислота утворює два ряди солей: середні - сульфати і кислі - гидросульфати, а також ефіри. Відомі пероксомоносерная (або кислота Каро) H2SO5 і пероксодісерная H2S2O8 кислоти.

Сірчана кислота реагує також з основними оксидами, утворюючи сульфат і воду:

На металообробних заводах розчин сірчаної кислоти застосовують для видалення шару оксиду металу з поверхні металевих виробів, що піддаються в процесі виготовлення сильного нагрівання. Так, оксид заліза видаляється з поверхні листового заліза дією нагрітого розчину сірчаної кислоти:

Якісною реакцією на сірчану кислоту і її розчинні солі є їх взаємодія з розчинними солями барію, при якому утворюється білий осад сульфату барію, нерозчинний у воді і кислотах, наприклад:

застосування

Сірчану кислоту застосовують:

• в обробці руд, особливо при видобутку рідкісних елементів, в т.ч. урану, іридію, цирконію, осмію і т.п .;
• у виробництві мінеральних добрив;
• як електроліт в свинцевих акумуляторах;
• для отримання різних мінеральних кислот і солей;
• у виробництві хімічних волокон, барвників, димоутворювальною і вибухових речовин;
• в нафтовій, металообробній, текстильної, шкіряної і ін. галузях промисловості;
• в харчовій промисловості - зареєстрована в якості харчової добавки E513 (Емульгатор);
• в промисловому органічному синтезі в реакціях:
  • дегідратації (отримання діетилового ефіру, складних ефірів);
  • гідратації (етанол з етилену);
  • сульфирования (синтетичні миючі засоби і проміжні продукти у виробництві барвників);
  • алкилирования (отримання изооктана, поліетиленгліколю, капролактаму) і ін.
  • Для відновлення смол в фільтрах на виробництві дистильованої води.

Світове виробництво сірчаної кислоти ок. 160 млн тонн на рік. Найбільший споживач сірчаної кислоти - виробництво мінеральних добрив. На P₂O₅ фосфорних добрив витрачається в 2,2-3,4 рази більше по масі сірчаної кислоти, а на (NH₄) ₂SO₄ сірчаної кислоти 75% від маси витрачається (NH₄) ₂SO₄. Тому сернокислотниє заводи прагнуть будувати в комплексі з заводами з виробництва мінеральних добрив.

токсична дія

Сірчана кислота і олеум - дуже їдкі речовини. Вони вражають шкіру, слизові оболонки, дихальні шляхи (викликають хімічні опіки). При вдиханні парів цих речовин вони викликають утруднення дихання, кашель, нерідко - ларингіт, трахеїт, бронхіт і т. Д. Гранично допустима концентрація аерозолю сірчаної кислоти в повітрі робочої зони 1,0 мг / м³, в атмосферному повітрі 0,3 мг / м³ (максимальна разова) і 0,1 мг / м³ (середньодобова). Вражаюча концентрація парів сірчаної кислоти 0,008 мг / л (експозиція 60 хв), смертельна 0,18 мг / л (60 хв). Клас небезпеки II. Аерозоль сірчаної кислоти може утворюватися в атмосфері в результаті викидів хімічних і металургійних виробництв, що містять оксиди S, і випадати у вигляді кислотних дощів.

історичні відомості

Сірчана кислота відома з давніх-давен, зустрічаючись в природі у вільному вигляді, наприклад, у вигляді озер поблизу вулканів. Можливо, перша згадка про кислих газах, одержуваних при прожаренні квасцов або залізного купоросу «зеленого каменя», зустрічається в творах, що приписуються арабському алхімікові Джабір ібн Хайянь.

У IX столітті перський алхімік Ар-Разі, прожарюючи суміш залізного і мідного купоросу (FeSO4 7H2O і CuSO4 5H2O), також отримав розчин сірчаної кислоти. Цей спосіб удосконалив європейський алхімік Альберт Магнус, що жив в XIII столітті.

Схема отримання сірчаної кислоти з залізного купоросу - термічний розклад сульфату заліза (II) з подальшим охолодженням суміші

Молекула сірчаної кислоти по Дальтону

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

У працях алхіміка Валентина (XIII в) описується спосіб отримання сірчаної кислоти шляхом поглинання водою газу (сірчаний ангідрид), що виділяється при спалюванні суміші порошків сірки і селітри. Згодом цей спосіб ліг в основу т. Н. «Камерного» способу, здійснюваного в невеликих камерах, облицьованих свинцем, який не розчиняється у сірчаної кислоти. СРСР такий спосіб проіснував аж до 1955 р

Алхіміків XV в відомий був також спосіб отримання сірчаної кислоти з піриту - сірчаного колчедану, більш дешевого і поширеного сировини, ніж сірка. Таким способом отримували сірчану кислоту на протязі 300 років, невеликими кількостями в скляних ретортах. Згодом, у зв'язку з розвитком каталізу цей метод витіснив камерний спосіб синтезу сірчаної кислоти. Нині сірчану кислоту отримують каталітичним окисленням (на V2O5) оксиду сірки (IV) в оксид сірки (VI), і наступним розчиненням оксиду сірки (VI) в 70% сірчаної кислоти з утворенням олеума.

У Росії виробництво сірчаної кислоти вперше було організовано в 1805 році під Москвою в Звенигородському повіті. 1913 року Росія з виробництва сірчаної кислоти займала 13 місце в світі.

додаткові відомості

Найдрібніші крапельки сірчаної кислоти можуть утворюватися в середніх і верхніх шарах атмосфери в результаті реакції водяної пари і вулканічного попелу, що містить велику кількість сірки. Отримана суспензія, через високий альбедо хмар сірчаної кислоти, ускладнює доступ сонячних променів до поверхні планети. Тому (а також в результаті великої кількості дрібних частинок вулканічного попелу в верхніх шарах атмосфери, також ускладнюють доступ сонячного світла до планети) після особливо сильних вулканічних вивержень можуть відбутися значні зміни клімату. Наприклад, в результаті виверження вулкана Ксудач (п-ів Камчатка, 1907 г.) підвищена концентрація пилу в атмосфері трималася близько 2 років, а характерні сріблясті хмари сірчаної кислоти спостерігалися навіть в Парижі. Вибух вулкана Пінатубо в 1991 році, який відправив у атмосферу 3 · 107 тонн сірки, привів до того, що 1992 і 1993 року було значно холодніше, ніж 1991 і 1994.

Отримання сірчаної кислоти

Основна стаття: Виробництво сірчаної кислоти

перший спосіб

другий спосіб

У тих рідкісних випадках, коли сірководень (H2S) витісняє сульфат (SO4-) з солі (з металами Cu, Ag, Pb, Hg) побічним продуктом є сірчана кислота

Сульфіди даних металів володіють високою міцністю, а також відмітним чорним забарвленням.

стандарти

• Кислота сірчана технічна ГОСТ 2184-77
• Кислота сірчана акумуляторна. Технічні умови ГОСТ 667-73
• Кислота сірчана особливої \u200b\u200bчистоти. Технічні умови ГОСТ 1422-78
• Реактиви. Кислота сірчана. Технічні умови ГОСТ 4204-77

Примітки

1. Ушакова Н. Н., Фігурновскій Н. А. Василь Михайлович Севергин: (1765-1826) / Ред. І. І. Шафрановскій. М .: Наука, 1981. C. 59.
2. 1 2 3 Ходаков Ю.В., Епштейн Д.А., глоріоза П.А. § 91. Хімічні властивості сірчаної кислоти // Неорганическая хімія: Підручник для 7-8 класів середньої школи. - 18-е изд. - М .: Просвещение, 1987. - С. 209-211. - 240 с. Посилання - 1 630 000 прим.
3. Ходаков Ю.В., Епштейн Д.А., глоріоза П.А. § 92. Якісна реакція на сірчану кислоту і її солі // Неорганическая хімія: Підручник для 7-8 класів середньої школи. - 18-е изд. - М .: Просвещение, 1987. - С. 212. - 240 с. Посилання - 1 630 000 прим.
4. особа художньому керівнику балету Великого театру Сергію Філіну плеснули сірчаної кислотою
5. Епштейн, 1979, с. 40
6. Епштейн, 1979, с. 41
7. див. статтю «Вулкани і клімат» (рус.)
8. Русский архіпелаг - винне людство в глобальну зміну клімату? (Рос.)

література

• Довідник сернокислотчика, під ред. К. М. Малина, 2 вид., М., 1971
• Епштейн Д. А. Загальна хімічна технологія. - М .: Хімія, 1979. - 312 с.

посилання

• Стаття «Сірчана кислота» (Хімічна енциклопедія)
• Щільність і значення pH сірчаної кислоти при t \u003d 20 ° C

сульфати

Алюм (KAl (SO4) 2 12H2O) Амоній сульфату алюмінію ((NH4) Al (SO4) 2) Амоній-залізо сульфат (NH4Fe (SO4) 2) Амоній-залізо (II) сульфат (22) Амоній-залізо (III) сульфат (NH4Fe (SO4) 2) Амоній-церій (IV) сульфат ((NH4) 4Ce (SO4) 4) гептагідрат сульфату магнію (MgSO4) Гідросульфат амонію ((NH4) HSO4) Гідросульфат калію (KHSO4) Гідросульфат натрію (NaHSO4) дисульфат калію (K2S2O7) дисульфат натрію (Na2S2O7) Заліза (III) основний сульфат ((OH) 2) Галун Купорос Оксид-сульфат титану (TiOSO4) Олеум (H2SO4 xSO3) Піросерная кислота (H2S2O7) (H2SO4) Солі Туттона сульфат актиния (III) ( Ac2 (SO4) 3) Сульфат алюмінію (Al2 (SO4) 3) Сульфат алюмонатрія (NaAl (SO4) 2) Сульфат амонію ((NH4) 2SO4) Сульфат барію (BaSO4) Сульфат берилію (BeSO4) Сульфат ванадила (VOSO4) Сульфат ванадію ( III) (V2 (SO4) 3) Сульфат вісмуту (Bi2 (SO4) 3) Сульфат гідроксіаммонія ((NH3OH) 2SO4) Сульфат заліза (II) (FeSO4) Сульфат заліза (III) (Fe2 (SO4) 3) Сульфат індію (III ) (In2 (SO4) 3) Сульфат іридію (III) (Ir2 (SO4) 3) Сульфат кадмію (CdSO4) Сульфат калію ( K2SO4) Сульфат кальцію (CaSO4) Сульфат кобальту (II) (CoSO4) Сульфат кобальту (III) (Co2 (SO4) 3) Сульфат літію (Li2SO4) Сульфат магнію (MgSO4) Сульфат марганцю (II) (MnSO4) Сульфат марганцю (III) (Mn2 (SO4) 3) Сульфат міді (I) (Cu2SO4) Сульфат міді (II) (CuSO4) Сульфат натрію (Na2SO4) Сульфат нікелю (II) (NiSO4) Сульфат олова (II) (SnSO4) Сульфат празеодіма (Pr2 (SO4 ) 3) Сульфат ртуті (I) (Hg2SO4) Сульфат ртуті (II) (HgSO4) Сульфат свинцю (II) (PbSO4) Сульфат срібла (Ag2SO4) Сульфат стронцію (SrSO4) Сульфат сурми (Sb2 (SO4) 3) Сульфат талію (I ) (Tl2SO4) Сульфат талію (III) (Tl2 (SO4) 3) Сульфат тетрааммінмеді (II) (Cu (NH3) 4SO4) Сульфат титану (III) (Ti2 (SO4) 3) Сульфат титану (IV) (Ti (SO4) 2) Сульфат урану (U (SO4) 2) Сульфат уранила (UO2SO4) Сульфат хрому (III) (Cr2 (SO4) 3) Сульфат хрому (III) -калія (KCr (SO4) 2) Сульфат цезію (Cs2SO4) Сульфат церію ( IV) (Ce (SO4) 2) Сульфат цинку (ZnSO4) Сульфат цирконію (Zr (SO4) 2)

сірчана кислота, сірчана кислота вікіпедія, сірчана кислота гідроліз, сірчана кислота її вплив 1, сірчана кислота клас небезпеки, сірчана кислота купити в Україні, сірчана кислота застосування, сірчана кислота роз'їдає, сірчана кислота з водою, сірчана кислота формула

Сірчана кислота Інформацію Про

ВСТУП

Фізіо-ХІМІЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

КІНЕТИКА І МЕХАНІЗМ ПРОЦЕСУ

1 Рівноважна ступінь перетворення

2 Швидкість реакції S02 в S03

3 Окислення S02 на каталізаторі в киплячому шарі

ТЕХНОЛОГІЯ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

1 Сировина для технології

2 Технологічна схема виробництва сірчаної кислоти і її опис

3 Відходи в технології сірчаної кислоти і способи їх утилізації

4 Гранично-допустимі концентрації газів, парів і пилу у виробництві сірчаної кислоти

КОНСТРУКЦІЯ ОСНОВНОГО АПАРАТУ

1 олеумним абсорбер

2 моногідрат абсорбер

3 Технологічні характеристики абсорберов

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ТЕХНОЛОГІЇ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Сірчана кислота - один з основних продуктів хімічної промисловості. Її застосовують в різних галузях народного господарства, оскільки вона володіє комплексом особливих властивостей, які полегшують її технологічне використання. Сірчана кислота не димить, не має кольору і запаху, при звичайній температурі знаходиться в рідкому стані, в концентрованому вигляді не кородує чорні метали. У той же час, сірчана кислота належить до сильних мінеральних кислот, утворює численні стійкі солі і дешева.

Хімічний склад сірчаної кислоти виражається формулою H2SO4.

У техніці під сірчаної кислотою розуміють будь-які суміші оксиду сірки з водою. Якщо на 1 моль SО3 припадає понад 1 моль води, то суміші є водними розчинами сірчаної кислоти, а якщо менше - розчинами сірчаного ангідриду в сірчаній кислоті (олеум) або димить сірчаної кислотою.

Серед мінеральних кислот сірчана кислота за обсягом виробництва і споживання займає перше місце. Світове виробництво її за останні 25 років зросла більш ніж у три рази і становить в даний час більше 160 млн. Т на рік.

Сірчана кислота використовується для виробництва добрив - суперфосфату, амофосу, сульфату амонію та ін. Значним є її витрата при очищенні нафтопродуктів, а також в кольоровій металургії, при травленні металів. Особливо чиста сірчана кислота використовується у виробництві барвників, лаків, фарб, лікарських речовин, деяких пластичних мас, хімічних волокон, багатьох отрутохімікатів, вибухових речовин, ефірів, спиртів і т. П.

Концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем. Окисляє HI і частково НВг до вільних галогенів, вуглець - до СО2, S - до SO2, окисляє багато метали. Проведення окислювально-восстановтельних реакцій за участю H2SO4 зазвичай вимагає нагрівання. Часто продуктом відновлення є SO2:

S + 2 H2SO4 \u003d 3SO2 + 2H2O (1) + 2 H2SO4 \u003d 2SO2 + CO2 + 2H2O (2) S + H2SO4 \u003d SO2 + 2H2O + S (3)

Сильні відновники перетворюють H2SO4в S або H2S.

Концентрована сірчана кислота при нагріванні реагує майже з усіма металами (крім Au, Pt, Be, Bi, Fe, Mg, Co, Ru, Rh, Os, Ir), наприклад:

Cu + 2 H2SO4 \u003d CuSO4 + SO2 + 2H2O (4)

Сірчана кислота утворює солі - сульфати (Na2SO4) і гидросульфати (NaHSO4). Нерозчинні солі - PbSO4, CaSO4, BaSO4 і ін .:

H2SO4 + BaCl2 \u003d BaSO4 + 2HCl (5)

Холодна сірчана кислота пасивує залізо, тому її перевозять в залізної тарі. Безвода сірчана кислота добре розчиняє SO3 і реагує з ним, утворюючи піросерную кислоту, яка утворюється за реакцією:

H2SO4 + SO3 \u003d H2S2O7 (6)

Розчини SO3 в сірчаній кислоті називаються олеумом. Вони утворюють два з'єднання: H2SO4 · SO3 і H2SO4 · 2SO3

За стандартами розрізняють технічну і аккмуляторную сірчані кислоти.

Кислота сірчана технічна ГОСТ 2184-77

Технічна сірчана кислота розроблена для виробництва добрив, штучного волокна, капролактаму, двоокису титану, етилового спирту, анілінових барвників і цілого ряду інших виробництв. За ГОСТ 2184-77 розрізняють наступні види технічної сірчаної кислоти:

· Контактну (поліпшену і технічну);

· Олеум (покращений і технічний);

· Баштову;

· Регенеровану.

За фізико-хімічними показниками, необхідно щоб сірчана кислота відповідала нормам:

найменування показника
	Контактна					баштова	регенерована
	поліпшена	технічна		покращений	технічний
1.Массовая частка моногідрату (H2SO4),%		проте 92,5		не нормується		не менше 75	проте 91
2.Массовая частка вільного сірчаного ангідриду (SO3),% не більше
3.Массовая частка заліза (Fe),%, не більше					не нормується
4.Массовая частка залишку після прожарювання,%, не більше			не нормується
5.Массовая частка оксидів азоту (N2O3),%, не більше		не нормується			не нормується
6.Массовая частка нітросполук,%, не більше	не нормується
7.Массовая частка миш'яку (As),%, не більше		не нормується			не нормується
8.Массовая частка хлористих з'єднань (Cl),%, не більше		не нормується
9.Массовая частка свинцю (Pb),%, не більше		не нормується			не нормується
10.Прозрачность	прозора без разбана.	не нормується
11.Цвет, см3 розчину порівняння, не більше			не нормується

Кислота сірчана акумуляторна ГОСТ 667-73

Концентрована акумуляторна сірчана кислота спеціалізована в якості електроліту для заливки свинцевих акумуляторів після розведення її дистильованою водою. За фізико-хімічними показниками, необхідно щоб акумуляторна сірчана кислота відповідала нормам, зазначеним у таблиці.

найменування показника
	Вищий сорт
1. Масова частка моногідрату (Н2SO4),%
2. Масова частка заліза (Fе),%, не більше
3. Масова частка залишку після прожарювання,%, не більше
4. Масова частка оксидів азоту (N2O3),%, не більше
5. Масова частка миш'яку (As),%, не більше
6. Масова частка хлористих з'єднань (Cl),%, не більше
7. Масова частка марганцю (Mn),%, не більше
8. Масова частка суми важких металів у перерахунку на свинець (Pb),%, не більше
9. Масова частка міді (Cu),%, не більше
10. Масова частка речовин, що відновлюють KMnO4, см3 розчину з (1/5 KMnO4) \u003d 0,01 моль / дм3, не більше

У даній роботі розглядається найважливіше завдання працівників кислотною промисловості, яка полягає в подальшому удосконаленні виробництва шляхом використання передового досвіду. впровадження прогресивних прийомів і методів роботи, а також в розробці принципово нових способів виробництва сірчаної кислоти на основі останніх досягнень науки і техніки.

сірчана кислота абсорбер

1.
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

У сучасному виробництві сірчаної кислоти вихідною сировиною є діоксид сірки (сірчистий ангідрид), кисень і вода, взаємодія між ними протікає по сумарному стехиометрическому рівняння:

SО2 + 1 / 2О2 + nН2О Н2SО4 + (n-1) Н2О + Q (7)

Цей процес здійснюється двома способами - нітрозним і контактним.

Нітрозні спосіб окислення SO2 до SO3 відбувається в основному в рідкій фазі і заснований на передачі кисню за допомогою оксидів азоту. Оксиди азоту, окислюючи SO2 до SO3, відновлюються до NO, який знову окислюється киснем газової суміші як в рідкій, так і в газовій фазах.

Сутність нитрозного методу полягає в тому, що випалювальних газ після очищення від пилу обробляється сірчаною кислотою, в якій розчинені оксиди азоту, так званої нітроза. Діоксид сірки поглинається нітроза і потім окислюється оксидами азоту по реакції

SO2 + N2O3 + Н2O \u003d H2SO4 + 2NO (8)

Утворений NO погано розчинний в нітроза і тому виділяється з неї, а потім частково окислюється киснем в газовій фазі до діоксиду NO2. Суміш оксидів азоту NO і NO2 знову поглинається сірчаною кислотою і т. Д. Оксиди азоту, по суті, не витрачаються в нітрозному процесі і повертаються в виробничий цикл. Однак внаслідок неповного поглинання їх сірчаною кислотою вони частково несуться газами; це становить безповоротні втрати оксидів.

Переробка SO2 в сірчану кислоту по нитрозному способу здійснюється в продукційних баштах - циліндричних резервуарах (висотою 15 м і більше), заповнених насадкою з глиняних кілець. Зверху, назустріч газовому потоку розбризкується "нітроза" - розбавлена \u200b\u200bсірчана кислота, що містить нітрозілсерную кислоту NOOSO3H, одержувану по реакції:

O3 + 2 H2SO4 \u003d 2 NOOSO3H + H2O (9)

Окислення SO2 оксидами азоту відбувається в розчині після його абсорбції нітроза. Водою нітроза гідролізується:

H + H2O \u003d H2SO4 + HNO2 (10)

Сірчистий газ, що надійшов в вежі, з водою утворює сірчистийкислоту:

H2O \u003d H2SO3 (11)

Взаємодія HNO2 і H2SO3 призводить до отримання сірчаної кислоти:

2 HNO2 + H2SO3 \u003d H2SO4 + 2 NO + H2O (12)

Виділяється NO перетворюється в окислювальному вежі в N2O3 (точніше в консистенція NO + NO2). Звідти гази надходять в поглинювальні башти, де назустріч їм зверху подається сірчана кислота. З'являється нітроза, яку перекачують в продукційні башти. Таким чином здійснюється безперервність виробництва і круговорот оксидів азоту. Неминучі втрати їх з вихлопними газами заповнюються додаванням HNO3.

Сірчана кислота, що отримується нітрозним методом, має недостатньо високу концентрацію і містить шкідливі домішки (наприклад, As). Її створення супроводжується викидом в атмосферу оксидів азоту ( "лисий хвіст", названий так за кольором NO2).

У нижній частині веж накопичується 76% сірчана кислота, природно, в більшій кількості, ніж її було витрачено на приготування нітроза (адже додається «новонароджена» сірчана кислота).

Недолік баштового способу в тому, що придбана кислота має концентрацію тільки 76% (при більшій концентрації погано йде гідроліз нітрозілсерной кислоти). Концентрування ж сірчаної кислоти упариванием представляє додаткові труднощі. Перевага цього способу в тому, що домішки знаходяться в SO2, не впливають на хід процесу, так що початковий SO2 досить очистити від пилу, тобто механічних забруднень.

Раніше нітрозні процес здійснювали в свинцевих камерах, тому він називався камерним способом, В даний час цей спосіб, як малопродуктивний, не застосовується. Замість нього застосовують баштовий спосіб, за яким всі основні і проміжні процеси переробки SO2 протікають не в камерах, а в баштах, заповнених насадкою і зрошуваних сірчаною кислотою.

Контактний метод. Відкриття Филлипсом в Англії в 1831 р можливості окислення SO2 киснем на поверхні твердого платинового каталізатора набуло широкого застосування тільки в 70-х роках XIX століття. Таку пізню освоєння пояснюється, по-перше, тим, що платиновий каталізатор швидко втрачав свою активність; а, по-друге, тим, що в той час не було споживачів олеума.

У 70-х роках, завдяки роботам Кнітча, була встановлена \u200b\u200bпричина зниження активності платини: присутність миш'яку в сірчистому газі при випалюванні колчедану; їм же знайдений спосіб очищення обжигового газу від каталізаторного отрути.

В даний час велику частину сірчаної кислоти в світі виробляють контактним методом. Зростання виробництва сірчаної кислоти контактним методом визначається вищий, технічним рівнем, обумовлений потребою в чистій і концентрованої кислоти, можливістю автоматизації процесу, а також зниження вмісту оксидів сірки в вихлопних газах до гранично допустимих концентрацій (ГДК). Контактний процес отримання сірчаної кислоти в світі здійснюється двома методами:

· Методом одинарного контактування (ОК) зі ступенем окислення S02 в S03, рівній 97,5-98%, і викидом в атмосферу вихлопних газів, що містять SO2 і SО3, вище гранично допустимої концентрації (ГДК), що потребувало додаткових витрат на спорудження в таких системах відділення очищення;

· Методом подвійного контактування (ДК) і подвійний абсорбції (ДА). У системах ДК - ТАК ступінь окислення SO2 в SO3 становить 99,7-99,8%, що відповідає досягненню гранично допустимої концентрації SО2 і SO3 в вихлопних газах.

Виробництво сірчаної кислоти контактним методом по системі ДК складається з стадій:

) Підготовка сировини;

) Отримання діоксиду сірки

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 + 3415 Q (t \u003d 800 ° C) (13)

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

або спалювання сірки S + O2 → SO2 (15)

)
очищення газу;

) Окислення сірчистого ангідриду

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

) Абсорбція SO3

H2O → H2SO4 + Q (17)

) Очистка вихлопних газів.

При отриманні сірчаної кислоти по системі ДК - ТАК шоста стадія відсутня.

Мені сподобався контактний метод технології сірчаної кислоти, як найефективніший (досягається високий ступінь перетворення) і більш сприятливий з точки зору екології (викиди відповідають нормам ГДК і ПДВ.)

КІНЕТИКА І МЕХАНІЗМ ПРОЦЕСУ

Хімізм процесу:

· Спалювання сірки

· Окислення SО2 до SО3

· Абсорбція SО3

Найважливішим завданням у виробництві сірчаної кислоти є підвищення ступеня перетворення SО2 в SО3. Крім збільшення продуктивності щодо сірчаної кислоти виконання цього завдання дозволяє вирішити і екологічні проблеми - знизити викиди в навколишнє середовище шкідливого компонента SО2.

Підвищення ступеня перетворення SО2 може бути досягнуто різними шляхами. Найбільш поширений з них - створення схем подвійного контактування.

У виробництві сірчаної кислоти контактним методом окислення SО2 по реакції SO2 + 1 / 2O2↔SO3 + Q відбувається в присутності каталізатора. Здатністю прискорювати окислення SO2 мають різні метали, їх сплави і оксиди, деякі солі, силікати і багато інших речовин. Кожен каталізатор забезпечує певну, характерну для нього ступінь перетворення. У заводських умовах вигідніше користуватися каталізаторами, за допомогою яких досягається найбільша ступінь перетворення, так як залишкова кількість неокисленного SO2 не вловлюють в абсорбційному відділенні, а видаляється в атмосферу разом з газами, що відходять.

Тривалий час найкращим каталізатором цього процесу вважали платину, яку в мелкораздробленном стані наносили на волокнистий азбест, силікагель або сульфат магнію. Однак платина, хоча і має найвищу каталітичної активністю, дуже дорога. Крім того, її активність сильно знижується при наявності в газі самих незначних кількостей миш'яку, селену, хлору та інших домішок. Тому застосування платинового каталізатора призводило до ускладнення апаратурного оформлення через необхідність ретельного очищення газу і підвищувало вартість готової продукції.

Серед неплатинового каталізаторів найбільшою каталітичної активністю володіє ванадієвий каталізатор (на основі пентоксіда ванадію V2O5), він дешевший і менш чутливий до домішкам, ніж платиновий каталізатор.

У виробництві сірчаної кислоти як каталізатор застосовують контактні маси на основі оксиду ванадію (V) марок БАВ і СВД, названі так за початковими літерами елементів, що входять до їх складу.

БАВ (барій, алюміній, ванадій) склад:

Існують інші винаходи каталізаторів. Винахід відноситься до стимуляторів для окислення діоксиду сірки і може бути використано у виробництві сірчаної кислоти при переробці газових сумішей зі звичайним і підвищеним вмістом діоксиду сірки.

Відомий каталізатор для окислення діоксиду сірки, що складається з пятиокиси ванадію з добавками лужних промоторів сполук натрію, калію, заліза і (або) цезію на носії Діатомеї, що містить SiO2, CaO. Суміш лужних промоторів в перерахунку на оксиди містить, мас. Na2O 5-30; Rb2O і (або) Cs2O 15-35; K2O 8-35.

Активність каталізатора при 485oC 90,2-91% при 420oC 57,8-59,7% при випробуванні в наступних умовах: V 4000 год-1, вміст діоксиду сірки в вихідної газової суміші 7 об. інше повітря. Механічна міцність на роздавлювання 1-2 МПа

Реакція окислення S02 екзотермічну; тепловий ефект її, як і будь-якої хімічної реакції, залежить від температури.

В інтервалі 400-700 ° С тепловий ефект реакції окислення (в кДж / моль) з достатньою для технічних розрахунків точністю може бути обчислений за формулою

Q \u003d 10 142 - 9.26T або 24205 - 2,21T (в ккал / моль) (18)

де Т - температура, К.

Реакція окислення S02 в S03 оборотна. Константа рівноваги цієї реакції (в Па-0,5) описується рівнянням

де Pso2, Pso3, pО2-рівноважні парціальні Тиску SO2, SO3 і О2, Па. Величина Кр залежить від температури:

Таблиця 1. Залежність константи рівноваги від температури

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

Значення Кр в інтервалі 390-650 ° С можуть бути обчислені за формулою

(20)

або більш точно

2.1 Рівноважна ступінь перетворення

Ступінь перетворення S02, що досягається на каталізаторі, залежить від його активності, складу газу, тривалості контакту газу з каталізатором, тиску та ін. Для газу даної складу теоретично можлива, т. Е. Рівноважна ступінь перетворення залежить від температури і виражається рівнянням:

(22)

де Pso2, Pso3 - рівноважні парціальні тиску SO2 і SO3.

Підставивши в рівняння (6-5) ставлення Pso3 / Pso2 з рівняння (23), отримаємо:

(24)

Якщо позначити Р - загальний тиск газу (в Па), а - початковий зміст S02 в газовій суміші (обсягу.%), B - початкова вміст кисню в газовій суміші (об'ємно.%), То рівняння (6-6) набуде вигляду:

(25)

Визначення рівноважної ступеня перетворення з цього рівняння проводиться методом послідовних наближень. У праву частину рівняння підставляють очікуване значення хр і проводять обчислення. Якщо знайдене значення відрізняється від попередньо прийнятого, розрахунок повторюють.

Зі зниженням температури і підвищенням тиску газу значення хр зростає. Це обумовлено тим, що реакція окислення протікає з виділенням тепла і зменшенням загального числа молекул. Нижче наведені значення хр при різних температурах н тиску 0,1 МПа для газу, що містить 7% S02, 11% 02 і 82% N2:

Таблиця 2. Залежність ступеня перетворення від температури

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

Рівноважна ступінь перетворення залежить від співвідношення SO2 і О2 в газі, яке в свою чергу залежить від виду пекучого сировини і кількості повітря, що подається. Чим більше введено повітря, тим менше S02 і більше 02 міститься в газовій суміші і, отже, тим вище рівноважна ступінь перетворення.

Таблиця 3. Залежність рівноважної ступеня перетворення від тиску

	Хр * 100 при тиску (в МПа)
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

Таблиця 4. Залежність рівноважної ступеня перетворення хр від складу газової суміші (при 475 ° С і тиску 0,1 МПа)

		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 Швидкість реакції S02 в S03

У виробничих умовах істотне значення має швидкість окислення S02.

Швидкість процесу окислення S02 в S03 на ванадієвої каталізаторі (в нерухомому шарі) виражається рівнянням

(26)

де x-ступінь перетворення, частки одиниці; τ - час контакту, с; а-початкова концентрація SOa, частки одиниці; хр - рівноважна ступінь перетворення, частки; b - початкова концентрація кисню, частки; Т-температура, К; Р - загальний тиск, Па; Кр - константа рівноваги [рівняння (6-4)], Па-0,5; k - константа швидкості реакції, з-1-Па-1:

(28)

k0 - коефіцієнт; E-енергія активації, Дж / моль;

Енергія активації реакції окислення оксиду сірки (IV) киснем в оксид сірки (VI) досить велика. Тому, за відсутності каталізатора реакція окислення навіть при високій температурі практично не йде. Застосування каталізатора дозволяє знизити енергію активації і збільшити швидкість окислення.

3 Окислення S02 на каталізаторі в киплячому шарі

У киплячому шарі відбувається досить інтенсивне перемішування газу з частинками каталізатора, в результаті чого температура і склад газу практично однакові у всьому обсязі каталізатора. При цьому значно збільшується швидкість зовнішньої дифузії S02 і О2 до поверхні каталізатора.

Гідравлічний опір киплячого шару не залежать від розміру зерен, тому для каталітичного окислення S02 в киплячому шарі застосовуються дуже дрібні сферичні гранули (радіус 0,5-2 мм), що забезпечує практично повне використання внутрішньої поверхні каталізатора.

Кінетика процесу окислення діоксиду сірки в підвішеному шарі каталізатора в значній мірі визначається гідродинамічними факторами, так як крім інтенсивного радіального і осьового перемішування можливий проскакування газу в вигляді бульбашок. Врахувати всі фактори дуже важко. Однак дослідно-промислові та промислові випробування показують, що в реакторах великого діаметра досягаються умови повного перемішування. Тому швидкість окислення S02 в цьому випадку можна прийняти однаковою у всіх точках киплячого шару і, отже, розрахункове рівняння (6-19) можна уявити в такому вигляді:

(29)

Де x - ступінь перетворення на виході газу з киплячого шару (вона така ж у всьому шарі каталізатора)

Залежність Хр від температури, тиску і вмісту оксиду сірки (IV) в випалювальному газі представлена \u200b\u200bна рис. 1.

Мал. 1. Залежність рівноважної ступеня перетворення оксиду сірки (IV) в оксид сірки (VI) від температури (А), тиску (Б) і вмісту оксиду сірки (IV) в газі (В).

Для газу, одержуваного випаленням колчедана і спалюванням сірки в повітрі, досягнення ступеня перетворення більше 98% недоцільно, так як це пов'язано з різким збільшенням кількості каталізатора. Тим часом при високій продуктивності сірчанокислотних установок (що будуються в даний час) і ступеня перетворення 98% санітарна норма змісту S02 в атмосфері може бути досягнута тільки в разі спорудження дуже високою (і тому дорогий) труби для газів, що відходять або при проведенні додаткової санітарної очистки газів, що відходять від S02- Наприклад, при продуктивності установки 5000 т / добу кількість SO2, що викидається в атмосферу (в одній точці), складає 100 т / добу (в перерахунку на H2S04).

Для збільшення кінцевої ступеня перетворення S02 застосовують подвійне контактування (ДК). Сутність його полягає в тому, що окислення S02 (контактування) ведуть в дві стадії, на першій стадії забезпечується ступінь перетворення 90%. Потім з реакційної суміші виділяють S03, після чого проводять другу стадію контактування, в якій досягається ж \u003d 95% від залишку S02; загальна ступінь перетворення становить 99,5%.

Реакція окислення S02 оборотна, тому загальна швидкість процесу W виражається як:

де, - швидкості прямої і зворотної реакцій; , -Константи швидкості прямої і зворотної реакцій; CSO2, CO2, CSO3 - концентрації в газі SО2, О2, SО3; l, m, n-порядок відповідної реакції.

З рівняння (30) випливає, що якщо SО3 виводиться з реакційної суміші після першої стадії контактування, то перед другою стадією CSO3 \u003d 0 і r2 \u003d 0. Отже, швидкість процесу збільшується. В цьому випадку кінцева ступінь перетворення виражається рівнянням

(31)

де x1, x2, хп- ступеня перетворення на першій, другій (від залишку після першого ступеня) і на кінцевій стадіях, частки.

Таким чином, хп \u003d 0,9+ (1-0,9) 0,95 \u003d 0,995.

Протиріччя між кінетикою і термодинаміки процесу окислення оксиду сірки (IV) досить успішно знімається конструкцією і температурним режимом роботи контактного апарату. Це досягається розбивкою процесу на стадії, кожна з яких відповідає оптимальним умовам процесу контактування.

Таблиця 5. Ступінь перетворення на кожному ступені контактного апарату

3 ТЕХНОЛОГІЯ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

3.1 Сировина для технології

Вихідними реагентами для отримання сірчаної кислоти можуть бути елементна сірка і сірковмісні сполуки, з яких можна отримати або сірку, або діоксид сірки. Такими сполуками є сульфіди заліза, сульфіди кольорових металів (міді, цинку та ін.), Сірководень і ряд інших сірчистих сполук.

Традиційно основні джерела сировини - сірка і залізний (сірчаний) колчедан. Поступово частка колчедану як сировинного джерела зменшується, що пов'язано і з великими транспортними витратами на його транспортування (крім сірки в ньому досить велика частка інших компонентів), і з неможливістю позбутися відходу - недогарка. Значне місце в сировинному балансі виробництва сірчаної кислоти займають гази кольорової металургії, що містять діоксид сірки.

Для захисту навколишнього середовища у всьому світі приймаються заходи по використанню відходів промисловості, що містять сірку. В атмосферу з газами, що відходять теплових електростанції і металургійних заводів викидається діоксиду сірки значно більше, ніж застосовується для виробництва сірчаної кислоти. Наприклад, в 1980-х голах світове споживання сірки становило приблизно 65 млн т / рік, а втрачалося 50, з газами, що відходять (в перерахунку на сірку) почт 100 млн т. У той же час через низьку концентрації SO2, в таких відхідних газах їх переробка поки що не завжди здійсненна.

Залізний колчедан

Природний залізний колчедан являє собою складну породу, що складається з сульфіду заліза FeS2, сульфідів інших металів (міді, цинку, свинцю, нікелю, кобальту та ін.), Карбонатів металів і порожньої породи. На території РФ існують поклади колчедана, на Уралі і Кавказі, де його добувають в рудниках у вигляді рядового колчедана.

Процес підготовки рядового колчедана до виробництва має на меті вилучення з нього цінних кольорових металів і підвищення концентрації дисульфіду заліза. Збільшення вмісту дисульфіду заліза в сировину шляхом флотації колчедана, а також збагачення повітря киснем підвищують рушійну силу процесу випалу.

За фізико-хімічними показниками флотационний сірчаний колчедан повинен відповідати нормам, зазначеним у табл.6.

Таблиця 6

Найменування показників	Норми для марок
1. Зовнішній вигляд	Сипучий порошок Не допускаються сторонні включення (шматки породи, руди, дерева, бетону, металу та ін.)
3. Сумарний вміст свинцю і цинку,%, не більше	Не нормується
7. Масова частка хлору,%, не більше

Сірка знаходиться в природі у формі сульфідів металів і сульфатів металів, входить до складу кам'яного вугілля, нафти, природного і попутного газів. Близько 50% видобутої сірки використовується для виробництва сірчаної кислоти.

Елементарна сірка може бути отримана з сірчаних руд або з газів, що містять сірководень або оксид сірки SO2. Відповідно до цього розрізняють сірку самородную і сірку газову (комовую).

Термічний метод отримання сірки з самородні руд полягати в її виплавлення за допомогою водяної пари і очищення сирої сірки перегонкою. Отримання газової сірки із сірководню, що витягується при очищенні горючих і технологічних газів, засноване на процесі неповного окислення його над твердим каталізатором:

H2S + O2 \u003d 2H2O + S2 (32)

Значні кількості сірки можуть бути отримані з продуктів мідеплавильного виробництва, що містять різні сполуки сірки. При цьому в процесі плавки протікають реакції, що призводять до утворення елементарної сірки:

2FeS2 \u003d 2FeS + S2 (33) + С \u003d S + СО2 (34)

За фізико-хімічними показниками технічна сірка повинна відповідати нормам, зазначеним у таблиці 7

Таблиця 7

найменування показника
1. Масова частка сірки,%, не менше
2. Масова частка золи,%. не більше
3. Масова частка органічних речовин,%, не більше
4. Масова частка кислот в перерахунку на сірчану кислоту,%, не більше
5. Масова частка миш'яку,%, не більше
6. Масова частка селену,%, нe більш
7. Масова частка води,%, не більше
8. Механічні забруднення (папір, дерево, пісок та ін.)	Не допускається

3.2 Технологічна схема виробництва сірчаної кислоти і її опис

Найбільша кількість установок з виробництва сірчаної кислоти використовує в якості сировини сірку. Сірка ниже побічним продуктом переробки природного газу і деяких інших промислових газів (генераторного, газон нафтопереробки). Такі гази завжди містять якусь кількість сірчистих сполук. Спалювання неочищеного від сірки природного газу призведе до забруднення навколишнього середовища оксидами сірки. Тому сірчисті з'єднання зазвичай спочатку видаляють і вигляді сірководню, який потім частково спалюють до SO2, після чого суміш сірководню і діоксиду сірки взаємодіє на шарі бокситу при 270-300 ° С, перетворюючись в результаті цієї взаємодії в S і Н2О. Отримана таким чином сірка називається «газової». Крім «газової», в якості сировини може використовуватися самородна сірка.

Сірка як сировину для виробництва сірчаної кислоти має ряд переваг. По-перше, вона на відміну від сірчаного колчедану, майже не містить домішок, які могли б представляти собою каталітичні отрути на стадії контактного окислення діоксиду сірки, наприклад, сполук миш'яку. По-друге, при її спалюванні не утворюється твердих та інших відходів, які вимагали б складування або пошуку методів їх подальшої переробки (при випалюванні колчедану на 1 т вихідного колчедана утворюється практично стільки ж твердого відходу - недогарка). По-третє, сірку значно дешевше транспортувати, ніж колчедан, так як це концентроване сировину.

Розглянемо "коротку" схему отримання сірчаної кислоти з сірки методом ДКДА (рис. 2).

Мал. 2. Схема виробництва сірчаної кислоти з сірки по методу подвійного контактування і подвійний абсорбції:

Піч для спалювання сірки; 2 - котел-утилізатор; 3 -економайзер 4 - пускова топка: 5. 6 - теплообмінники пусковий топки. 7 - контактний апарат: 8 - теплообмінники 9 - сушильна вежа. 10, 11 - перший і другий моногідрат абсорбери. 12 - збірники кислоти: 13 - вихлопна труба.

Розплавлену сірку пропускають через сітчасті фільтри для очищення від можливих механічних домішок (сірка плавиться при температурі. Трохи вище 100 ºС, тому такий спосіб її очищення найбільш простий) і направляють в піч 1, в яку в якості окислювача подають повітря, попередньо осушене продукционной сірчаною кислотою в сушильній башті 9. Вихід з печі випалювальних газ охолоджують в котлі-утилізатори 2 з 1100-1200 ºС до 440-450 ºС і направляють з цієї температурою, що дорівнює температурі запалювання промислових каталізаторів на основі пентоксіда ванадію, на перший шар полично-контактного апарату 7 .

Температурний режим, необхідний для наближення робочої лінії процесу до лінії оптимальних температур, регулюється пропусканням потоків частково вступило в реакцію обжигового газу через теплообмінники 8, де відбувається його охолодження нагріваються потоками газу після абсорбції (або осушеного повітря). Після третього ступеня контактування випалювальних газ охолоджують в теплообмінниках 8 і направляють в проміжний моногідрат абсорбер 10, зрошувану циркулюючої через збірник кислоти 12 сірчаною кислотою з концентрацією, близькою до 98,3%. Після вилучення в абсорбере 10 триоксида сірки і досягнутого внаслідок цього відхилення від майже досягнутого рівноваги газ знову нагрівають до температури запалювання в теплообмінниках 8 і направляють на четверту сходинку контактування.

В даній схемі для охолодження газу після четвертої ступені та додаткового змішування рівноваги до нього додають частину осушенного повітря. Прореагували в контактом апараті гази пропускають для охолодження через економайзер 3 і направляють в заключний 11 моногідрат абсорбер 11, з якого не містять оксидів сірки гази викидають через вихлопну трубу 13 в атмосферу.

Для пуску установки (виведення її на заданий технологічний, зокрема температурний, режим) передбачені пускова топка 4 і теплообмінники пусковий топки 5 і 6. Ці апарати відключаються після виведення установки в робочий режим.

3 Відходи в технології сірчаної кислоти і способи їх утилізації

При виробництві сірчаної кислоти в атмосферне повітря внаслідок негерметичності обладнання та неповноти перетворення діоксиду сірки в сірчаний ангідрид викидаються значні кількості оксидів сірки. Наприклад, при одинарному контактуванні ступінь перетворення SO2 в SO3 досягає 98% і вміст діоксиду сірки в газах перевищує допустимі норми викиду в атмосферу в 5 і більше разів. Тому для таких систем передбачаються спеціальні установки очищення газів, що відходять. Отримання сірчаної кислоти методом подвійного контактування забезпечує конверсію до 99,8%, при цьому викиди SO2 в атмосферу знижуються в 2 - 3 рази в порівнянні з одностадійним контактуванням і ніякої додаткової очистки газу не потрібно. Продуктивність системи збільшується на 20-25%, підвищується коефіцієнт використання сировини.

Неорганізовані викиди азрозолей сірчаної кислоти від олеумним установок складають від 0,5 до 5 кг / т готової продукції.

Для очищення газів, що відходять сірчанокислотного виробництва найбільш широко використовуються аміачні способи: аміачно-сульфатний з отриманням товарного сульфату амонію або його розчинів і аміачно-циклічний з отриманням 100% -ного діоксиду сірки та товарного бисульфита амонію. Зазначені способи очищення газів дозволяють утилізувати діоксид сірки і одночасно отримати цінні продукти. Таким чином, виробництво сірчаної кислоти поступово стає безвідходним. В даний час забруднення повітря зазвичай вловлюють за допомогою одного з таких методів:

Модифікація технологічного процесу з метою запобігання або мінімізації утворення забруднюючої продукту.

· Встановлення нових більш ефективних апаратів.

· Електрофільтри, циклони, промивні башти і т.д.

· Використання хімічних або фізичних процесів, наприклад адсорбції, абсорбції, дожигания, подвійного контактування, каталітичного знешкодження і т.д.

· Конструктивні рішення, наприклад подвійні, а не одинарні затвори, закриті вентильні системи, що вловлюють викиди.

· Конструкція установки повинна забезпечувати надійну і безпечну роботу апаратів, можливість огляду і очищення, промивання, продування і ремонту, а також проведення необхідних випробувань.

· Трубопроводи, балони, цистерни фарбують в кольори, відповідні їх вмісту, і постачають написом з найменуванням зберігається або транспортується речовини. Для спостереження за режимом процесу виробництва сірчаної кислоти встановлюються засоби автоматичного контролю.

При отриманні діоксиду сірки з сірчаного колчедану утворюється піритні недогарок. Піритні недогарки складаються головним чином із заліза (40-63%) з невеликими домішками сірки (1-2%), міді (0,33-0,47%), цинку (0,42-1,35%), свинцю ( 0,32-0,58%), дорогоцінних (10-20 г / т) та інших металів.

Виходить з обпалювальної печі газ забруднений Огаркова пилом та іншими домішками. Концентрація пилу в діоксиді сірки в залежності від конструкції печей, якості та ступеня помелу сировини становить від 1 до 200 г / м3. Обсяг випалювальних газів становить сотні тисяч кубометрів на добу. Перед переробкою ці гази очищають в циклонах і сухих (Агаркових) електрофільтрах до залишкового вмісту пилу близько 0,1 г / м3. Пічні гази піддають додатковому очищенню шляхом послідовної промивки охолодженої 60-75% -й (в порожнистих баштах) і 25-40% -й (в насадок вежах) сірчаною кислотою з улавливанием утворюється туману в мокрих електрофільтрах. Процес додаткової очистки пічних газів від пилу супроводжується утворенням шламів, що накопичуються в апаратурі промивного відділення і мокрих електрофільтрах.

Таким чином, твердими відходами виробництва сірчаної кислоти з сірчаного колчедану є піритні недогарки, пил циклонів і сухих електрофільтрів, шлами промивних веж, що збираються в відстійниках, збірниках і холодильниках кислоти, і шлами мокрих електрофільтрів.

При випалюванні сірчаного колчедану відходи піритових огірків становлять ~ 70% від маси колчедану. На 1 т виробленої кислоти вихід недогарка в кращому випадку становить 0,55 т. Так як сировиною для отримання сірчаної кислоти поряд з сірчаним колчеданом, який видобувається спеціально для цієї мети, є відходи, що утворюються при збагаченні сульфідних руд флотаційним методом і відходи, що утворюються при збагаченні кам'яного вугілля, то розрізняють три види піритових огірків (недогарки з колчеданов, недогарки з флотаційних хвостів збагачення сульфідних руд, углисті недогарки), що значно відрізняються один від одного як за хімічним складом так і за фізичними характеристиками. Недогарки перших двох типів відрізняються значним вмістом міді, цинку, срібла, золота та інших металів.

Утилізація піритових огірків можлива за кількома напрямками: для вилучення кольорових металів і виробництва чавуну і сталі, в цементній і скляній промисловості, в сільському господарстві та ін.

4 Гранично-допустимі концентрації газів, парів і пилу у виробництві сірчаної кислоти

речовини	У повітрі робочої зони виробничих приміщень, мг / м3	В атмосферному повітрі населених місць
		максимальна разова, мг / м3	середньодобова, мг / м3
Мінеральна і рослинна пил, яка не містить SiO2 і ток сических речовин
Миш'яковий і мишьяковістийангідріди
миш'яковистий водень
Оксиди азоту (в перерахунку наN2O3)
Оксид вуглецю
Пил цементу, глин, мінералів і їх сумішей, що не містить вільної SiO2
Пил пентоксіда ванадію
ртуть металева
Свинець і його неорганічні сполуки
селен аморфний
селенистий ангідрид
Сірчана кислота, сірчаний ангідрид
сірчистий ангідрид
сірководень
фосфорний водень
фтористий водень
Хлористий водень і соляна кислота (в перерахунку на НС1)

КОНСТРУКЦІЯ ОСНОВНОГО АПАРАТУ

В абсорбера сірчана кислота витягує з газової суміші тільки триоксид сірки, інша частина газу, пройшовши абсорбери, видаляється в атмосферу. Зазвичай SO3 поглинається в двох послідовно з'єднаних абсорбера: в першому - олеумним і в другому - моногідрат.

Основний показник роботи абсорбційного відділення - повнота абсорбції SO3; при оптимальному режимі моногідрат абсорбера гази практично прозорі, в них містяться лише сліди сірчаної кислоти. При концентрації кислоти, що зрошує моногідрат абсорбер, менш і більш 98,3% H2 SO4 утворюється туман і гази стають видимими. У моногідрат абсорбере туман утворюється також при підвищеній вологості газу. Зазвичай в газі після сушильних веж залишається 0,01% водяної пари. Оскільки в газі після контактного апарата міститься велика кількість SO3, то при охолодженні газу пари води повністю перетворюються в пари H2SO4, концентрація яких складає також 0,01%, або 0,437 г / м3.

Пари сірчаної кислоти конденсуються на поверхні насадки абсорбера. При дуже низькій температурі орошающей кислоти або при підвищеній вологості газу (вміст сірчаної кислоти в газі більш 0,437 г / м3) частина парів сірчаної кислоти конденсується в обсязі з утворенням туману, яка не осідає в абсорбера і викидається в атмосферу.

При випуску товарної продукції у вигляді технічної контактної кислоти її зазвичай виводять з сушильних веж. Для цього в одній з сушильних веж підтримують концентрацію кислоти, відповідну стандартним вимогам на контактну технічну сірчану кислоту, і в міру накопичення її передають зі збірки на склад. У таких випадках в абсорбційному відділенні (де відбувається розведення) виділяється значно більше тепла, ніж при випуску олеума, оскільки моногідрат доводиться розбавляти водою.

1
олеумний абсорбер

Мал. 3 Конструкція олеумним абсорбера

Сталева обичайка; 2 - люки; 3 - огорожу на кришці; 4 - труба для подачі киць-лоти; 5 - напірний бачок; 6 - тяга для підвіски плит; 7 - плита сталева зі стаканчиками для розподілу кислоти; 8 - насадка (знизу по дна ряду кілець 150x150, 120X120, 100х100, 80X80 мм, зверху 143 ряду кілець 50x50 мм); 9 - решітка; 10 - стійка (сталева труба); 11 - сталева сітка з кислототривкої обмазкой: 12 - днище (кислототривкий цегла); 13 - опорні балки; 14 - газова коробка.

На старих заводах стінки абсорбера футеровані кислототривким цеглою, а решітка змонтована з андезитових або інших кислототривких плит. На нових контактних заводах сталеві стінки олеумним абсорбера НЕ футеровані, решітка змонтована із сталевих балок.

Для рівномірного розподілу кислоти по насадці абсорбера застосовуються різні пристрої і пристосування - сталеві плити, в які вставлені сталеві або порцелянові трубки, розподільні жолоби, розпилювачі та ін. На нових контактних заводах встановлюють сталеві розподільники кислоти, по конструкції аналогічні пристроїв для розподілу сушильної кислоти. Оскільки навіть для випуску всієї продукції у вигляді олеума тільки 1/3 триоксида сірки повинна поглинатися в олеумним абсорбере, поверхнязіткнення в ньому газу з зрошує олеумом може бути невеликою, внаслідок чого на деяких заводах встановлюють олеумним абсорбери без насадки. Необхідна поверхню зіткнення газу з рідиною створюється шляхом розбризкування олеума.

Розміри олеумним абсорбера і кількість олеума, що подається на зрошення, залежить від продуктивності кислотною системи. Зазвичай на 1 т / год продукції потрібно поверхню насадки в абсорбере від 600 до 1000 м2 при швидкості газу в насадці до 1 м / с і щільності зрошення 10-12 м3 / м2 перетину олеумним абсорбера.

2 моногідрат абсорбер

Моногідрат абсорбер зрошується 98,3% -ної сірчаної кислотою. У абсорбере кислота поглинає SО3 і концентрація її підвищується. У збірнику моногідрату кислота розбавляється водою або сушильної кислотою до початкової концентрації і через холодильник знову надходить на зрошення моногідрат абсорбера; щільність зрошення становить близько 20м3 / (м2 * год).

Мал. 4 Конструкція моногідрат абсорбера

Сталева обичайка: 2 - кислототривкий цегла; 3 - азбест; 4 - люки; 5 - тяги для підвіски плити; 6 - напірний бачок; 7 - труба для подачі кислоти; 8 - огорожу на кришці; 9 - кришка; 10 - розподільник кислоти по плиті; 11 - оглядове вікно; 12 - насадка (знизу по два ряди кілець 150 X 150. 120х 120. 100x100 80X 80мм, вище 144 ряду кілець 60X 50 мм, зверху кільця 80х80 мм навалом); 13 - газова коробка; 14 - сталева опорна балка; 15- опорна конструкція з цегляними арками; 16 - цегляна решітка.

На деяких установках олеумний абсорбер підключений до моногідрат абсорберу в шунт. У цьому випадку газ після ангідридового холодильника розділяється на два потоки, один з яких направляється безпосередньо в моногідрат абсорбер, а другий спочатку надходить в олеумний абсорбер, а з нього в моногідрат. Така схема дозволяє включати в роботу олеумний абсорбер тільки в тих випадках, коли необхідно випускати олеум.

Пропонується інша конструкція абсорбційної вежі, яка включає в себе (рис5): футерований кислототривким цеглою корпус (1), тангенциально виконаний вхідний патрубок для введення газової або повітряної суміші (2), викладену з кислототривкої цегли циліндричну газорозподільну решітку (3), що має наскрізні канали різної довжини для проходу газу на кожному її рівні. На газорозподільній решітці викладений з кислототривкої цегли циліндричний корпус такого ж діаметру (4). Корпус вежі заповнений насадкою (5) і забезпечений кіслотораспределітельним пристроєм (6).

Абсорбційна вежа працює наступним чином:

Газова суміш або повітря надходить через вхідний тангенциально виконаний патрубок (2) в кільцевий простір між корпусом (1) і внутрішнім, викладеним з кислототривкої цегли, циліндричним корпусом (4) на газорозподільній решітці (3), розподіляється по всьому периметру кільцевого простору і рівномірно надходить через газові канали газорозподільної решітки на насадку абсорбційної вежі (5), на якій відбуваються теплообмінні та массообменниє процеси. Насадка зрошується концентрованої сірчаної кислотою через кіслотораспределітельние пристрої (6)

Для системи потужністю 120 т на добу абсорбери встановлюються діаметром 3,3 м. Розподіл орошающей кислоти виробляється за допомогою системи сталевих або чавунних жолобів, розташованих під кришкою абсорбера. Висота олеумним абсорбера 12 м, а моногідрат - 13,5 м.

Схеми абсорбційних відділень на заводах мало відрізняються один від одного, подібні також застосовуються технологічні режими. Нижче наведені приблизні норми технологічного режиму абсорбційного відділення на одному з контактних заводів:

Температура на виході з абсорбера, ° С, не більше олеумним ...................................... .................................................. ................. 60

моногідрат ................................................. ......................................... 60

Концентрація орошающей кислоти в абсорбере

в олеумним,% SO3 (своб) .......................................... ........................... 20 ± 1

в моногідрат,% H2SO4 ............................................. ............... 98,6 ± 0,2

Ступінь абсорбції,%, не менше ........................................... ............ 99,95

3 Технологічні характеристики абсорберов

Продуктивність заводу, т / год

H2S04 ........................................................................... .10

Ступінь перетворення х ............................................................... 0,98 Повнота поглинання SO3

в олеумним абсорбере y ...................................................... .0,5

загальна z .............................................................................. ..0,9995

концентрація

олеума, зрошуваних олеумний абсорбер З,% SО3 (своб) ... 20

моногідрату Див,% H2SO4 ................................. 98

сушильної кислоти Сп,% H2SO4 ......... .... ................................. 93

Витрата обжигового газу, м3 / год ........................................... 26820

в тому числі:

so2 .............................................................................. 2350

О2 ... .............................................................................. .2220

N2 ........................................................................... ... 21460

пари Н2О ............................................................... ... ...... 660

SO3 ................................................................................. 130

Барометричний тиск Р, Па .................................... ..1.01 * 105

Розрідження перед сушильної вежею Pp, Па ........................, 9 * 103

Температура газу на вході в сушильну, ° С ..................... .32

Тиск водяної пари в цьому газі РН2O, Па .................. .4,75 * 103

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ТЕХНОЛОГІЇ СІРЧАНОЇ КИСЛОТИ

Собівартість сірчаної кислоти істотно залежить від виду сировини, що переробляється, так як вартість сірки в різному сировину неоднакова. Наприклад, вартість 1 т сірки в колчедане в 2 рази нижче, ніж в природному сере; вартість сірки в газах металургійної промисловості взагалі не враховується.

Вплив типу сировини на собівартість позначається також в тому, що технологічна схема і її апаратурнеоформлення різні при роботі на різному сировину. Так, при використанні природного сірки відпадає необхідність промивання газу, а при спалюванні сірководню не потрібні промивка і осушення газу, завдяки чому зменшуються витрати на переробку сировини. Собівартість сірчаної кислоти залежить і від багатьох інших чинників: віддаленість сірчанокислотного заводу від джерел сировини, вартості води, електроенергії та ін.

Зі збільшенням продуктивності кислотною системи собівартість продукції знижується, так як при цьому зменшуються амортизаційні витрати, підвищується продуктивність праці, знижуються витрати на утримання обладнання і т. Д. Собівартість сірчаної кислоти знижується також при збільшенні інтенсивності апаратури.

Важливим показником процесу виробництва сірчаної кислоти є вартість переробки сировини, в неї включаються всі витрати за винятком вартості сировини. Вартість переробки безперервно знижується в міру вдосконалення технологічної схеми виробництва, поліпшення її апаратурного оформлення, зниження видаткових коефіцієнтів, збільшення продуктивності системи і т. Д. Вартість переработкі- основний показник, що характеризує технічну оснащеність і організацію виробництва.

Таблиця 8. Середні витратні коефіцієнти у виробництві контактної сірчаної кислоти в залежності від виду застосовуваного сировини (на 1 кг H2S04)

Таблиця 9. Витратні коефіцієнти для виробництва 1 т сірчаної кислоти з чистої сірки методом ДК-ДА

ВИСНОВКИ

В даному рефераті були розглянуті фізичні, хімічні властивості сірчаної кислоти. Вивчено основні сфери її застосування. Наведено існуючі методи отримання кислоти. Виявлено, що найбільш ефективним методом отримання сірчаної кислоти є метод подвійного контактіровнія і подвійний абсорбції. Наведено необхідні довідкові дані. При отриманні обжигового газу шляхом спалювання сірки відпадає необхідність очищення від домішок, на відміну від спалювання залізного колчедану. В даний час триває розробка ефективних каталізаторів для отримання триоксида сірки з максимальним ступенем перетворення, а також розробка установок для отримання олеума з метою запобігання викидів, які не відповідають нормам ГДК і ПДВ. З іншого боку, незалежно від виду серосодержащего сировини, доцільно застосовувати відходи кислотного виробництва в інших виробництвах (наприклад, недогарки колчедана в металургії). Оскільки запаси сірки і піриту вичерпуються, отримання сировини для кислоти з газів, що відходять теж вирішує екологічну проблему. Таким чином, технологія сірчаної кислоти прагне до безвідходного виробництва.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Амелін А. Г., Технологія сірчаної кислоти, 2 вид., М., 1983.- 360 c.

ГОСТ 2184-77 Кислота сірчана технічна. Технічні умови

ГОСТ 667-73 Кислота сірчана акумуляторна. Технічні умови

4. Мельников Е.Я, Салтанова В.П., Наумова А.М., Блінова Ж.С. Технологія неорганічних речовин і мінеральних добрив. Підручник для технікумів. М .: Хімія, 1983. - 432 с.

5. Боресков Г.К. Каталіз у виробництві сірчаної кислоти М.-Л .: Госхіміздат, 1954. - 348 с.

Патент РФ №94025148 / 04 Добкіна Е.И .; Кузнєцова С.М .; Ларіонов А.М. Каталізатор для окислення діоксиду сірки // патент Росії №2080176, 27.05.1997

ГОСТ 444-75 Колчедан сірчаний флотационний. Технічні умови

8. ГОСТ 127.1-93. Сірка технічна. Технічні умови

Кутєпов А.М., Бондарева Т.І., Беренгартен М.Г. Загальна хімічна технологія. 3-е изд. Учеб. для вузів. - 3-е изд., Перераб. - М .: Академкнига, 2004. - 528 с .: іл.

10. О.А. Федяєва Промислова екологія . Конспект лекцій. - Омськ: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.

Довідник сернокислотчика / Під. ред. К.М. Малина. - М .: Хімія, 1971.

12. Сиромятников В.Д. , Ігін В.В. , Філатов Ю.В., Сущев В.С. , Голоус В.І. Патент RU 2240976 Абсорбційна вежа.

13. Соколовський А.А., Яшке Є.В. Технологія мінеральних добрив і кислот. - М .: Хімія, 1979. - 384 с.

14. Реферативний журнал «Хімія».

Триоксид сірки, як правило, має вигляд безбарвної рідини. Він також може існувати у вигляді льоду, волокнистих кристалів або газу. Коли триоксид сірки піддається впливу повітря, починає виділятися білий дим. Він є складовим елементом такого хімічно активної речовини, як концентрована сірчана кислота. Це прозора, безбарвна, масляниста і вельми агресивна рідина. Вона використовується у виробництві добрив, вибухових речовин, інших кислот, в нафтовій промисловості, в свинцево-кислотних акумуляторних батареях в автомобілях.

Концентрована сірчана кислота: властивості

Сірчана кислота добре розчиняється у воді, має корозійним впливом на метали і тканини, при контакті обугливает деревину і більшість інших органічних речовин. В результаті тривалого впливу низької концентрації речовини або короткостроковому впливі високої можуть мати місце несприятливі наслідки для здоров'я від вдихання.

Концентрована сірчана кислота використовується для виготовлення добрив та інших хімікатів, в переробці нафти, у виробництві чавуну і сталі і для багатьох інших цілей. Оскільки вона має досить високу температуру кипіння, вона може бути використана для випуску більш летких кислот з їх солей. Концентрована сірчана кислота має сильну гігроскопічним властивістю. Її іноді використовують в якості сушильного агента для дегідратації (видалення води хімічним методом) багатьох з'єднань, наприклад, вуглеводів.

Реакції сірчаної кислоти

Концентрована сірчана кислота незвичайним чином реагує на цукор, залишаючи за собою ламку губчасту чорну масу з вуглецю. Подібна реакція спостерігається при впливі на шкіру, целюлозу та інші рослинні і тваринні волокна. Коли концентрована кислота змішується з водою, виділяється велика кількість тепла, достатнє для миттєвого кип'ятіння. Для розведення її слід додавати повільно в холодну воду при постійному помішуванні, щоб обмежити накопичення тепла. Сірчана кислота реагує з рідиною, утворюючи гідрати з різко вираженими властивостями.

Фізичні характеристики

Рідина без кольору і запаху в розбавленому розчині має кислий смак. Сірчана кислота є екстремально агресивною при впливі на шкіру і все тканини організму, при безпосередньому контакті викликає сильні опіки. У чистому вигляді H 2 SO4 не є провідником електрики, однак ситуація змінюється в протилежну сторону з додаванням води.

Деякі властивості полягає в тому, що молекулярна маса становить 98.08. Температура кипіння становить 327 градусів Цельсія, плавлення -2 градуси Цельсія. Сірчана кислота є сильною мінеральної кислотою і одним з головних продуктів хімічної промисловості з огляду на її широкого комерційного застосування. Вона утворюється природним чином в результаті окислення сульфідних матеріалів, таких як сульфід заліза.

Хімічні властивості сірчаної кислоти (H 2 SO4) проявляються в різних хімічних реакціях:

1. При взаємодії з лугами утворюються два ряди солей, в тому числі сульфати.
2. Реагує з карбонатами і гідрокарбонатами з утворенням солей і вуглекислого газу (СО 2).
3. На метали вона впливає по-різному, в залежності від температури і ступеня розведення. Холодна і розбавлена \u200b\u200bдає вихід водню, гаряча і концентрована дає викиди SO 2.
4. На триоксид сірки (SO 3) і воду (Н 2 О) розкладається при кип'ятінні розчин H 2 SO4 (концентрована сірчана кислота). Хімічні властивості включають також роль сильного окислювача.

Пожежна небезпека

Сірчана кислота має високу реакційною здатністю до займання дрібнодисперсних горючих матеріалів при контакті. При нагріванні починають виділятися високотоксичні гази. Вона є вибухонебезпечною і несумісною з величезною кількістю речовин. При підвищених температурах і тиску можуть відбуватися досить агресивні хімічні зміни і деформації. Може бурхливо реагувати з водою і іншими рідинами, приводячи до розбризкування.

Небезпека для здоров'я

Сірчана кислота роз'їдає все тканини організму. Вдихання парів може призвести до серйозних пошкоджень легенів. Поразка слизової очей може призвести до повної втрати зору. Контакт зі шкірою може викликати важкі некрози. Навіть кілька крапель можуть бути фатальними, якщо кислота отримує доступ до трахеї. Хронічний вплив може викликати трахеобронхит, стоматит, кон'юнктивіт, гастрит. Можуть виникнути перфорації шлунка і перитоніт, супроводжувані циркуляторних колапсом. Сірчана кислота є дуже їдким речовиною, з яким слід звертатися з особливою обережністю. Ознаки та симптоми при впливі можуть бути важкими і включають слинотеча, сильну спрагу, утруднення ковтання, біль, шок і опіки. Блювотні маси, як правило, мають колір меленої кави. Гостре інгаляційне вплив може привести до чхання, осиплості голосу, задухи, ларингіту, задишки, подразнення дихальних шляхів і болю в грудях. Кровотечі з носа і ясен, набряк легенів, хронічний бронхіт і пневмонія також можуть виникнути. Вплив на шкіру може призвести до серйозних больовим опіків і дерматиту.

Перша допомога

1. Помістити постраждалих на свіже повітря. Співробітники екстрених служб повинні уникати при цьому впливу сірчаної кислоти.
2. Оцінити життєві показники, включаючи пульс і частоту дихання. Якщо пульс не виявляється, провести реанімаційні заходи в залежності від отриманих додаткових травм. Якщо дихання є і утруднене, забезпечити респіраторну підтримку.
3. Зняти забруднений одяг якомога швидше.
4. У разі потрапляння в очі промивати теплою водою принаймні 15 хвилин, на шкіру - промити водою з милом.
5. При вдиханні отруйних парів потрібно прополоскати рот великою кількістю води, пити і самостійно викликати блювоту забороняється.
6. Доставити постраждалих до лікувального закладу.