Producția de acid sulfuric

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 28 februarie 2020; verificările necesită 13 modificări .

Producția de acid sulfuric  este procesul de obținere a acidului sulfuric din materii prime la scară industrială.

Istorie

În ciuda faptului că acidul sulfuric este cunoscut de mult timp, la început a fost obținut prin distilare uscată - descompunerea termică a vitriolului , așa că a fost numit „ulei de vitriol”. În cantități industriale, a început să fie produs relativ recent.

Principalii pași în producerea acidului sulfuric includ:

  1. Arderea sau prăjirea materiilor prime în oxigen pentru a produce SO2
  2. Purificarea impurităților gazoase
  3. Oxidarea SO2 la SO3 _ _
  4. Absorbția SO 3 de către apă.

Metoda camerei

Din secolul al XIV-lea, acidul sulfuric a fost produs prin așa-numita metodă „cameră”, care se baza pe reacția de ardere în aer a unui amestec de sulf și azotat de potasiu , descris de alchimistul Valentin . Procesul a fost realizat în camere căptușite cu plumb , insolubil în acid sulfuric. Produsele de ardere au fost oxizi de azot , săruri de potasiu și SO3 . Acesta din urmă a fost absorbit de apa din cameră. În acest fel, a fost posibil să se obțină acid cu o putere mică, care a fost concentrat prin metode cunoscute.

În funcție de raportul dintre reactivi, s-a obținut o compoziție diferită a reziduului solid. Una dintre schemele de obținere a acidului sulfuric de cameră, care consumă cel mai mult azotat de potasiu:

Cantități industriale de acid sulfuric de cameră au fost obținute mai întâi în Franța, apoi în Anglia. În URSS, metoda camerei a existat până în 1955.

După descoperirea rolului catalitic al oxizilor de azot în reacția de formare a SO 3 , metoda camerei a început să fie abandonată în favoarea altor metode folosind o metodă mai puțin laborioasă de obținere și oxidare a SO 2 .

Modalități moderne

În prezent, sulf elementar , sulfuri și sulfați metalici , hidrogen sulfurat , gazele de eșapament de la centralele termice care utilizează țiței etc. servesc drept materii prime pentru producerea acidului sulfuric.Pirita a fost odată principala materie primă . Deci, în 1958, 71,4% din acidul sulfuric produs în acel an a fost produs din pirit în URSS . Cu toate acestea, până în 1970, ponderea piritei în producția de acid sulfuric în URSS a scăzut la 41,8 la sută [1] .

În ultimii ani, principala materie primă pentru producerea acidului sulfuric este sulful. Astfel, în 2011 în Rusia, dintr-un total de 10,7 milioane de tone de acid sulfuric produse, 7,9 milioane de tone au fost obținute din sulf și 2,8 milioane de tone din gazele de eșapament și ca urmare a rafinării petrolului. În lume, în 2011, dintr-un total de 223 de milioane de tone de acid sulfuric produs, 136 de milioane de tone au fost obținute din sulf, 67 de milioane de tone din gazele de eșapament și 20 de milioane de tone din pirit. Lider în producția de acid sulfuric în lume în 2011 a fost China - 74 de milioane de tone pe an [2] .

În prezent, în industrie sunt utilizate două metode pentru oxidarea dioxidului de sulf în producerea acidului sulfuric: contact - folosind catalizatori solizi și nitroși (turn), în care oxizii de azot sunt utilizați ca catalizator . Oxigenul este de obicei folosit ca agent oxidant.

În prima metodă, amestecul de reacție este trecut printr-un strat de catalizator solid, în a doua este irigat cu apă sau acid sulfuric diluat în reactoare de tip turn. Datorita randamentului ridicat (productivitate, compactitate, puritate si cost al produsului etc.), metoda de contact inlocuieste metoda azotata.

S-au găsit sute de substanțe care accelerează oxidarea SO 2 în SO 3 , primele trei dintre ele în ordinea activității descrescătoare: oxidul de platină (V) V 2 O 5 și oxidul de fier Fe 2 O 3 . În același timp, platina este scumpă și este ușor otrăvită de impuritățile conținute de gazul SO 2 , în special de arsen. Oxidul de fier (III) necesită temperaturi ridicate pentru a prezenta activitate catalitică (peste 625°C). Astfel, catalizatorul de vanadiu este cel mai economic și este singurul utilizat în producerea acidului sulfuric.

Mai jos sunt reacțiile pentru producerea acidului sulfuric din pirita minerală pe un catalizator - oxid de vanadiu (V):

Metoda azota de obtinere a acidului sulfuric :

Când SO 3 reacționează cu apa, se eliberează o cantitate imensă de căldură și acidul sulfuric începe să fiarbă cu formarea unui aerosol evaziv (ceață de acid sulfuric):

Prin urmare, SO3 este amestecat cu acid sulfuric concentrat, obținându -se oleum , care este diluat în continuare la concentrația dorită.

Note

  1. ↑ Hodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 98. Producerea acidului sulfuric. Materii prime pentru producerea acidului sulfuric // Chimie anorganică: Manual pentru clasele 7-8 de gimnaziu. - Ed. a XVIII-a. - M . : Educaţie , 1987. - S. 223-224. — 240 s. — 1.630.000 de exemplare.
  2. ↑ Yu. V. Filatov „Starea și perspectivele dezvoltării producției și consumului de acid sulfuric în Federația Rusă” (link inaccesibil) . Preluat la 8 martie 2014. Arhivat din original la 10 noiembrie 2014. 

Literatură