Sumporna kiselina i njena upotreba. Dobivanje sumporne kiseline i područja njezine primjene

Sumporne kiseline H2S04, molarna masa 98,082; bezbojno uljno, bez mirisa. Vrlo jaka dikiselina, na 18°C str K a 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK a 2 1,92; duljine veze u S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kut HOSOH 104°, OSO 119°; vrije s razgradnjom, formirajući (98,3% H 2 SO 4 i 1,7% H 2 O s vrelištem od 338,8 ° C; vidjeti također tablicu. 1). Sumporne kiseline, što odgovara 100% sadržaja H 2 SO 4, ima sastav (%): H 2 SO 4 99,5%, HSO 4 - 0,18%, H 3 SO 4 + 0,14%, H 3 O + 0 09%, H 2 S 2O7 0,04%, HS2O7 0,05%. Miješa se sa i SO 3 u svim omjerima. U vodenim otopinama sumporne kiseline gotovo potpuno disocira na H + , HSO 4 - i SO 4 2- . Oblici H 2 SO 4 · n H 2 O, gdje n=1, 2, 3, 4 i 6,5.

Otopine SO 3 u sumpornoj kiselini nazivaju se oleum, tvore dva spoja H 2 SO 4 SO 3 i H 2 SO 4 2SO 3. Oleum sadrži i pirosumpornu kiselinu koja se dobiva reakcijom: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Dobivanje sumporne kiseline

Sirovina za primanje sumporne kiseline služe kao: S, metalni sulfidi, H 2 S, otpad iz termoelektrana, sulfati Fe, Ca i dr. Glavne faze dobivanja sumporne kiseline: 1) sirovine za dobivanje SO 2 ; 2) SO 2 u SO 3 (pretvorba); 3) SO3. U industriji se za dobivanje koriste dvije metode sumporne kiseline, koji se razlikuju po načinu oksidacije SO 2 - kontaktu pomoću čvrstih katalizatora (kontakti) i dušika - s dušikovim oksidima. Primiti sumporne kiseline U kontaktnoj metodi moderna postrojenja koriste vanadijeve katalizatore koji su istisnuli Pt i Fe okside. Čisti V 2 O 5 ima slabu katalitičku aktivnost, koja naglo raste u prisutnosti alkalnih metala, pri čemu najveći učinak imaju soli K. 7 V 2 O 5 i K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 se raspadaju na 315-330°C. 365-380 i 400-405 °C, respektivno). Aktivna komponenta pod katalizom je u rastaljenom stanju.

Shema oksidacije SO 2 u SO 3 može se prikazati na sljedeći način:

U prvoj fazi je postignuta ravnoteža, druga faza je spora i određuje brzinu procesa.

Proizvodnja sumporne kiseline iz sumpora metodom dvostrukog kontakta i dvostruke apsorpcije (slika 1) sastoji se od sljedećih faza. Zrak nakon čišćenja od prašine se plinskim puhačem dovodi u toranj za sušenje, gdje se suši 93-98% sumporne kiseline do udjela vlage od 0,01% volumena. Osušeni zrak ulazi u sumpornu peć nakon prethodnog zagrijavanja u jednom od izmjenjivača topline kontaktne jedinice. Sumpor se spaljuje u peći, opskrbljen mlaznicama: S + O 2 = SO 2 + 297,028 kJ. Plin koji sadrži 10-14 volumnih % SO 2 hladi se u kotlu i nakon razrjeđivanja zrakom do sadržaja SO 2 9-10 volumnih % na 420°C ulazi u kontaktni aparat za prvi stupanj konverzije, koji teče na tri sloja katalizatora (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), nakon čega se plin hladi u izmjenjivačima topline. Zatim plin koji sadrži 8,5-9,5% SO 3 na 200°C ulazi u prvu fazu apsorpcije u apsorber, navodnjava se i 98% sumporne kiseline: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130,56 kJ. Plin se zatim prska. sumporne kiseline, zagrijana na 420°C i ulazi u drugu fazu pretvorbe, teče na dva sloja katalizatora. Prije drugog stupnja apsorpcije, plin se hladi u ekonomajzeru i dovodi u drugi stupanj apsorpcije, navodnjavan s 98% sumporne kiseline, a zatim se nakon čišćenja od prskanja ispušta u atmosferu.

1 - sumporna peć; 2 - kotao za otpadnu toplinu; 3 - ekonomajzer; 4 - početna peć; 5, 6 - izmjenjivači topline početne peći; 7 - kontaktni uređaj; 8 - izmjenjivači topline; 9 - apsorber oleuma; 10 - toranj za sušenje; 11 i 12, prvi i drugi monohidratni apsorberi; 13 - sakupljači kiseline.

1 - ulagač ploča; 2 - peć; 3 - kotao za otpadnu toplinu; 4 - cikloni; 5 - elektrostatički filteri; 6 - tornjevi za pranje; 7 - mokri elektrofilteri; 8 - toranj za puhanje; 9 - toranj za sušenje; 10 - sifon za prskanje; 11 - prvi monohidratni apsorber; 12 - izmjenjivači topline; 13 - kontaktni uređaj; 14 - upijač oleuma; 15 - drugi monohidratni apsorber; 16 - hladnjaci; 17 - zbirke.

1 - denitracijski toranj; 2, 3 - prvi i drugi proizvodni toranj; 4 - oksidacijski toranj; 5, 6, 7 - apsorpcijski tornjevi; 8 - elektrostatski filteri.

Proizvodnja sumporne kiseline od metalnih sulfida (slika 2) mnogo je kompliciraniji i sastoji se od sljedećih operacija. Pečenje FeS 2 vrši se u zračnoj peći s fluidiziranim slojem: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Plin za pečenje koji sadrži SO 2 13-14%, koji ima temperaturu od 900°C, ulazi u kotao, gdje se hladi na 450°C. Uklanjanje prašine vrši se u ciklonu i elektrofilteru. Zatim plin prolazi kroz dva tornja za pranje, navodnjavana sa 40% i 10% sumporne kiseline. Istodobno se plin konačno pročišćava od prašine, fluora i arsena. Za čišćenje plina od aerosola sumporne kiseline formiranih u tornjevima za pranje, predviđena su dva stupnja mokrih elektrofiltera. Nakon sušenja u tornju za sušenje, prije kojeg se plin razrijedi do sadržaja od 9% SO 2 , puhačem se dovodi u prvi stupanj konverzije (3 sloja katalizatora). U izmjenjivačima topline plin se zagrijava do 420°C zbog topline plina koja dolazi iz prve faze konverzije. SO 2 oksidiran do 92-95 % u SO 3 , odlazi u prvu fazu apsorpcije u apsorberima oleuma i monohidrata, gdje se oslobađa iz SO 3 . Zatim, plin koji sadrži SO 2 ~ 0,5% ulazi u drugi stupanj konverzije, koji se odvija na jednom ili dva sloja katalizatora. Plin se prethodno zagrijava u drugoj skupini izmjenjivača topline do 420 °C zbog topline plinova koji dolaze iz druge faze katalize. Nakon odvajanja SO 3 u drugoj fazi apsorpcije, plin se oslobađa u atmosferu.

Stupanj pretvorbe SO 2 u SO 3 kontaktnom metodom je 99,7%, stupanj apsorpcije SO 3 je 99,97%. Proizvodnja sumporne kiseline provedena u jednoj fazi katalize, dok stupanj pretvorbe SO 2 u SO 3 ne prelazi 98,5%. Prije ispuštanja u atmosferu, plin se pročišćava od preostalog SO 2 (vidi). Izvođenje moderne instalacije 1500-3100 t/dan

Suština nitrozne metode (slika 3.) je da se plin za pečenje, nakon hlađenja i čišćenja od prašine, tretira s nitrozom tzv. sumporne kiseline u kojoj su otopljeni dušikovi oksidi. SO 2 se apsorbira nitrozom, a zatim oksidira: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. Nastali NO je slabo topiv u nitrozi te se iz nje oslobađa, a zatim djelomično oksidira kisikom u plinovitoj fazi u NO 2 . Mješavina NO i NO 2 se reapsorbira sumporne kiseline itd. Dušikovi oksidi se ne troše u procesu dušika i vraćaju se u proizvodni ciklus zbog njihove nepotpune apsorpcije. sumporne kiseline djelomično ih odnesu ispušni plinovi. Prednosti dušične metode: jednostavnost izrade hardvera, niža cijena (10-15% niža od kontaktne), mogućnost 100% obrade SO 2.

Instrumentacija procesa azotiranja tornja je jednostavna: SO 2 se obrađuje u 7-8 obloženih tornjeva s keramičkim pakiranjem, jedan od tornjeva (šuplji) je podesivi oksidacijski volumen. Tornjevi imaju sakupljače kiseline, hladnjake, pumpe koje dovode kiselinu u tlačne spremnike iznad tornjeva. Ispred posljednja dva tornja postavljen je repni ventilator. Za čišćenje plina od aerosola sumporne kiseline služi kao elektrostatički taložnik. Dušikovi oksidi potrebni za proces dobivaju se iz HNO 3 . Kako bi se smanjila emisija dušikovih oksida u atmosferu i prerada 100% SO 2, između proizvodne i apsorpcijske zone ugrađuje se ciklus prerade SO 2 bez dušika u kombinaciji s vodeno-kiselinskom metodom za duboko hvatanje dušikovih oksida. Nedostatak dušične metode je niska kvaliteta proizvoda: koncentracija sumporne kiseline 75%, prisutnost dušikovih oksida, Fe i drugih nečistoća.

Kako bi se smanjila mogućnost kristalizacije sumporne kiseline tijekom transporta i skladištenja uspostavljaju se standardi za komercijalne kvalitete sumporne kiseline, čija koncentracija odgovara najviše niske temperature kristalizacija. Sadržaj sumporne kiseline u tehničkim razredima (%): toranj (dušik) 75, kontakt 92,5-98,0, oleum 104,5, visokopostotni oleum 114,6, baterija 92-94. sumporne kiseline pohranjeni u čeličnim spremnicima zapremine do 5000 m 3, njihov ukupni kapacitet u skladištu je predviđen za desetodnevnu proizvodnju. Oleum i sumporne kiseline transportiran u čeličnim željezničkim cisternama. Koncentrirano i baterija sumporne kiseline prevozi u čeličnim spremnicima otpornim na kiseline. Spremnici za transport oleuma obloženi su toplinskom izolacijom i oleum se zagrijava prije punjenja.

Odrediti sumporne kiseline kolorimetrijski i fotometrijski, u obliku suspenzije BaSO 4 - fototurbidimetrijski, kao i kulometrijskom metodom.

Upotreba sumporne kiseline

Sumporna kiselina se koristi u proizvodnji mineralnih gnojiva, kao elektrolit u olovnim baterijama, za proizvodnju raznih mineralnih kiselina i soli, kemijskih vlakana, bojila, tvari koje stvaraju dim i eksploziva, u nafti, obradi metala, tekstilu, koži i druge industrije. Koristi se u industrijskoj organskoj sintezi u reakcijama dehidracije (dobivanje dietil etera, estera), hidrataciji (etanol iz etilena), sulfoniranju (i međuproizvodi u proizvodnji bojila), alkilacija (dobivanje izooktana, polietilen glikola, kaprolaktama) itd. Najveći potrošač sumporne kiseline- proizvodnja mineralnih gnojiva. Za 1 tonu P 2 O 5 fosfatnih gnojiva troši se 2,2-3,4 tone sumporne kiseline, a za 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 t sumporne kiseline. Stoga se tvornice sumporne kiseline obično grade zajedno s postrojenjima za proizvodnju mineralnih gnojiva. Svjetska proizvodnja sumporne kiseline 1987. dosegao 152 milijuna tona.

Sumporne kiseline i oleum - izrazito agresivne tvari koje utječu na dišne puteve, kožu, sluznicu, uzrokuju otežano disanje, kašalj, često - laringitis, traheitis, bronhitis itd. MPC aerosola sumporne kiseline u zraku radni prostor 1,0 mg / m 3, u atmosferskim 0,3 mg / m 3 (maksimalno jednokratno) i 0,1 mg / m 3 (dnevni prosjek). Zapanjujuća koncentracija para sumporne kiseline 0,008 mg/l (izlaganje 60 min), smrtonosno 0,18 mg/l (60 min). Klasa opasnosti 2. Aerosol sumporne kiseline mogu nastati u atmosferi kao rezultat emisija iz kemijske i metalurške industrije koje sadrže okside S, a ispadaju kao kisele kiše.

“Jedva da postoji neka druga, umjetno proizvedena supstanca, tako često korištena u tehnologiji, kao što je sumporna kiselina.

Tamo gdje nema tvornica za njegovu ekstrakciju, nezamisliva je isplativa proizvodnja mnogih drugih tvari od velike tehničke važnosti.”

DI. Mendeljejev

Sumporna kiselina se koristi u raznim industrijama kemijska industrija:

mineralna gnojiva, plastika, bojila, umjetna vlakna, mineralne kiseline, deterdženti;
u naftnoj i petrokemijskoj industriji:

za rafiniranje nafte, dobivanje parafina;

u obojenoj metalurgiji:

za proizvodnju obojenih metala - cink, bakar, nikal itd.

u crnoj metalurgiji:

za kiseljenje metala;

u industriji celuloze i papira, prehrambenoj i lakoj industriji (za proizvodnju škroba, melase, izbjeljivanje tkanina) itd.

Proizvodnja sumporne kiseline

Sumporna kiselina se u industriji proizvodi na dva načina: kontaktni i dušični.

Kontaktna metoda za proizvodnju sumporne kiseline

Sumporna kiselina se proizvodi kontaktnom metodom u velike količine u postrojenjima sumporne kiseline.

Trenutno je glavna metoda za proizvodnju sumporne kiseline kontakt, jer. ova metoda ima prednosti u odnosu na druge:

Dobivanje proizvoda u obliku čiste koncentrirane kiseline prihvatljive za sve potrošače;

- smanjenje emisija štetne tvari u atmosferu s ispušnim plinovima

I. Sirovine koje se koriste za proizvodnju sumporne kiseline.

Glavna sirovina

sumpor - S

sumporni pirit (pirit) - FeS 2

sulfidi obojenih metala - Cu2S, ZnS, PbS

sumporovodik - H 2 S

Pomoćni materijal

Katalizator - vanadijev oksid - V 2 O 5

II. Priprema sirovina.

Analizirajmo proizvodnju sumporne kiseline iz pirita FeS 2.

1) Mljevenje pirita. Prije upotrebe, veliki komadi pirita se drobe u drobilicama. Znate da kada se tvar drobi, brzina reakcije se povećava, jer. površina kontakta reaktanata se povećava.

2) Pročišćavanje pirita. Nakon drobljenja pirita, pročišćava se od nečistoća (otpadne stijene i zemlje) flotacijom. Da bi se to postiglo, zdrobljeni pirit se spušta u ogromne posude s vodom, miješa se, otpadna stijena ispliva, a zatim se otpadna stijena uklanja.

III. Osnovni kemijski procesi:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q ili gorući sumpor S+O2 t ° C→ SO2

2SO2 + O2 400-500° S,V2O5 , str↔ 2SO3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Tehnološki principi:

Načelo kontinuiteta;

Načelo integrirane upotrebe sirovina,korištenje otpada iz druge proizvodnje;

Načelo neotpadne proizvodnje;

Princip prijenosa topline;

Princip protutoka („fluidizirani sloj”);

Princip automatizacije i mehanizacije proizvodnih procesa.

V . Tehnološki procesi:

Načelo kontinuiteta: pečenje pirita u peći → opskrba sumpornim oksidom ( IV ) i kisik u sustav za pročišćavanje → u kontaktni aparat → dovod sumpornog oksida ( VI ) u apsorpcijski toranj.

VI . Sigurnost okoliš:

1) nepropusnost cjevovoda i opreme

2) filteri za čišćenje plina

VII. Kemija proizvodnje :

PRVA RAZINA - pečenje pirita u peći za pečenje u "fluidiziranom sloju".

Uglavnom se koristi sumporna kiselina flotacijski pirit- proizvodni otpad tijekom obogaćivanja bakrenih ruda koji sadrže mješavine sumpornih spojeva bakra i željeza. Proces obogaćivanja ovih ruda odvija se u postrojenjima za obogaćivanje Norilsk i Talnakh, koji su glavni dobavljači sirovina. Ova sirovina je isplativija, jer. sumporni pirit se vadi uglavnom na Uralu i, naravno, njegova dostava može biti vrlo skupa. Moguća upotreba sumpor, koji također nastaje tijekom obogaćivanja ruda obojenih metala iskopanih u rudnicima. Sumpor također opskrbljuju Pacifička flota i NOF. (tvornice za koncentraciju).

Jednadžba reakcije prve faze

4FeS2 + 11O2 t = 800°C → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Zdrobljeni, očišćeni, mokri (nakon flotacije) pirit se ulijevaju odozgo u peć za pečenje u "fluidiziranom sloju". Odozdo (protuprotočno načelo) prolazi zrak obogaćen kisikom za potpunije pečenje pirita. Temperatura u peći doseže 800°C. Pirit se zagrijava do crvene boje i nalazi se u "suspendiranom stanju" zbog zraka koji se upuhuje odozdo. Sve to izgleda kao uzavrela usijana tekućina. Čak i najsitnije čestice pirita se ne slažu u "fluidiziranom sloju". Stoga je proces pečenja vrlo brz. Ako je ranije za spaljivanje pirita trebalo 5-6 sati, sada je potrebno samo nekoliko sekundi. Štoviše, u "fluidiziranom sloju" moguće je održavati temperaturu od 800°C.

Zbog topline koja se oslobađa kao rezultat reakcije, održava se temperatura u peći. Višak topline se uklanja: cijevi s vodom prolaze duž perimetra peći, koja se zagrijava. Topla voda se dalje koristi za centralno grijanje susjednih prostorija.

Nastali željezni oksid Fe 2 O 3 (pekuljak) ne koristi se u proizvodnji sumporne kiseline. Ali se skuplja i šalje u metalurški pogon, gdje se metal željezo i njegove legure s ugljikom dobivaju iz željeznog oksida - čelika (2% ugljika C u leguri) i lijevanog željeza (4% ugljika C u leguri).

Tako, princip kemijske proizvodnje- proizvodnja bez otpada.

Izlazeći iz pećnice pećni plin , čiji je sastav: SO 2, O 2, vodena para (pirit je bio mokar!) I najmanje čestice pepela (željezni oksid). Takav plin iz peći mora se očistiti od nečistoća čvrstih čestica pepela i vodene pare.

Pročišćavanje plina iz peći od čvrstih čestica pepela provodi se u dvije faze - u ciklonu (koristi se centrifugalna sila, čvrste čestice pepela udaraju o zidove ciklona i padaju). Za uklanjanje sitnih čestica smjesa se šalje u elektrofiltere, gdje se čisti pod djelovanjem struje visokog napona od ~ 60.000 V (koristi se elektrostatičko privlačenje, čestice pepela se lijepe na elektrificirane ploče elektrofiltera, uz dovoljno akumulacije pod vlastitom težinom padaju), za uklanjanje vodene pare iz pećnog plina (sušenje pećnog plina) koristite koncentriranu sumpornu kiselinu, koja je vrlo dobro sredstvo za sušenje jer upija vodu.

Sušenje plina iz peći provodi se u tornju za sušenje - plin iz peći se diže odozdo prema gore, a koncentrirana sumporna kiselina teče odozgo prema dolje. Kako bi se povećala kontaktna površina plina i tekućine, toranj je ispunjen keramičkim prstenovima.

Na izlazu iz tornja za sušenje, plin iz peći više ne sadrži čestice pepela ili vodenu paru. Plin iz peći je sada mješavina sumporovog oksida SO 2 i kisika O 2 .

DRUGA FAZA - katalitička oksidacija SO 2 u SO 3 kisikom u kontaktnom uređaju.

Jednadžba reakcije za ovu fazu je:

2SO2 + O2 400-500°S, V 2 O 5 ,str ↔ 2 SO 3 + Q

Složenost druge faze leži u činjenici da je proces oksidacije jednog oksida u drugi reverzibilan. Stoga je potrebno odabrati optimalne uvjete za tijek izravne reakcije (dobivanje SO 3).

Iz jednadžbe proizlazi da je reakcija reverzibilna, što znači da je u ovoj fazi potrebno održavati takve uvjete da se ravnoteža pomiče prema izlazu TAKO 3 inače će cijeli proces biti prekinut. Jer reakcija se odvija smanjenjem volumena (3 V↔2V ), potreban je povećani pritisak. Povećajte tlak na 7-12 atmosfera. Reakcija je egzotermna, stoga, uzimajući u obzir Le Chatelierov princip, ovaj proces se ne može provesti na visokoj temperaturi, jer. ravnoteža će se pomaknuti ulijevo. Reakcija počinje na temperaturi = 420 stupnjeva, ali zbog višeslojnog katalizatora (5 slojeva) možemo je povećati na 550 stupnjeva, što uvelike ubrzava proces. Upotrijebljeni katalizator je vanadij (V 2 O 5). Jeftin je i dugo traje (5-6 godina). najotporniji na djelovanje otrovnih nečistoća. Osim toga, doprinosi pomaku ravnoteže udesno.

Smjesa (SO 2 i O 2) se zagrijava u izmjenjivaču topline i kreće se kroz cijevi, između kojih u suprotnom smjeru prolazi hladna smjesa koja se mora zagrijati. Kao rezultat toga, tamo izmjena topline: početni materijali se zagrijavaju, a produkti reakcije se hlade na željene temperature.

TREĆA FAZA - apsorpcija SO 3 sumpornom kiselinom u apsorpcionom tornju.

Zašto sumporov oksid SO 3 ne upijaju vodu? Uostalom, bilo bi moguće otopiti sumporov oksid u vodi: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . No činjenica je da ako se voda koristi za apsorpciju sumpornog oksida, nastaje sumporna kiselina u obliku magle koja se sastoji od sitnih kapljica sumporne kiseline (sumporni oksid se otapa u vodi uz oslobađanje velike količine topline, sumporna kiselina je toliko vruće da zavrije i pretvori se u paru ). Kako biste izbjegli stvaranje magle sumporne kiseline, koristite 98% koncentriranu sumpornu kiselinu. Dva posto vode je toliko malo da će zagrijavanje tekućine biti slabo i bezopasno. Sumporov oksid se vrlo dobro otapa u takvoj kiselini, tvoreći oleum: H 2 SO 4 nSO 3 .

Jednadžba reakcije za ovaj proces je:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

Dobiveni oleum se ulijeva u metalne spremnike i šalje u skladište. Zatim se spremnici pune oleumom, formiraju se vlakovi i šalju potrošaču.

Sumporne kiseline, H 2 SO 4, jaka dvobazna kiselina, koja odgovara najvišem stupnju oksidacije sumpora (+6). U normalnim uvjetima - teška uljasta tekućina, bez boje i mirisa. U tehnici S. do., njegove se smjese nazivaju i s vodom i sa sumpornim anhidridom. Ako je molarni omjer SO 3 : H 2 O manji od 1, onda je ovo vodena otopina sumporne kiseline, ako je veći od 1, to je otopina SO 3 u S. to.

Fizička i kemijska svojstva

100% H 2 SO 4 (monohidrat, SO 3 × H 2 O) kristalizira na 10,45 °C; t kip 296,2 °C; gustoća 1,9203 g/cm 3; toplinski kapacitet 1,62 j/g(Do. H 2 SO 4 se miješa s H 2 O i SO 3 u bilo kojem omjeru, tvoreći spojeve:

H 2 SO 4 × 4H 2 O ( t pl- 28,36 °C), H 2 SO 4 × 3H 2 O ( t pl- 36,31 °C), H 2 SO 4 × 2H 2 O ( t pl- 39,60 °C), H 2 SO 4 × H 2 O ( t pl- 8,48 °C), H 2 SO 4 × SO 3 (H 2 S 2 O 7 - sumporna ili pirosumporna kiselina, t pl 35,15 °C), H 2 SO × 2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - trisulfurna kiselina, t pl 1,20°C).

Kada se vodene otopine S. do. koje sadrže do 70% H 2 SO 4 zagrijavaju i kuhaju, u parnu fazu se oslobađa samo vodena para. Iznad koncentriranijih otopina pojavljuju se i pare S. Otopina 98,3% H 2 SO 4 (azeotropna smjesa) pri ključanju (336,5 °C) potpuno destilira. S. do., koji sadrži preko 98,3% H 2 SO 4, kada se zagrijava, oslobađa pare SO 3.

koncentrirana sumporna kiselina. - jako oksidacijsko sredstvo. Oksidira HI i HBr u slobodne halogene; kada se zagrijava, oksidira sve metale, osim metala platine (s izuzetkom Pd). Na hladnom, koncentrirani S. do. pasivizira mnoge metale, uključujući Pb, Cr, Ni, čelik, lijevano željezo. Razrijeđeni S. do. reagira sa svim metalima (osim Pb) koji prethode vodiku u nizu napona, na primjer: Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

kako jaka kiselina S. to. istiskuje slabije kiseline iz njihovih soli, npr Borna kiselina od boraksa:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3, a kada se zagrije, istiskuje više hlapljivih kiselina, na primjer:

NaNO 3 + H 2 SO 4 \u003d NaHSO 4 + HNO 3.

S. do. oduzima kemijski vezanu vodu iz organskih spojeva koji sadrže hidroksilne skupine – OH. Dehidracija etilnog alkohola u prisutnosti koncentriranog S. do. dovodi do proizvodnje etilena ili dietil etera. Pougljenje šećera, celuloze, škroba i drugih ugljikohidrata u kontaktu sa S. to. također se objašnjava njihovom dehidracijom. Kao dvobazni, S. do. tvori dvije vrste soli: sulfate i hidrosulfate.

Priznanica

Prve opise proizvodnje "vitriol ulja" (tj. koncentriranog S. to.) dali su talijanski znanstvenik V. Biringuccio 1540. godine i njemački alkemičar, čija su djela objavljeni pod imenom Vasily Valentin krajem 16. i početkom 17. stoljeća. Godine 1690. francuski kemičari N. Lemery i N. Lefebvre postavili su temelje za prvu industrijsku metodu za dobivanje sumporne kiseline, koja je uvedena u Engleskoj 1740. Prema ovoj metodi, mješavina sumpora i nitrata spaljivana je u kutlači. suspendiran u staklenom cilindru koji sadrži određenu količinu vode. Oslobođeni SO3 reagirao je s vodom, stvarajući S. to. Godine 1746. J. Robeck u Birminghamu zamijenio je staklene cilindre komorama od olova u lima i pokrenuo komornu proizvodnju S. to. Kontinuirano usavršavanje u procesu dobivanja S. to. u Velikoj Britaniji i Francuskoj dovelo je do pojave (1908.) prvog sustava tornjeva. U SSSR-u je prva instalacija tornja puštena u rad 1926. godine u Polevskoj metalurškoj tvornici (Ural).

Kao sirovina za proizvodnju sulfidnih ruda mogu poslužiti sumpor, sumporni pirit FeS2 i ispušni plinovi oksidativnog prženja sulfidnih ruda Cu, Pb, Zn i drugih metala koji sadrže SO 2. U SSSR-u se glavna količina S. do. dobiva iz sumpornih pirita. FeS 2 se spaljuje u pećima, gdje je u fluidiziranom stanju. To se postiže brzim puhanjem zraka kroz sloj fino mljevenog pirita. Dobivena plinska mješavina sadrži nečistoće SO 2, O 2, N 2, SO 3, pare H 2 O, As 2 O 3 , SiO 2 itd., te nosi puno prašine od pepela od koje se plinovi čiste u elektrofilterima .

S. do. dobiva se iz SO 2 na dva načina: dušičnim (kulastim) i kontaktnim. Prerada SO 2 u S. do. Prema dušičnom metodom, vrši se u proizvodnim tornjevima - cilindričnim rezervoarima (15 m i više), ispunjeno pakiranjem keramičkih prstenova. Odozgo, prema struji plina, raspršuje se "nitroza" - razrijeđena S. to., koja sadrži nitrozilsulfurnu kiselinu NOOSO 3 H, dobivenu reakcijom:

N 2 O 3 + 2H 2 SO 4 \u003d 2 NOOSO 3 H + H 2 O.

Oksidacija SO 2 dušikovim oksidima događa se u otopini nakon njegove apsorpcije nitrozom. Nitroza se hidrolizira vodom:

NOOSO 3 H + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + HNO 2.

Sumporni dioksid koji ulazi u tornjeve stvara sumpornu kiselinu s vodom: SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3.

Interakcija HNO 2 i H 2 SO 3 dovodi do proizvodnje S. do .:

2 HNO 2 + H 2 SO 3 = H 2 SO 4 + 2 NO + H 2 O.

Oslobođeni NO se u oksidacijskom tornju pretvara u N 2 O 3 (točnije u smjesu NO + NO 2). Odatle plinovi ulaze u apsorpcijske tornjeve, gdje ih odozgo susreće S. Nastaje nitroza koja se pumpa u proizvodne tornjeve. Da. provodi se kontinuitet proizvodnje i ciklus dušikovih oksida. Njihovi neizbježni gubici s ispušnim plinovima nadoknađuju se dodatkom HNO 3 .

S. to., dobiven dušikovom metodom, ima nedovoljno visoku koncentraciju i sadrži štetne nečistoće(na primjer, As). Njegovu proizvodnju prati ispuštanje dušikovih oksida u atmosferu („lisičji rep“, tako nazvan po boji NO 2).

Princip kontaktne metode proizvodnje S. to. otkrio je 1831. P. Philips (Velika Britanija). Prvi katalizator bila je platina. Krajem 19. - početkom 20.st. otkriveno je ubrzanje oksidacije SO 2 u SO 3 vanadijevim anhidridom V 2 O 5 . Posebno važnu ulogu u proučavanju djelovanja vanadijevih katalizatora i njihovom odabiru imala su istraživanja sovjetskih znanstvenika A. E. Adadurova, G. K. Boreskova, F. N. Juškeviča i dr. Moderna postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline izgrađena su tako da rade kontaktnom metodom. Kao osnova katalizatora koriste se vanadijevi oksidi s dodacima SiO 2 , Al 2 O 3 , K 2 O, CaO, BaO u različitim omjerima. Sve kontaktne mase vanadija pokazuju svoju aktivnost samo na temperaturi ne nižoj od ~420 °C. U kontaktnom aparatu plin obično prolazi kroz 4 ili 5 slojeva kontaktne mase. U proizvodnji S. do. kontaktnom metodom, plin za pečenje se prvo pročišćava od nečistoća koje truju katalizator. Kako se se, i ostaci prašine uklanjaju u tornjevima za pranje navodnjenim S. do. H 2 SO 4 maglom (formiranom od SO 3 i H 2 O prisutnih u plinskoj smjesi) oslobađa se u vlažnim elektrostatičkim taložnicima. Pare H2O apsorbiraju se koncentriranim S. do. u tornjevima za sušenje. Zatim mješavina SO 2 sa zrakom prolazi kroz katalizator (kontaktna masa) i oksidira se u SO 3:

SO2 + 1/2O2 = SO3.

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4.

Ovisno o količini vode koja ulazi u proces dobiva se otopina S. to. u vodi ili oleumu.

Godine 1973. obujam proizvodnje S. to. (u monohidratu) bio je (milijun tona): SSSR - 14,9, SAD - 28,7, Japan - 7,1, Njemačka - 5,5, Francuska - 4,4, Velika Britanija - 3,9, Italija - 3,0 , Poljska - 2,9, Čehoslovačka - 1,2, Istočna Njemačka - 1,1, Jugoslavija - 0,9.

Primjena

Sumporna kiselina je jedan od najvažnijih proizvoda osnovne kemijske industrije. Za tehničke svrhe, izdano sljedeće sorte S. to.: toranj (ne manje od 75% H 2 SO 4), vitriol (ne manje od 92,5 %) i oleum, ili dima S. do. (otopina 18,5-20% SO 3 u H 2 SO 4); Osim toga, proizvodi se reaktivni S. do. (92-94%), dobiven kontaktnom metodom u opremi od kvarca ili Pt. Snaga S. do. određena je njegovom gustoćom, mjerenom hidrometrom. Većina proizvedenog tornja S. do. troši se na proizvodnju mineralnih gnojiva. Upotreba sumpornih kiselina u proizvodnji fosforne, klorovodične, borne, fluorovodične i drugih kiselina temelji se na svojstvu istiskivanja kiselina iz njihovih soli. Koncentrirani S. do. služi za pročišćavanje naftnih derivata od sumpornih i nezasićenih organskih spojeva. Razrijeđeni S. koristi se za uklanjanje kamenca sa žice i limova prije kalajisanja i pocinčavanja, za kiseljenje metalnih površina prije premazivanja kromom, niklom, bakrom itd. Koristi se u metalurgiji - uz njegovu pomoć složene rude (posebno uran) se razgrađuju. U organskoj sintezi, koncentrirani S. do. - potrebna komponenta nitrirajuće smjese i sumporno sredstvo u proizvodnji mnogih bojila i ljekovitih tvari. Zbog svoje visoke higroskopnosti, S. to se koristi za sušenje plinova, za koncentriranje dušična kiselina.

Sigurnost

U proizvodnji sumporne kiseline opasni su otrovni plinovi (SO 2 i NO 2), kao i pare SO 3 i H 2 SO 4. Stoga je potrebna dobra ventilacija i potpuno brtvljenje opreme. S. to. izaziva teške opekline na koži, zbog čega rukovanje zahtijeva izuzetan oprez i zaštitnu opremu (naočale, gumene rukavice, pregače, čizme). Kad se razrijedi, potrebno je u tankom mlazu uz miješanje uliti S. to. u vodu. Dodavanje vode u S. to. uzrokuje prskanje (zbog velikog oslobađanja topline).

Književnost:

Priručnik o sumpornoj kiselini, ur. Malina K. M., 2. izd., M., 1971.;
Malin K. M., Arkin N. L., Boreskov G. K., Slinko M. G., Tehnologija sumporne kiseline, M., 1950;
Boreskov G.K., Kataliza u proizvodnji sumporne kiseline, M. - L., 1954.;
Amelin A.G., Yashke E.V., Proizvodnja sumporne kiseline, M., 1974.;
Lukyanov P. M., Kratka povijest kemijske industrije SSSR-a, M., 1959.

I. K. Malina.

Ovaj članak ili odjeljak koristi tekst

Sumporna kiselina (H₂SO₄) je jedna od najjačih dvobazičnih kiselina.

Ako govorite o fizikalna svojstva, tada sumporna kiselina izgleda kao gusta, prozirna uljasta tekućina bez mirisa. Ovisno o koncentraciji, sumporna kiselina ima mnogo različitih svojstava i primjena:

obrada metala;
prerada rude;
proizvodnja mineralnih gnojiva;
kemijska sinteza.

Povijest otkrića sumporne kiseline

Kontaktna sumporna kiselina ima koncentraciju od 92 do 94 posto:

2SO2 + O2 = 2SO2;

H2O + SO3 = H2SO4.

Fizikalna i fizikalno-kemijska svojstva sumporne kiseline

H₂SO₄ se miješa s vodom i SO₃ u svim omjerima.

U vodenim otopinama H₂SO₄ stvara hidrate tipa H₂SO₄ nH₂O

Vrelište sumporne kiseline ovisi o stupnju koncentracije otopine i doseže maksimum pri koncentraciji većoj od 98 posto.

Kaustični spoj oleum je otopina SO₃ u sumpornoj kiselini.

S povećanjem koncentracije sumporovog trioksida u oleumu, vrelište se smanjuje.

Kemijska svojstva sumporne kiseline

Kada se zagrije, koncentrirana sumporna kiselina je najjače oksidacijsko sredstvo koje može oksidirati mnoge metale. Jedina iznimka su neki metali:

zlato (Au);
platina (Pt);
iridij (Ir);
rodij (Rh);
tantal (Ta).

Oksidacijom metala, koncentrirana sumporna kiselina može se reducirati u H2S, S i SO2.

aktivni metal:

8Al + 15H₂SO₄(konc.) → 4Al₂(SO₄)₃ + 12H₂O + 3H₂S

Metal srednje aktivnosti:

2Cr + 4 H₂SO₄ (konc.) → Cr₂(SO₄)₃ + 4 H₂O + S

Neaktivan metal:

2Bi + 6H₂SO₄(konc.) → Bi₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

Željezo ne reagira s hladnom koncentriranom sumpornom kiselinom, jer je prekriveno oksidnim filmom. Ovaj proces se zove pasivizacija.

Reakcija sumporne kiseline i H2O

Kada se H₂SO₄ pomiješa s vodom, dolazi do egzotermnog procesa: npr veliki broj topline da otopina može čak i zakuhati. Prilikom kemijskih pokusa uvijek treba malo po malo dodavati sumpornu kiselinu u vodu, a ne obrnuto.

Sumporna kiselina je jako sredstvo za dehidrataciju. Koncentrirana sumporna kiselina istiskuje vodu iz raznih spojeva. Često se koristi kao sredstvo za sušenje.

reakcija sumporne kiseline i šećera

Pohlepa sumporne kiseline za vodom može se pokazati u klasičnom eksperimentu - miješanjem koncentrirane H2SO4 i , što je organski spoj(ugljikohidrati). Za izdvajanje vode iz tvari, sumporna kiselina uništava molekule.

Za provođenje pokusa dodajte nekoliko kapi vode u šećer i promiješajte. Zatim pažljivo ulijte sumpornu kiselinu. Nakon kratkog vremenskog razdoblja može se uočiti burna reakcija s stvaranjem ugljena i oslobađanjem sumpora i.

Sumporna kiselina i kocka šećera:

Zapamtite da je rad sa sumpornom kiselinom vrlo opasan. Sumporna kiselina je kaustična tvar koja odmah ostavlja teške opekline na koži.

naći ćete sigurne pokuse sa šećerom koje možete izvoditi kod kuće.

Reakcija sumporne kiseline i cinka

Ova reakcija je prilično popularna i jedna je od najčešćih laboratorijskih metoda za proizvodnju vodika. Ako se u razrijeđenu sumpornu kiselinu dodaju granule cinka, metal će se otopiti oslobađanjem plina:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H2.

Razrijeđena sumporna kiselina reagira s metalima koji su lijevo od vodika u nizu aktivnosti:

Me + H₂SO₄ (razg.) → sol + H2

Reakcija sumporne kiseline s ionima barija

Kvalitativna reakcija na i njegove soli je reakcija s ionima barija. Široko se koristi u kvantitativnoj analizi, posebno u gravimetriji:

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO4 + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ZnCl₂

Pažnja! Ne pokušavajte sami ponoviti ove eksperimente!

Sumporna kiselina (H2SO4) je jedna od najkaustičnijih kiselina i opasnih reagensa, poznat čovjeku posebno u koncentriranom obliku. Kemijski čista sumporna kiselina je teška otrovna tekućina uljne konzistencije, bez mirisa i boje. Dobiva se oksidacijom sumpor-dioksida (SO2) kontaktnom metodom.

Na temperaturi od + 10,5 °C, sumporna kiselina se pretvara u smrznutu staklastu kristalnu masu, pohlepno, poput spužve, upija vlagu iz okoline. U industriji i kemiji, sumporna kiselina je jedna od glavnih kemijski spojevi i zauzima vodeće mjesto po proizvodnji u tonama. Zato se sumporna kiselina naziva "krv kemije". Sumporna kiselina se koristi za izradu gnojiva lijekovima, druge kiseline, velike , gnojiva i još mnogo toga.

Osnovna fizikalna i kemijska svojstva sumporne kiseline

Sumporna kiselina u svom čistom obliku (formula H2SO4), u koncentraciji od 100%, je bezbojna gusta tekućina. Najvažnije svojstvo H2SO4 je njegova visoka higroskopnost – sposobnost uklanjanja vode iz zraka. Ovaj proces je popraćen masivnim oslobađanjem topline.
H2SO4 je jaka kiselina.
Sumporna kiselina se naziva monohidrat – sadrži 1 mol H2O (vode) na 1 mol SO3. Zbog svojih impresivnih higroskopnih svojstava, koristi se za izdvajanje vlage iz plinova.
Točka vrenja - 330 ° C. U tom slučaju kiselina se razlaže na SO3 i vodu. Gustoća - 1,84. Talište - 10,3 ° C /.
Koncentrirana sumporna kiselina snažno je oksidacijsko sredstvo. Da bi se pokrenula redoks reakcija, kiselina se mora zagrijati. Rezultat reakcije je SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
Ovisno o koncentraciji, sumporna kiselina različito reagira s metalima. U razrijeđenom stanju, sumporna kiselina je sposobna oksidirati sve metale koji su u nizu napona u vodik. Iznimka se čini kao najotporniji na oksidaciju. Razrijeđena sumporna kiselina reagira sa solima, bazama, amfoternim i bazičnim oksidima. Koncentrirana sumporna kiselina je sposobna oksidirati sve metale u nizu napona, pa tako i srebro.
Sumporna kiselina tvori dvije vrste soli: kisele (hidrosulfati) i srednje (sulfate)
H2SO4 stupa u aktivnu reakciju s organskim tvarima i nemetalima, a neke od njih može pretvoriti u ugljen.
Sumporni anhidrit je savršeno topiv u H2SO4 i u tom slučaju nastaje oleum - otopina SO3 u sumpornoj kiselini. Izvana izgleda ovako: dimljena sumporna kiselina, oslobađajući sumporni anhidrit.
Sumporna kiselina u vodenim otopinama je jaka dvobazna kiselina, a kada se doda u vodu, oslobađa se ogromna količina topline. Prilikom pripreme razrijeđenih otopina H2SO4 iz koncentriranih, potrebno je malom mlazu u vodu dodati težu kiselinu, a ne obrnuto. To se radi kako bi se izbjeglo kipuće vode i prskanje kiseline.

Koncentrirane i razrijeđene sumporne kiseline

Koncentrirane otopine sumporne kiseline uključuju otopine od 40%, sposobne otopiti srebro ili paladij.

Razrijeđena sumporna kiselina uključuje otopine čija je koncentracija manja od 40%. To nisu tako aktivne otopine, ali mogu reagirati s mjedim i bakrom.

Dobivanje sumporne kiseline

Proizvodnja sumporne kiseline u industrijskim razmjerima pokrenuta je u 15. stoljeću, ali se tada zvala "vitriol". Ako je ranije čovječanstvo konzumiralo samo nekoliko desetaka litara sumporne kiseline, onda u moderni svijet izračun ide na milijune tona godišnje.

Proizvodi se sumporna kiselina industrijski način, a ima ih tri:

kontaktna metoda.
dušična metoda
Druge metode

Razgovarajmo detaljno o svakom od njih.

kontaktna metoda proizvodnje

Kontaktni način proizvodnje je najčešći, a obavlja sljedeće poslove:

Ispada proizvod koji zadovoljava potrebe maksimalnog broja potrošača.
Tijekom proizvodnje smanjuje se šteta za okoliš.

U kontaktnoj metodi kao sirovine koriste se sljedeće tvari:

pirit (sumporni pirit);
sumpor;
vanadijev oksid (ova tvar uzrokuje ulogu katalizatora);
sumporovodik;
sulfidi raznih metala.

Prije početka procesa proizvodnje sirovine se pripremaju. Za početak, pirit se podvrgava mljevenju u posebnim postrojenjima za drobljenje, što omogućuje, zbog povećanja površine kontakta aktivnih tvari, ubrzavanje reakcije. Pirit se podvrgava pročišćavanju: spušta se u velike posude s vodom, pri čemu otpadne stijene i sve vrste nečistoća isplivaju na površinu. Oni se uklanjaju na kraju procesa.

Proizvodni dio je podijeljen u nekoliko faza:

Nakon drobljenja, pirit se čisti i šalje u peć - gdje se peče na temperaturama do 800 °C. Prema principu protutoka, zrak se dovodi u komoru odozdo, čime se osigurava da je pirit u suspendiranom stanju. Danas ovaj proces traje nekoliko sekundi, ali ranije je trebalo nekoliko sati da se aktivira. Tijekom procesa prženja pojavljuje se otpad u obliku željeznog oksida koji se uklanja i potom prenosi u poduzeća. metalurške industrije. Tijekom pečenja oslobađaju se vodena para, plinovi O2 i SO2. Kada se završi pročišćavanje od vodene pare i najmanjih nečistoća, dobivaju se čisti sumporov oksid i kisik.
U drugoj fazi, egzotermna reakcija se odvija pod tlakom pomoću vanadijevog katalizatora. Početak reakcije počinje kada temperatura dosegne 420 °C, ali se može povećati na 550 °C kako bi se povećala učinkovitost. Tijekom reakcije dolazi do katalitičke oksidacije i SO2 postaje SO.
Bit treće faze proizvodnje je sljedeća: apsorpcija SO3 u apsorpcijskom tornju, pri čemu nastaje oleum H2SO4. U tom obliku, H2SO4 se izlijeva u posebne posude (ne reagira s čelikom) i spreman je za susret krajnjeg korisnika.

Tijekom proizvodnje, kao što smo već rekli, stvara se mnogo toplinske energije koja se koristi za potrebe grijanja. Mnoga postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline ugrađuju parne turbine koje koriste ispušnu paru za proizvodnju dodatne električne energije.

Dušikov postupak za proizvodnju sumporne kiseline

Unatoč prednostima kontaktnog načina proizvodnje, koji daje koncentriraniju i čistiju sumpornu kiselinu i oleum, dušičnom metodom se proizvodi dosta H2SO4. Konkretno, u postrojenjima superfosfata.

Za proizvodnju H2SO4 sumpor dioksid djeluje kao početna tvar, kako u kontaktnoj tako i u dušičnoj metodi. Dobiva se upravo za te svrhe spaljivanjem sumpora ili prženjem sumpornih metala.

Pretvorba sumpor-dioksida u sumpornu kiselinu sastoji se od oksidacije sumpor-dioksida i dodavanja vode. Formula izgleda ovako:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Ali sumporov dioksid ne reagira izravno s kisikom, stoga se metodom dušika oksidacija sumporovog dioksida provodi pomoću dušikovih oksida. Viši dušikovi oksidi (govorimo o dušikovom dioksidu NO2, dušikovom trioksidu NO3) u tom se procesu reduciraju u dušikov oksid NO, koji se potom ponovno oksidira kisikom u više okside.

Proizvodnja sumporne kiseline dušičnom metodom tehnički je formalizirana na dva načina:

Komora.
Toranj.

Nitrozna metoda ima niz prednosti i nedostataka.

Nedostaci dušične metode:

Ispada 75% sumporne kiseline.
Kvaliteta proizvoda je niska.
Nepotpun povratak dušikovih oksida (dodatak HNO3). Njihove emisije su štetne.
Kiselina sadrži željezo, dušikove okside i druge nečistoće.

Prednosti dušične metode:

Trošak postupka je niži.
Mogućnost obrade SO2 na 100%.
Jednostavnost dizajna hardvera.

Glavne ruske fabrike sumporne kiseline

Godišnja proizvodnja H2SO4 u našoj zemlji izračunata je šesteroznamenkastim - oko 10 milijuna tona. Vodeći proizvođači sumporne kiseline u Rusiji su tvrtke koje su, osim toga, njezini glavni potrošači. Riječ je o o tvrtkama čija je djelatnost proizvodnja mineralnih gnojiva. Na primjer, "Balakovo mineralna gnojiva", "Ammophos".

Na Krimu, u Armyansku, na tom teritoriju posluje najveći proizvođač titanovog dioksida istočne Europe Krimski titan. Osim toga, tvornica se bavi proizvodnjom sumporne kiseline, mineralnih gnojiva, željezni sulfat itd.

Sumpornu kiselinu raznih vrsta proizvode mnoge biljke. Na primjer, akumulatorsku sumpornu kiselinu proizvode: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom itd.

Oleum proizvode UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metalurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association, itd.

Sumpornu kiselinu visoke čistoće proizvodi UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Istrošena sumporna kiselina može se kupiti u tvornicama ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Proizvođači tehničke sumporne kiseline su Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Cink Plant, Electrocinc itd.

Zbog činjenice da je pirit glavna sirovina u proizvodnji H2SO4, a to je otpadni proizvod poduzeća za obogaćivanje, njegovi dobavljači su postrojenja za obogaćivanje Norilsk i Talnakh.

Vodeće svjetske pozicije u proizvodnji H2SO4 zauzimaju SAD i Kina, na koje otpada 30 milijuna tona, odnosno 60 milijuna tona.

Opseg sumporne kiseline

U svijetu se godišnje potroši oko 200 milijuna tona H2SO4 iz kojeg se proizvodi širok raspon proizvoda. Sumporna kiselina s pravom drži palmu među ostalim kiselinama u industrijskoj upotrebi.

Kao što već znate, sumporna kiselina je jedan od najvažnijih proizvoda kemijske industrije, pa je opseg sumporne kiseline prilično širok. Glavne namjene H2SO4 su sljedeće:

Sumporna kiselina se u velikim količinama koristi za proizvodnju mineralnih gnojiva, a zauzima oko 40% ukupne tonaže. Zbog toga se pored tvornica gnojiva grade postrojenja za proizvodnju H2SO4. To su amonijev sulfat, superfosfat itd. U njihovoj proizvodnji uzima se sumporna kiselina u čistom obliku (100% koncentracija). Za proizvodnju tone amofosa ili superfosfata bit će potrebno 600 litara H2SO4. Ova gnojiva se uglavnom koriste u poljoprivredi.
H2SO4 se koristi za izradu eksploziva.
Pročišćavanje naftnih derivata. Za kerozin, benzin mineralna ulja potrebno je pročišćavanje ugljikovodika, što se događa upotrebom sumporne kiseline. U procesu rafiniranja nafte za pročišćavanje ugljikovodika, ova industrija “odnosi” čak 30% svjetske tonaže H2SO4. Osim toga, oktanski broj goriva povećava se sumpornom kiselinom i bušotine se obrađuju tijekom proizvodnje nafte.
u metalurškoj industriji. Sumporna kiselina se koristi u metalurgiji za uklanjanje kamenca i hrđe sa žice, lim, kao i za oporavak aluminija u proizvodnji obojenih metala. Prije pokrivanja metalne površine bakar, krom ili nikl, površina je urezana sumpornom kiselinom.
U proizvodnji lijekova.
u proizvodnji boja.
u kemijskoj industriji. H2SO4 se koristi u proizvodnji deterdženata, etil deterdženta, insekticida i dr., a bez njega su ti procesi nemogući.
Za dobivanje drugih poznatih kiselina, organskih i anorganski spojevi koristi se u industrijske svrhe.

Soli sumporne kiseline i njihova upotreba

Najvažnije soli sumporne kiseline su:

Glauberova sol Na2SO4 10H2O (kristalinični natrijev sulfat). Opseg njegove primjene je prilično širok: proizvodnja stakla, sode, u veterini i medicini.
Barijev sulfat BaSO4 koristi se u proizvodnji gume, papira, bijele mineralne boje. Osim toga, nezamjenjiv je u medicini za fluoroskopiju želuca. Od njega se za ovaj postupak priprema "barijeva kaša".
Kalcijev sulfat CaSO4. U prirodi se može naći u obliku gipsa CaSO4 2H2O i anhidrita CaSO4. Gips CaSO4 2H2O i kalcijev sulfat koriste se u medicini i građevinarstvu. Kod gipsa, kada se zagrije na temperaturu od 150 - 170 ° C, dolazi do djelomične dehidracije, uslijed čega se dobiva spaljeni gips, kod nas poznat kao alabaster. Gnječenje alabastra s vodom do konzistencije tekuće tijesto, masa se brzo stvrdne i pretvori u svojevrsni kamen. Upravo se ovo svojstvo alabastera aktivno koristi u građevinski radovi: od nje se izrađuju odljevci i kalupi za lijevanje. U žbukarskim radovima alabaster je nezamjenjiv kao vezivo. Pacijentima traumatskih odjela daju se posebni čvrsti zavoji za pričvršćivanje - izrađeni su na bazi alabastera.
Željezni vitriol FeSO4 7H2O koristi se za pripremu tinte, impregnaciju drva, a također i u poljoprivrednim djelatnostima za uništavanje štetnika.
Stipsa KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O i dr. koriste se u proizvodnji boja i kožnoj industriji (štavljenje).
Mnogi od vas poznaju bakreni sulfat CuSO4 5H2O iz prve ruke. Aktivni je pomoćnik u poljoprivredi u borbi protiv biljnih bolesti i štetnika - vodena otopina CuSO4 5H2O koristi se za kiseljenje zrna i prskanje biljaka. Također se koristi za pripremu nekih mineralnih boja. I u svakodnevnom životu se koristi za uklanjanje plijesni sa zidova.
Aluminij sulfat - koristi se u industriji celuloze i papira.

Sumporna kiselina u razrijeđenom obliku koristi se kao elektrolit u olovnim baterijama. Osim toga, koristi se za proizvodnju deterdženata i gnojiva. Ali u većini slučajeva dolazi u obliku oleuma - ovo je otopina SO3 u H2SO4 (mogu se naći i druge formule oleuma).

Nevjerojatna činjenica! Oleum je reaktivniji od koncentrirane sumporne kiseline, ali unatoč tome ne reagira s čelikom! Iz tog razloga je lakši za transport od same sumporne kiseline.

Sfera upotrebe "kraljice kiselina" uistinu je velika i teško je reći o svim načinima na koje se koristi u industriji. Također se koristi kao emulgator u Industrija hrane, za pročišćavanje vode, u sintezi eksploziva i mnoge druge svrhe.

Povijest sumporne kiseline

Tko od nas nikad nije čuo plavi vitriol? Dakle, proučavan je u antici, a u nekim djelima i počeci nova era znanstvenici su raspravljali o podrijetlu vitriola i njihovim svojstvima. Vitriol je proučavao grčki liječnik Dioscorides, rimski istraživač prirode Plinije Stariji, a u svojim spisima pisali su o eksperimentima koji su u tijeku. U medicinske svrhe, razne tvari vitriola koristio je drevni iscjelitelj Ibn Sina. Kako se vitriol koristio u metalurgiji, rečeno je u djelima alkemičara Drevna grčka Zosima iz Panopolisa.

Prvi način dobivanja sumporne kiseline je proces zagrijavanja kalijeve stipse, a o tome postoje podaci u alkemijskoj literaturi XIII stoljeća. U to vrijeme alkemičarima nije bio poznat sastav stipse i bit procesa, ali su se već u 15. stoljeću počeli namjerno baviti kemijskom sintezom sumporne kiseline. Proces je bio sljedeći: alkemičari su obrađivali mješavinu sumpora i antimona (III) sulfida Sb2S3 zagrijavanjem s dušičnom kiselinom.

U srednjem vijeku u Europi, sumporna kiselina se zvala "vitriolovo ulje", ali se tada naziv promijenio u vitriol.

U 17. stoljeću Johann Glauber, kao posljedica spaljivanja kalijeva salitra a nativni sumpor u prisutnosti vodene pare dobio sumpornu kiselinu. Kao rezultat oksidacije sumpora s nitratom, dobiven je sumporov oksid, koji je reagirao s vodenom parom, te je kao rezultat dobivena uljasta tekućina. Bilo je to ulje vitriola, a ovaj naziv za sumpornu kiselinu postoji do danas.

Farmaceut iz Londona, Ward Joshua, tridesetih godina 18. stoljeća koristio je ovu reakciju da industrijska proizvodnja sumporne kiseline, ali je u srednjem vijeku njezina potrošnja bila ograničena na nekoliko desetaka kilograma. Opseg uporabe bio je uzak: za alkemijske pokuse, pročišćavanje plemenitih metala i u farmaceutskoj djelatnosti. Koncentrirana sumporna kiselina korištena je u malim količinama u proizvodnji posebnih šibica koje su sadržavale bertolet sol.

U Rusiji se vitriol pojavio tek u 17. stoljeću.

U Birminghamu, Engleska, John Roebuck je 1746. prilagodio gornju metodu za proizvodnju sumporne kiseline i pokrenuo proizvodnju. Istodobno je koristio jake velike komore obložene olovom, koje su bile jeftinije od staklenih posuda.

U industriji je ova metoda zadržala pozicije gotovo 200 godina, a u komorama se dobivalo 65% sumporne kiseline.

Nakon nekog vremena engleski Glover i francuski kemičar Gay-Lussac unaprijedili su sam proces te se počela dobivati sumporna kiselina s koncentracijom od 78%. Ali takva kiselina nije bila prikladna za proizvodnju, na primjer, boja.

Početkom 19. stoljeća otkrivene su nove metode za oksidaciju sumporovog dioksida u sumporni anhidrid.

U početku se to radilo pomoću dušikovih oksida, a zatim je platina korištena kao katalizator. Ove dvije metode oksidacije sumporovog dioksida dodatno su poboljšane. Oksidacija sumporovog dioksida na platini i drugim katalizatorima postala je poznata kao kontaktna metoda. A oksidacija tog plina dušikovim oksidima nazvana je dušična metoda za proizvodnju sumporne kiseline.

Tek 1831. godine britanski trgovac octenom kiselinom Peregrine Philips patentirao je ekonomičan proces za proizvodnju sumporovog oksida (VI) i koncentrirane sumporne kiseline, a upravo je on taj koji je danas u svijetu poznat kao kontaktna metoda primajući ga.

Proizvodnja superfosfata započela je 1864. godine.

Osamdesetih godina devetnaestog stoljeća u Europi je proizvodnja sumporne kiseline dosegla milijun tona. Glavni proizvođači bili su Njemačka i Engleska, koje su proizvodile 72% ukupne količine sumporne kiseline u svijetu.

Prijevoz sumporne kiseline je radno intenzivan i odgovoran posao.

Sumporna kiselina je klasificirana kao opasna kemijske tvari, a u dodiru s kožom izaziva teške opekline. Osim toga, može uzrokovati kemijsko trovanje osobe. Ako se tijekom transporta ne promatraju određena pravila, zatim sumporna kiselina zbog svoje eksplozivnosti može prouzročiti mnogo štete i ljudima i okolišu.

Sumpornoj kiselini dodijeljen je razred opasnosti 8 i transport moraju obavljati posebno obučeni i obučeni stručnjaci. Važan uvjet za isporuku sumporne kiseline je poštivanje posebno izrađenih Pravila za prijevoz opasnih tvari.

Cestovni prijevoz obavlja se prema sljedećim pravilima:

Za transport su posebni spremnici izrađeni od posebne legure čelika koja ne reagira sa sumpornom kiselinom ili titanom. Takve posude ne oksidiraju. Opasna sumporna kiselina se prevozi u posebnim spremnicima za kemikalije sumporne kiseline. Razlikuju se po dizajnu i odabiru se tijekom transporta ovisno o vrsti sumporne kiseline.
Prilikom transporta dimljene kiseline uzimaju se specijalizirani izotermni termos spremnici u kojima se održava potreban temperaturni režim kako bi se očuvala kemijska svojstva kiseline.
Ako se transportira obična kiselina, odabire se spremnik za sumpornu kiselinu.
Prijevoz sumporne kiseline cestom, poput dimljive, bezvodne, koncentrirane, za baterije, rukavice, obavlja se u posebnim spremnicima: tankovima, bačvama, kontejnerima.
Prijevoz opasnih tvari mogu obavljati samo vozači koji u rukama imaju ADR certifikat.
Vrijeme putovanja nema ograničenja, jer je tijekom prijevoza potrebno strogo pridržavati se dopuštene brzine.
Tijekom prijevoza gradi se posebna ruta, koja bi trebala voziti, zaobilazeći gužve i proizvodne pogone.
Prijevoz mora imati posebne oznake i znakove opasnosti.

Opasna svojstva sumporne kiseline za ljude

Sumporna kiselina predstavlja povećanu opasnost za ljudski organizam. Njegov toksični učinak nastaje ne samo izravnim dodirom s kožom, već i udisanjem njegovih para, kada se oslobađa sumpor dioksid. Opasnost se odnosi na:

dišni sustav;
Integumenti;
Sluznice.

Opijenost tijela može se pojačati arsenom, koji je često dio sumporne kiseline.

Važno! Kao što znate, kada kiselina dođe u dodir s kožom, nastaju teške opekline. Ništa manje opasno je trovanje parama sumporne kiseline. Sigurna doza sumporne kiseline u zraku je samo 0,3 mg po 1 četvornom metru.

Dospije li sumporna kiselina na sluznicu ili na kožu, javlja se jaka opekotina koja slabo zacjeljuje. Ako je opeklina impresivnih razmjera, žrtva razvija bolest opeklina, koja može dovesti do smrti ako se kvalificirana medicinska pomoć ne pruži na vrijeme.

Važno! Za odraslu osobu smrtonosna doza sumporne kiseline je samo 0,18 cm po 1 litri.

Naravno, "iskusite sami" toksični učinak kiseline u uobicajen život problematično. Najčešće se trovanje kiselinom događa zbog zanemarivanja industrijske sigurnosti pri radu s otopinom.

Zbog tehničkih problema u proizvodnji ili nemara može doći do masovnog trovanja parama sumporne kiseline te dolazi do masovnog ispuštanja u atmosferu. Kako bi se spriječile takve situacije, rade posebne službe čija je zadaća kontrolirati rad proizvodnje u kojoj se koristi opasna kiselina.

Koji su simptomi trovanja sumpornom kiselinom?

Ako je kiselina progutana:

Bol u predjelu probavnih organa.
Mučnina i povračanje.
Kršenje stolice, kao posljedica teških crijevnih poremećaja.
Jako lučenje sline.
Zbog toksičnog djelovanja na bubrege, urin postaje crvenkast.
Oticanje grkljana i grla. Postoje piskanje, promuklost. To može dovesti do smrti od gušenja.
Na desni se pojavljuju smeđe mrlje.
Koža postaje plava.

S opeklinom koža mogu postojati sve komplikacije svojstvene opeklinskoj bolesti.

Prilikom trovanja u paru, uočava se sljedeća slika:

Opeklina sluznice očiju.
Krvarenje iz nosa.
Opekline sluznice dišnih puteva. U tom slučaju žrtva doživljava jak simptom boli.
Oticanje grkljana sa simptomima gušenja (nedostatak kisika, koža postaje plava).
Ako je trovanje ozbiljno, može doći do mučnine i povraćanja.

Važno je znati! Trovanje kiselinom nakon gutanja puno je opasnije od intoksikacije udisanjem para.

Prva pomoć i terapijski postupci kod oštećenja sumpornom kiselinom

U dodiru sa sumpornom kiselinom postupite na sljedeći način:

Prvo nazovi hitna pomoć. Ako je tekućina ušla unutra, izvršite ispiranje želuca Topla voda. Nakon toga, u malim gutljajima morat ćete popiti 100 grama suncokreta odn maslinovo ulje. Osim toga, trebali biste progutati komadić leda, popiti mlijeko ili spaljeni magnezij. To se mora učiniti kako bi se smanjila koncentracija sumporne kiseline i olakšalo ljudsko stanje.
Ako vam kiselina dospije u oči, isperite ih. tekuća voda, a zatim kapati otopinom dikaina i novokaina.
Ako kiselina dospije na kožu, opečeno mjesto treba dobro oprati pod tekućom vodom i zaviti sodom. Ispirite oko 10-15 minuta.
U slučaju trovanja parom, morate ići na Svježi zrak, a također isprati, koliko je to moguće, zahvaćene sluznice vodom.

U bolničkom okruženju liječenje će ovisiti o području opekline i stupnju trovanja. Anestezija se provodi samo s novokainom. Kako bi se izbjegao razvoj infekcije na zahvaćenom području, za pacijenta se odabire tijek antibiotske terapije.

Kod želučanog krvarenja ubrizgava se plazma ili transfuzija krvi. Izvor krvarenja može se ukloniti kirurški.

Sumporna kiselina u svom čistom 100% obliku nalazi se u prirodi. Na primjer, u Italiji, na Siciliji u Mrtvom moru, možete vidjeti jedinstveni fenomen - sumporna kiselina curi s dna! I to se događa: pirit iz Zemljina kora služi u ovom slučaju kao sirovina za njegovo formiranje. Ovo mjesto nazivaju i Jezerom smrti, a čak se i insekti boje doletjeti do njega!
Nakon velikih vulkanskih erupcija često se u zemljinoj atmosferi mogu naći kapi sumporne kiseline, a u takvim slučajevima "krivac" može donijeti Negativne posljedice na okoliš i uzrokuju ozbiljne klimatske promjene.
Sumporna kiselina je aktivni apsorber vode, pa se koristi kao sušilica plina. NA stari dani da se prozori u sobama ne zamagljuju, ta se kiselina točila u staklenke i stavljala između stakla prozorskih otvora.
Sumporna kiselina je glavni uzrok kiselih kiša. Glavni uzrok kiselih kiša je onečišćenje zraka sumpornim dioksidom, a kada se otopi u vodi, stvara sumpornu kiselinu. Zauzvrat, sumpor dioksid se emitira kada se izgaraju fosilna goriva. U kiselim kišama proučavan za posljednjih godina, povećan je sadržaj dušične kiseline. Razlog za ovu pojavu je smanjenje emisije sumpor-dioksida. Unatoč toj činjenici, sumporna kiselina ostaje glavni uzrok kiselih kiša.

Nudimo vam video kompilaciju zanimljiva iskustva sa sumpornom kiselinom.

Razmotrimo reakciju sumporne kiseline kada se ulije u šećer. U prvim sekundama ulaska sumporne kiseline u tikvicu sa šećerom, smjesa potamni. Nakon nekoliko sekundi tvar postaje crna. Sljedeće se događa ono najzanimljivije. Masa počinje brzo rasti i izlaziti iz tikvice. Na izlazu dobivamo ponosnu tvar, izgleda kao porozna drveni ugljen, premašujući početni volumen za 3-4 puta.

Autor videa predlaže usporedbu reakcije Coca-Cole sa klorovodičnom kiselinom i sumpornom kiselinom. Prilikom miješanja Coca-Cole sa klorovodičnom kiselinom ne uočavaju se nikakve vizualne promjene, ali kada se pomiješa sa sumpornom kiselinom, Coca-Cola počinje ključati.

Zanimljiva interakcija može se uočiti kada sumporna kiselina dospije na toaletni papir. Toaletni papir sastoji se od celuloze. Kada kiselina uđe, molekule celuloze se trenutno razgrađuju uz oslobađanje slobodnog ugljika. Slično ugljenisanje može se primijetiti kada kiselina dospije na drvo.

Dodajem mali komadić kalija u tikvicu s koncentriranom kiselinom. U prvoj sekundi se oslobađa dim, nakon čega se metal odmah rasplamsa, zasvijetli i eksplodira, režući se na komadiće.

U sljedećem eksperimentu, kada sumporna kiselina udari šibicu, ona se rasplamsa. U drugom dijelu pokusa aluminijska folija je uronjena u aceton i unutra šibica. Dolazi do trenutnog zagrijavanja folije uz oslobađanje ogromne količine dima i njegovo potpuno otapanje.

Pri dodavanju se opaža zanimljiv učinak soda bikarbona u sumpornu kiselinu. Soda se odmah pretvara u žuta boja. Reakcija se odvija brzim ključanjem i povećanjem volumena.

Kategorično ne savjetujemo da sve gore navedene pokuse provodite kod kuće. Sumporna kiselina je vrlo korozivna i otrovna tvar. Takvi se pokusi moraju provoditi u posebnim opremljenim sobama prisilna ventilacija. Plinovi koji se oslobađaju u reakcijama sa sumpornom kiselinom vrlo su otrovni i mogu uzrokovati oštećenje dišnih puteva i otrovati tijelo. Osim toga, takvi se pokusi provode u osobnoj zaštitnoj opremi za kožu i dišne organe. Čuvaj se!

Također preporučujemo

Učitavam...