A kénsav és felhasználása. A kénsav beszerzése és felhasználási területei

Kénsav H 2SO 4, moláris tömeg 98,082; színtelen olajos, szagtalan. Nagyon erős disav, 18°C-on p K a 1-2,8, K 2 1,2 10-2, pK a 2 1,92; kötéshosszak S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH szög 104°, OSO 119°; bomlás közben felforr, képződik (98,3% H 2 SO 4 és 1,7% H 2 O 338,8 °C forrásponttal; lásd még az 1. táblázatot). Kénsav, amely 100% H 2 SO 4 tartalomnak felel meg, összetétele (%): H 2 SO 4 99,5%, HSO 4 - 0,18%, H 3 SO 4 + 0,14%, H 3 O + 0 09%, H 2 S 2 O 7 0,04%, HS 2 O 7 0,05%. Minden arányban keverhető SO 3-mal. Vizes oldatokban kénsav csaknem teljesen disszociál H + -ra, HSO 4 - és SO 4 2- -re. H 2 SO 4 képződik · n H 2 O, hol n=1, 2, 3, 4 és 6,5.

Az SO 3 kénsavban készült oldatait óleumnak nevezzük, két vegyületet képeznek: H 2 SO 4 SO 3 és H 2 SO 4 2SO 3. Az óleum pirokénsavat is tartalmaz, amelyet a következő reakcióval nyernek: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Kénsav beszerzése

Nyersanyag átvételhez kénsav szolgálnak: S, fém-szulfidok, H 2 S, hőerőművek hulladékai, vas-, kalcium-szulfátok stb. A kinyerés főbb lépései kénsav 1) nyersanyagok SO 2 előállításához; 2) SO 2 SO 3 -dá (átalakítás); 3) SO3. Az iparban két módszert alkalmaznak a megszerzésére kénsav, amely a SO 2 oxidációjának módjában különbözik - szilárd katalizátorokkal való érintkezés (kontaktusok) és nitrogéntartalmú - nitrogén-oxidokkal. Kapni kénsav A kontakt módszerben a modern üzemek vanádium katalizátorokat használnak, amelyek kiszorították a Pt- és Fe-oxidokat. A tiszta V 2 O 5 gyenge katalitikus aktivitású, ami alkálifémek jelenlétében meredeken növekszik, a K-sók a leghatékonyabbak 7 V 2 O 5 és K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 315-330 °C-on bomlik , 365-380, illetve 400-405 °C). A katalizátor aktív komponense olvadt állapotban van.

Az SO 2 SO 3 -dá való oxidációjának sémája a következőképpen ábrázolható:

Az első szakaszban beáll az egyensúly, a második szakasz lassú és meghatározza a folyamat sebességét.

Termelés kénsav kénből kettős érintkezés és kettős abszorpció módszerével (1. ábra) a következő szakaszokból áll. A portól való tisztítás után a levegőt gázfúvó szállítja a szárítótoronyba, ahol 93-98%-ban megszárad. kénsav 0,01 térfogatszázalék nedvességtartalomig. A megszáradt levegő az érintkező egység egyik hőcserélőjében történő előmelegítés után kerül a kénes kemencébe. A ként a kemencében égetik el, fúvókákkal táplálva: S + O 2 \u003d SO 2 + 297,028 kJ. A 10-14 térfogatszázalék SO 2 tartalmú gázt a kazánban lehűtik, majd levegővel 420°C-on 9-10 térfogatszázalék SO 2 tartalomra hígítják az érintkező berendezésbe az átalakítás első szakaszához, amely három réteg katalizátoron megy végbe (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), majd a gázt hőcserélőkben lehűtik. Ezután a 8,5-9,5% SO 3 tartalmú gáz 200°C-on belép az abszorpció első szakaszába az abszorberbe, öntözött és 98%-os. kénsav: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130,56 kJ. Ezután a gáz fröcskölődik. kénsav 420 °C-ra melegítjük, és az átalakítás második szakaszába lép, két réteg katalizátoron folyik. A második abszorpciós fokozat előtt a gázt az economizerben lehűtik és a 98%-kal öntözött második fokozatú abszorberbe vezetik. kénsav, majd a fröccsenéstől való tisztítás után a légkörbe kerül.

1 - kénes kemence; 2 - hulladékhő kazán; 3 - gazdaságosító; 4 - induló kemence; 5, 6 - az indítókemence hőcserélői; 7 - érintkező eszköz; 8 - hőcserélők; 9 - óleum abszorber; 10 - szárítótorony; a 11. és 12. ábrán az első és második monohidrát abszorber; 13 - savgyűjtők.

1 - tányér adagoló; 2 - sütő; 3 - hulladékhő kazán; 4 - ciklonok; 5 - elektrosztatikus leválasztók; 6 - mosótornyok; 7 - nedves elektrosztatikus leválasztók; 8 - fúvótorony; 9 - szárítótorony; 10 - permetcsapda; 11 - az első monohidrát abszorber; 12 - hőcserélők; 13 - érintkező eszköz; 14 - óleum abszorber; 15 - második monohidrát abszorber; 16 - hűtőszekrények; 17 - gyűjtemények.

1 - denitráló torony; 2, 3 - az első és a második gyártótorony; 4 - oxidációs torony; 5, 6, 7 - abszorpciós tornyok; 8 - elektrosztatikus leválasztók.

Termelés kénsav fém-szulfidokból (2. ábra) sokkal bonyolultabb és a következő műveletekből áll. A FeS 2 pörkölése légfúvós fluidágyas kemencében történik: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. A 900°C hőmérsékletű, 13-14% SO 2 tartalmú pörkölőgáz belép a kazánba, ahol lehűtik 450°C-ra. A por eltávolítása ciklonban és elektrosztatikus leválasztóban történik. Ezután a gáz áthalad két mosótornyon, amelyeket 40% és 10% öntözött. kénsav. Ezzel egy időben a gáz végül megtisztul a portól, fluortól és arzéntól. Gáz aeroszoltól való tisztítására kénsav a mosótornyokban kialakított két fokozatú nedves elektrosztatikus leválasztó van biztosítva. Szárítótoronyban történő szárítás után, amely előtt a gázt 9% SO 2 tartalomra hígítják, fúvóval az első konverziós fokozatba (3 katalizátorágy) vezetik. A hőcserélőkben a gáz 420°C-ra melegszik fel az első konverziós szakaszból származó gáz hője miatt. A SO 3 -ban 92-95%-ra oxidált SO 2 az óleum és monohidrát abszorberekben az abszorpció első szakaszába kerül, ahol felszabadul a SO 3 -ból. Ezután a SO 2 ~ 0,5% tartalmú gáz belép a második konverziós szakaszba, amely egy vagy két katalizátorrétegen megy végbe. A gázt egy másik hőcserélőcsoportban előzetesen 420 °C-ig melegítik a katalízis második szakaszából érkező gázok hője miatt. A SO 3 elválasztása után az abszorpció második szakaszában a gáz a légkörbe kerül.

Az SO 2 SO 3 -dá való átalakulásának mértéke a kontakt módszerben 99,7%, az SO 3 abszorpció foka 99,97%. Termelés kénsav a katalízis egy szakaszában hajtják végre, miközben az SO 2 SO 3 -dá alakulásának mértéke nem haladja meg a 98,5%-ot. A légkörbe való kibocsátás előtt a gázt megtisztítják a maradék SO 2 -tól (lásd). Teljesítmény modern installációk 1500-3100 t/nap

A nitrósos módszer (3. ábra) lényege, hogy a pörkölőgázt hűtés és poreltávolítás után ún. nitrózzal kezeljük - kénsav amelyben a nitrogén-oxidok feloldódnak. Az SO 2-t a nitróz elnyeli, majd oxidálja: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. A keletkező NO rosszul oldódik nitrózban és felszabadul belőle, majd a gázfázisban oxigén hatására részlegesen oxidálódik NO 2 -dá. NO és NO 2 keveréke újra felszívódik kénsav stb. A nitrogén-oxidok nem fogynak el a nitrózus folyamatban, és a nem teljes felszívódásuk miatt visszakerülnek a termelési ciklusba. kénsav részben elszállítják a kipufogógázok. A nitrosos módszer előnyei: a műszerezés egyszerűsége, alacsonyabb költség (10-15%-kal alacsonyabb, mint a kontakté), 100%-os SO 2 feldolgozás lehetősége.

A torony-nitrózus eljárás műszerezettsége egyszerű: a SO 2 feldolgozása 7-8 bélelt kerámia tömítésű toronyban történik, az egyik torony (üreges) szabályozható oxidáló térfogatú. A tornyokban savgyűjtők, hűtők, szivattyúk vannak, amelyek savval látják el a tornyok feletti nyomástartó tartályokat. Az utolsó két torony elé farventilátor van felszerelve. Gáz aeroszoltól való tisztítására kénsav elektrosztatikus leválasztóként szolgál. Az eljáráshoz szükséges nitrogén-oxidokat HNO 3 -ból nyerik. A nitrogén-oxidok légkörbe történő kibocsátásának és a 100%-os SO 2 feldolgozásnak csökkentése érdekében a termelési és abszorpciós zónák között nitrogénmentes SO 2 feldolgozási ciklust telepítenek a nitrogén-oxidok mély megkötésére szolgáló víz-savas módszerrel kombinálva. A nitrózus módszer hátránya a termék alacsony minősége: a koncentráció kénsav 75%, nitrogén-oxidok, vas és egyéb szennyeződések jelenléte.

A kristályosodás lehetőségének csökkentése érdekében kénsav a szállítás és tárolás során a kereskedelmi minőségekre szabványokat állapítanak meg kénsav, melynek koncentrációja a leginkább megfelel alacsony hőmérsékletek kristályosodás. Tartalom kénsav műszaki fokozatokban (%): torony (nitrogéntartalmú) 75, érintkező 92,5-98,0, óleum 104,5, nagy százalékos óleum 114,6, akkumulátor 92-94. kénsav legfeljebb 5000 m 3 térfogatú acéltartályokban tárolva, raktári összkapacitásuk tíznapos gyártásra van tervezve. Oleum és kénsav acél vasúti tartályokban szállítják. Koncentrált és akkumulátoros kénsav saválló acéltartályokban szállítják. Az óleum szállítására szolgáló tartályokat hőszigeteléssel borítják, és az óleumot feltöltés előtt felmelegítik.

Határozza meg kénsav kolorimetriásan és fotometriásan, BaSO 4 szuszpenzió formájában - fototurbidimetriásan, valamint coulometriás módszerrel.

A kénsav használata

A kénsavat ásványi műtrágyák gyártásánál használják, elektrolitként ólom akkumulátorokban, különféle ásványi savak és sók, vegyi rostok, színezékek, füstképző anyagok és robbanóanyagok előállításához, olaj-, fémmegmunkálási, textil-, bőr-, ill. más iparágak. Ipari szerves szintézisben használják dehidratálási reakciókban (dietil-éter, észterek előállítása), hidratálásban (etilénből etanol), szulfonálásban (és köztes termékek színezékek gyártásánál), alkilezés (izooktán, polietilénglikol, kaprolaktám kinyerése) stb. A legnagyobb fogyasztó kénsav- ásványi műtrágyák gyártása. 1 tonna P 2 O 5 foszfát műtrágyához 2,2-3,4 tonna fogy. kénsav 1 t (NH 4) 2 SO 4 esetében pedig 0,75 t kénsav. Ezért a kénsav üzemeket általában az ásványi műtrágyákat előállító üzemekkel együtt építik. Világtermelés kénsav 1987-ben elérte a 152 millió tonnát.

Kénsavés óleum - rendkívül agresszív anyagok, amelyek hatással vannak a légutakra, a bőrre, a nyálkahártyákra, légzési nehézséget okoznak, köhögnek, gyakran - gégegyulladás, légcsőgyulladás, hörghurut stb. Kénsav aeroszol MPC a levegőben munkaterület 1,0 mg / m 3, légkörben 0,3 mg / m 3 (maximum egyszeri) és 0,1 mg / m 3 (napi átlag). A gőzök feltűnő koncentrációja kénsav 0,008 mg/l (60 perc expozíció), halálos 0,18 mg/l (60 perc). Veszélyességi osztály 2. Aeroszol kénsav keletkezhetnek a légkörben a vegyipar és a kohászati ipar S-oxidokat tartalmazó kibocsátása következtében, és savas esőként hullhatnak ki.

„Alig van más, mesterségesen előállított, a technológiában oly gyakran használt anyag, mint a kénsav.

Ahol nincsenek gyárak a kitermelésére, ott elképzelhetetlen sok más nagy műszaki jelentőségű anyag jövedelmező előállítása.”

DI. Mengyelejev

A kénsavat számos iparágban használják vegyipar:

ásványi műtrágyák, műanyagok, színezékek, műszálak, ásványi savak, tisztítószerek;
az olaj- és petrolkémiai iparban:

olajfinomításhoz, paraffinok kinyeréséhez;

a színesfémkohászatban:

színesfémek előállításához - cink, réz, nikkel stb.

a vaskohászatban:

fémek pácolásához;

a cellulóz- és papíriparban, az élelmiszeriparban és a könnyűiparban (keményítő, melasz előállításához, szövetfehérítéshez) stb.

Kénsav termelés

A kénsavat az iparban kétféleképpen állítják elő: kontakt és salétromsavval.

Kontakt módszer a kénsav előállításához

A kénsavat kontakt módszerrel állítják elő Nagy mennyiségű kénsav üzemekben.

Jelenleg a kénsav előállításának fő módja a kontaktus, mert. ennek a módszernek vannak előnyei a többihez képest:

Termék beszerzése minden fogyasztó számára elfogadható tiszta tömény sav formájában;

- a kibocsátás csökkentése káros anyagok kipufogógázokkal a légkörbe

I. A kénsav előállításához felhasznált nyersanyagok.

Fő nyersanyag

kén - S

kén-pirit (pirit) - FeS 2

színesfém-szulfidok - Cu2S, ZnS, PbS

hidrogén-szulfid - H2S

Segédanyag

Katalizátor - vanádium-oxid - V 2 O 5

II. Nyersanyagok előkészítése.

Vizsgáljuk meg a kénsav előállítását pirit FeS 2-ből.

1) Pirit őrlése. Használat előtt a pirit nagy darabjait aprítógépben összetörik. Tudod, hogy ha egy anyagot összetörnek, a reakciósebesség megnő, mert. a reagensek érintkezési felülete megnő.

2) A pirit tisztítása. A pirit aprítása után flotációval megtisztítják a szennyeződésektől (hulladékkőzet és föld). Ehhez a tört piritet hatalmas víztartályokba engedik, összekeverik, a meddőkő felúszik, majd a hulladékkőzetet eltávolítják.

III. Alapvető kémiai eljárások:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q vagy ként égő S+O2 t ° C→ SO2

2SO2 + O2 400-500° Val vel,V2O5 , p↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Technológiai alapelvek:

A folytonosság elve;

Az integrált nyersanyaghasználat elve,egyéb termelésből származó hulladék felhasználása;

A hulladékmentes termelés elve;

A hőátadás elve;

Ellenáramlás elve ("fluidizált ágy");

A termelési folyamatok automatizálásának és gépesítésének elve.

V . Technológiai folyamatok:

Folytonosság elve: pirit pörkölés kemencében → kén-oxid ellátás ( IV ) és oxigén a tisztítórendszerbe → az érintkező berendezésbe → kén-oxid ellátás VI ) az abszorpciós toronyba.

VI . Biztonság környezet:

1) a csővezetékek és berendezések tömítettsége

2) gáztisztító szűrők

VII. Gyártási kémia :

ELSŐ FÁZIS - pirit pörkölés kemencében "fluidizált ágyban" történő pörköléshez.

Főleg kénsavat használnak flotációs piritek- a réz és vas kénvegyületeinek keverékét tartalmazó rézércek dúsítása során keletkező termelési hulladék. Ezen ércek dúsítási folyamata a Norilsk és Talnakh dúsító üzemekben zajlik, amelyek a fő nyersanyagszállítók. Ez az alapanyag jövedelmezőbb, mert. kén-piritet főleg az Urálban bányásznak, és természetesen szállítása nagyon költséges lehet. Lehetséges felhasználás kén, amely szintén a bányákban bányászott színesfémércek dúsítása során keletkezik. A ként a Csendes-óceáni Flotta és a NOF is szállítja. (koncentráló gyárak).

Első szakasz reakcióegyenlete

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

A zúzott, megtisztított, nedves (flotálás után) piritet felülről öntik egy kemencébe, hogy "fluidizált ágyban" tüzeljék. Alulról (ellenáramlási elv) oxigénnel dúsított levegő áramlik át a pirit teljesebb égetése érdekében. A kemencében a hőmérséklet eléri a 800°C-ot. A pirit vörösre hevül, és az alulról fújt levegő miatt "felfüggesztett állapotban" van. Úgy néz ki, mint egy forró, vörösen forró folyadék. Még a legkisebb piritszemcsék sem tapadnak össze a „fluidizált ágyban”. Ezért az égetési folyamat nagyon gyors. Ha korábban 5-6 órát vett igénybe a pirit elégetése, most már csak néhány másodperc. Sőt, a "fluidizált ágyban" lehetőség van 800°C-os hőmérséklet fenntartására.

A reakció eredményeként felszabaduló hő miatt a kemence hőmérséklete megmarad. A felesleges hőt eltávolítják: a vízzel ellátott csövek a kemence kerülete mentén futnak, amelyet felmelegítenek. A meleg vizet tovább használják a szomszédos helyiségek központi fűtésére.

A keletkező vas-oxidot, Fe 2 O 3-at (sajt) nem használják fel a kénsav előállításához. De összegyűjtik és elküldik egy kohászati üzembe, ahol a vas-fémet és szénötvözeteit vas-oxidból nyerik - acélból (2% szén-C az ötvözetben) és öntöttvasból (4% szén-C az ötvözetben).

És így, a vegyszergyártás elve- hulladékmentes termelés.

Kijön a sütőből kemence gáz , melynek összetétele: SO 2, O 2, vízgőz (a pirit nedves volt!) És a salak legkisebb részecskéi (vas-oxid). Az ilyen kemencegázt meg kell tisztítani a salak és a vízgőz szilárd részecskéitől.

A kemencegáz tisztítását a salak szilárd részecskéitől két szakaszban hajtják végre - ciklonban (centrifugális erőt alkalmaznak, a salak szilárd részecskéi megütik a ciklon falait és leesnek). A kis részecskék eltávolítására a keveréket elektrosztatikus leválasztókba küldik, ahol ~ 60 000 V-os nagyfeszültségű áram hatására megtisztítják (elektrosztatikus vonzást alkalmaznak, a salakszemcsék az elektrosztatikus leválasztó elektromos lemezein tapadnak megfelelő felhalmozódással saját súlyuk alatt leesnek), a kemencegázban lévő vízgőz eltávolítására (szárító kemencegáz) használjunk tömény kénsavat, ami nagyon jó nedvszívó, mert felveszi a vizet.

A kemencegáz szárítása egy szárítótoronyban történik - a kemencegáz alulról felfelé emelkedik, és a tömény kénsav fentről lefelé áramlik. A gáz és a folyadék érintkezési felületének növelése érdekében a tornyot kerámia gyűrűkkel töltik fel.

A szárítótorony kimeneténél a kemencegáz már nem tartalmaz sem salakszemcséket, sem vízgőzt. A kemencegáz ma kén-oxid SO 2 és oxigén O 2 keveréke.

MÁSODIK SZAKASZ - SO 2 katalitikus oxidációja SO 3 -dá oxigénnel érintkező eszközben.

Ennek a szakasznak a reakcióegyenlete a következő:

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

A második szakasz összetettsége abban rejlik, hogy az egyik oxid oxidációja a másikba reverzibilis. Ezért meg kell választani az optimális feltételeket a közvetlen reakció (SO 3 kinyerése) lefolyásához.

Az egyenletből az következik, hogy a reakció reverzibilis, ami azt jelenti, hogy ebben a szakaszban olyan feltételeket kell fenntartani, hogy az egyensúly a kilépés felé toljon el. SO 3 különben az egész folyamat megszakad. Mert a reakció a térfogat csökkenésével megy végbe (3 V↔2V ), fokozott nyomásra van szükség. Növelje a nyomást 7-12 atmoszférára. A reakció exoterm, ezért a Le Chatelier-elvet figyelembe véve ez a folyamat nem hajtható végre magas hőmérsékleten, mert. az egyensúly balra tolódik el. A reakció = 420 fokos hőmérsékleten indul be, de a többrétegű katalizátor (5 réteg) miatt ezt 550 fokra tudjuk emelni, ami nagymértékben felgyorsítja a folyamatot. A használt katalizátor vanádium (V 2 O 5). Olcsó és sokáig bírja (5-6 év). a leginkább ellenálló a mérgező szennyeződésekkel szemben. Ezenkívül hozzájárul az egyensúly jobbra tolásához.

A keveréket (SO 2 és O 2) hőcserélőben hevítik, és csöveken haladnak keresztül, amelyek között ellenkező irányban hideg keverék halad át, amelyet fel kell melegíteni. Ennek eredményeként ott hőcsere: a kiindulási anyagokat felmelegítjük, és a reakciótermékeket a kívánt hőmérsékletre hűtjük.

HARMADIK SZAKASZ - az SO 3 kénsav általi abszorpciója az abszorpciós toronyban.

Miért kén-oxid SO 3 nem szívja fel a vizet? Hiszen a kén-oxidot feloldhatnánk vízben: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . De a helyzet az, hogy ha vizet használnak a kén-oxid felszívódására, akkor a kénsav apró kénsavcseppekből álló köd formájában képződik (a kén-oxid vízben nagy mennyiségű hő felszabadulásával oldódik, a kénsav olyan forró, hogy felforr és gőzzé alakul). A kénsavköd képződésének elkerülése érdekében használjon 98%-os tömény kénsavat. A víz két százaléka olyan kicsi, hogy a folyadék melegítése gyenge és ártalmatlan lesz. A kén-oxid nagyon jól oldódik egy ilyen savban, és óleumot képez: H 2 SO 4 nSO 3 .

Ennek a folyamatnak a reakcióegyenlete:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

A kapott óleumot fémtartályokba öntik, és a raktárba küldik. Ezután a tartályokat óleummal töltik meg, vonatokat alakítanak ki, és elküldik a fogyasztóhoz.

Kénsav, H 2 SO 4, erős kétbázisú sav, amely a kén legmagasabb oxidációs állapotának felel meg (+6). Normál körülmények között - nehéz olajos folyadék, színtelen és szagtalan. Az S. to. technikájában keverékeit vízzel és kénsav-anhidriddel is nevezik. Ha az SO 3:H 2 O mólaránya kisebb, mint 1, akkor ez kénsav vizes oldata, ha nagyobb, mint 1, akkor SO 3 S. to oldata.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

100% H 2 SO 4 (monohidrát, SO 3 × H 2 O) 10,45 °C-on kristályosodik; t kip 296,2 °С; sűrűsége 1,9203 g/cm3; hőkapacitás 1,62 j/g(Nak nek. A H 2 SO 4 tetszőleges arányban keveredik H 2 O-val és SO 3-mal, így vegyületek keletkeznek:

H 2 SO 4 × 4H 2 O ( t pl-28,36 °C), H 2SO 4 × 3H 2 O ( t pl-36,31 °C), H 2SO 4 × 2H 2 O ( t pl-39,60 °C), H 2 SO 4 × H 2 O ( t pl- 8,48 °С), H 2 SO 4 × SO 3 (H 2 S 2 O 7 - kénsav vagy pirokénsav, t pl 35,15 °С), H 2 SO × 2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - trikénsav, t pl 1,20 °C).

Ha az S. to. legfeljebb 70% H 2 SO 4 tartalmú vizes oldatait melegítjük és forraljuk, csak vízgőz kerül a gőzfázisba. A töményebb oldatok felett S. gőzök is megjelennek.A 98,3%-os H 2 SO 4 (azeotróp elegy) oldata forrásponton (336,5 °C) teljesen desztillál. Az S. to., amely több mint 98,3% H 2 SO 4-et tartalmaz, hevítéskor SO 3 gőzöket bocsát ki.

tömény kénsav. - erős oxidálószer. A HI-t és a HBr-t szabad halogénné oxidálja; hevítve minden fémet oxidál, kivéve a platinafémeket (a Pd kivételével). A hidegben a koncentrált S. to. számos fémet passzivál, köztük Pb, Cr, Ni, acél, öntöttvas. A hígított S. reakcióba lép az összes fémmel (a Pb kivételével), amely megelőzi a hidrogént a feszültségsorokban, például: Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

hogyan erős sav Az S. to. kiszorítja például a gyengébb savakat sóikból bórsav bóraxból:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3, és hevítéskor több illékony savat is kiszorít, például:

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

Az S. to. kémiailag kötött vizet vesz el a hidroxilcsoportokat tartalmazó szerves vegyületekből - OH. Az etil-alkohol dehidratálása tömény S. jelenlétében etilén vagy dietil-éter képződéséhez vezet. A cukor, a cellulóz, a keményítő és más szénhidrátok elszenesedése az S. to.-val való érintkezéskor szintén a kiszáradásukkal magyarázható. Kétbázisúként az S. to. kétféle sót képez: szulfátokat és hidroszulfátokat.

Nyugta

A "vitriololaj" (azaz tömény S. to.) előállításának első leírását V. Biringuccio olasz tudós 1540-ben és a német alkimista adta, akinek műveit Vaszilij Valentin néven adták ki a 16. század végén. és a 17. század eleje. 1690-ben a francia kémikusok, N. Lemery és N. Lefebvre alapozták meg a kénsav előállításának első ipari módszerét, amelyet Angliában 1740-ben vezettek be. E módszer szerint a kén és nitrát keverékét üstben égették el. bizonyos mennyiségű vizet tartalmazó üveghengerben felfüggesztve. A felszabaduló SO3 vízzel reagálva S.-t képez. 1746-ban J. Robeck Birminghamben az üveghengereket ólomlemezből készült kamrákra cserélte, és elindította az S. to kamragyártását. Az S. to beszerzési folyamatának folyamatos fejlesztése. Nagy-Britanniában és Franciaországban az első toronyrendszer megjelenéséhez (1908) vezetett. A Szovjetunióban az első toronytelepítést 1926-ban helyezték üzembe a Polevszki Kohászati Üzemben (Urál).

A kén, a kén-pirit FeS2 és a réz-, ólom-, cink- és más SO 2-tartalmú fémek szulfidérceinek oxidatív pörkölése során keletkező kipufogógázok nyersanyagként szolgálhatnak a szulfidércek előállításához. A Szovjetunióban az S. to. fő mennyiségét kén-piritből nyerik. A FeS 2-t kemencékben égetik el, ahol fluidágyas állapotban van. Ezt úgy érik el, hogy a levegőt gyorsan átfújják egy finomra őrölt piritrétegen. A keletkező gázelegy SO 2, O 2, N 2, SO 3 szennyeződéseket, H 2 O gőzöket, As 2 O 3 , SiO 2 stb. tartalmaz, és sok salakport hordoz, amelyből a gázokat elektrosztatikus leválasztókban tisztítják meg. .

Az S. to.-t SO 2-ből kétféleképpen nyerjük: nitrózus (torony) és kontaktus. Az SO 2 feldolgozása Dél-Dél-Amerikában. A nitrózus módszer szerint termelő tornyokban - hengeres tartályokban (15 més egyebek), tele van egy kerámia gyűrűvel. Felülről a gázáram felé "nitrózt" permeteznek - S.-re hígítva, amely NOOSO 3 H nitrozil-kénsavat tartalmaz, amelyet a következő reakcióval kapunk:

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

Az SO 2 nitrogén-oxidokkal történő oxidációja az oldatban a nitróz általi abszorpció után megy végbe. A nitrózt víz hidrolizálja:

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

A tornyokba belépő kén-dioxid vízzel kénsavat képez: SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3.

A HNO 2 és a H 2 SO 3 kölcsönhatása S. képződéshez vezet, hogy:

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

A felszabaduló NO az oxidációs toronyban N 2 O 3 -dá (pontosabban NO + NO 2 keverékévé) alakul. Innen a gázok az abszorpciós tornyokba jutnak, ahol felülről S. találkozik velük.Nitróz képződik, amelyet a termelő tornyokba pumpálnak. Hogy. a termelés folytonossága és a nitrogén-oxidok körforgása megvalósul. A kipufogógázokkal elkerülhetetlen veszteségeiket HNO 3 hozzáadásával pótolják.

A nitrózus módszerrel nyert S. to. koncentrációja nem kellően magas és tartalmaz káros szennyeződéseket(például As). Előállítása nitrogén-oxidok légkörbe való kibocsátásával jár együtt („rókafarok”, így az NO 2 színéről nevezték el).

Az S. to. előállításának kontaktusos módszerének elvét P. Philips (Nagy-Britannia) fedezte fel 1831-ben. Az első katalizátor a platina volt. A 19. század végén - a 20. század elején. felfedezték a SO 2 SO 3 -dá történő oxidációjának felgyorsulását V 2 O 5 vanádium-anhidriddel. A vanádium-katalizátorok hatásának vizsgálatában és kiválasztásában különösen fontos szerepet játszottak A. E. Adadurov, G. K. Boreskov, F. N. Juskevics és mások szovjet tudósai.A modern kénsavgyárak kontakt módszerrel üzemelnek. A katalizátor alapjául különböző arányban SiO 2, Al 2 O 3, K 2 O, CaO, BaO hozzáadásával készült vanádium-oxidokat használnak. Minden vanádium kontakt tömeg csak ~420 °C-nál nem alacsonyabb hőmérsékleten mutatja aktivitását. Az érintkező berendezésben a gáz általában az érintkező tömeg 4 vagy 5 rétegén halad át. Az S. to. kontakt módszerrel történő előállítása során a pörkölőgázt először megtisztítják a katalizátort mérgező szennyeződésektől. Az as-, szelén- és pormaradványokat S.-vel öntözött mosótornyokban távolítják el, hogy a H 2 SO 4 köd (amely a gázelegyben jelenlévő SO 3-ból és H 2 O-ból képződik) nedves elektrosztatikus leválasztókban szabadul fel. A H 2 O gőzeit a tömény S. to. szárítótornyokban nyeli el. Ezután az SO 2 levegővel alkotott keveréke áthalad a katalizátoron (kontakt tömeg), és SO 3 -dá oxidálódik:

SO2 + 1/2O2 = SO3.

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

A folyamatba belépő víz mennyiségétől függően az S. to. vízben vagy óleumban készült oldatát kapjuk.

1973-ban az S. to. termelési volumene (monohidrátban) (millió tonna): Szovjetunió - 14,9, USA - 28,7, Japán - 7,1, Németország - 5,5, Franciaország - 4,4, Nagy-Britannia - 3,9, Olaszország - 3,0 , Lengyelország - 2,9, Csehszlovákia - 1,2, Kelet-Németország - 1,1, Jugoszlávia - 0,9.

Alkalmazás

A kénsav az alapvető vegyipar egyik legfontosabb terméke. Műszaki célra kiadva a következő fajták S. to.: torony (legalább 75% H 2 SO 4), vitriol (legalább 92,5%) és óleum, vagy füstölgő S. to. (18,5-20% SO 3 oldat H 2 SO 4-ben); Ezen kívül reaktív S. to. (92-94%) keletkezik, amelyet kontakt módszerrel nyernek kvarcból vagy Pt-ből készült berendezésekben. Az S. to. erősségét a sűrűsége határozza meg, amelyet hidrométerrel mérnek. Az előállított S. to. torony nagy részét ásványi műtrágyák gyártására fordítják. A kénsavak foszforsav, sósav, bórsav, fluorsav és egyéb savak előállításában való felhasználása azon a tulajdonságon alapul, hogy a savakat kiszorítják sóikból. A koncentrált S. to. olajtermékek kéntartalmú és telítetlen szerves vegyületektől való tisztítására szolgál. A hígított S.-t használják vízkő eltávolítására a huzalról és a lemezekről ónozás és horganyzás előtt, fémfelületek pácolására krómmal, nikkellel, rézzel stb. történő bevonás előtt. A kohászatban használják - segítségével összetett ércek (különösen urán) lebomlanak. Szerves szintézisben koncentrált S. to. - szükséges komponens nitráló keverékek és kénezőszer számos színezék és gyógyászati anyag előállításához. Magas higroszkópossága miatt az S. to.-t gázok szárítására, koncentrálásra használják. salétromsav.

Biztonság

A kénsav előállítása során a mérgező gázok (SO 2 és NO 2), valamint a SO 3 és H 2 SO 4 gőzei veszélyesek. Ezért jó szellőzésre és a berendezés teljes tömítésére van szükség. S. to. súlyos égési sérüléseket okoz a bőrön, melynek következtében kezelése fokozott óvatosságot és védőfelszerelést (szemüveg, gumikesztyű, kötény, csizma) igényel. Hígításkor az S. to.-t vékony sugárban, keverés közben vízbe kell önteni. A víz hozzáadása az S. to.-hoz fröccsenést okoz (a nagy hőleadás miatt).

Irodalom:

A kénsav kézikönyve, szerk. Malina K. M., 2. kiadás, M., 1971;
Malin K. M., Arkin N. L., Boreskov G. K., Slinko M. G., Technology of sulfuric acid, M., 1950;
Boreskov G.K., Katalízis a kénsav előállításában, M. - L., 1954;
Amelin A. G., Yashke E. V., Production of Sulfuric acid, M., 1974;
Lukyanov P. M., A Szovjetunió vegyiparának rövid története, M., 1959.

I. K. Malina.

Ez a cikk vagy szakasz szöveget használ

A kénsav (H2SO4) az egyik legerősebb kétbázisú sav.

Ha beszélünk róla fizikai tulajdonságok, akkor a kénsav sűrű, átlátszó, szagtalan olajos folyadéknak tűnik. A koncentrációtól függően a kénsav számos tulajdonsággal és felhasználási területtel rendelkezik:

fémfeldolgozás;
ércfeldolgozás;
ásványi műtrágyák gyártása;
kémiai szintézis.

A kénsav felfedezésének története

A kontakt kénsav koncentrációja 92-94 százalék:

2SO 2 + O 2 = 2SO 2;

H2O + SO3 = H2SO4.

A kénsav fizikai és fizikai-kémiai tulajdonságai

A H2SO4 vízzel és SO3-val minden arányban elegyedik.

Vizes oldatokban a H2SO4 H2SO4 nH2O típusú hidrátokat képez

A kénsav forráspontja az oldat koncentrációjának mértékétől függ, és 98 százalék feletti koncentrációnál éri el a maximumot.

Maró vegyület oleum SO3 kénsavban készült oldata.

A kén-trioxid koncentrációjának növekedésével az óleumban a forráspont csökken.

A kénsav kémiai tulajdonságai

Hevítéskor a tömény kénsav a legerősebb oxidálószer, amely számos fémet képes oxidálni. Az egyetlen kivétel néhány fém:

arany (Au);
platina (Pt);
irídium (Ir);
ródium (Rh);
tantál (Ta).

A fémek oxidálásával a tömény kénsavat H2S-vé, S-vé és SO2-vá redukálhatjuk.

Aktív fém:

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

Közepes aktivitású fém:

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

Inaktív fém:

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

A vas nem lép reakcióba hideg tömény kénsavval, mert oxidfilm borítja. Ezt a folyamatot ún passziváció.

Kénsav és H2O reakciója

Ha H2SO4-et vízzel keverünk, exoterm folyamat megy végbe: ilyen nagyszámú melegítsük fel, hogy az oldat fel is forrjon. Kémiai kísérletek végzése során a kénsavat mindig apránként kell a vízhez adni, és nem fordítva.

A kénsav erős dehidratáló szer. A tömény kénsav kiszorítja a vizet a különféle vegyületekből. Gyakran használják szárítószerként.

kénsav és cukor reakciója

A kénsav víz iránti mohóságát a klasszikus kísérlettel demonstrálhatjuk – tömény H2SO₂ és , ami szerves összetevő(szénhidrát). Ahhoz, hogy egy anyagból vizet vonjunk ki, a kénsav elpusztítja a molekulákat.

A kísérlet elvégzéséhez adjunk hozzá néhány csepp vizet a cukorhoz, és keverjük össze. Ezután óvatosan öntsünk bele kénsavat. Rövid idő elteltével heves reakció figyelhető meg szén képződésével és kén-, ill.

Kénsav és kockacukor:

Ne feledje, hogy a kénsavval végzett munka nagyon veszélyes. A kénsav maró hatású anyag, amely azonnal súlyos égési sérüléseket okoz a bőrön.

biztonságos cukorkísérleteket talál, amelyeket otthon is elvégezhet.

Kénsav és cink reakciója

Ez a reakció meglehetősen népszerű, és az egyik leggyakoribb laboratóriumi módszer a hidrogén előállítására. Ha a hígított kénsavhoz cinkgranulátumot adunk, a fém gáz felszabadulásával feloldódik:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.

A híg kénsav reakcióba lép azokkal a fémekkel, amelyek a hidrogéntől balra vannak az aktivitási sorozatban:

Me + H2SO4 (bomlik) → só + H2

Kénsav reakciója báriumionokkal

A minőségi reakció a sóira a báriumionokkal való reakció. Széles körben használják a kvantitatív elemzésben, különösen a gravimetriában:

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl

ZnSO₂ + BaCl2 → BaSO₂ + ZnCl2

Figyelem! Ne próbálja meg ismételni ezeket a kísérleteket!

A kénsav (H2SO4) az egyik legmarasztóbb sav és legveszélyesebb reagens, ismeri az ember különösen koncentrált formában. A kémiailag tiszta kénsav olajos állagú, szagtalan és színtelen nehéz, mérgező folyadék. Kén-dioxid (SO2) kontakt módszerrel történő oxidációjával nyerik.

A kénsav + 10,5 °C hőmérsékleten megfagyott üveges kristályos masszává alakul, mohón, mint egy szivacs, felszívja a nedvességet a környezetből. Az iparban és a kémiában a kénsav az egyik fő kémiai vegyületekés vezető helyet foglal el a tonnában kifejezett termelés tekintetében. Ezért nevezik a kénsavat a "kémia vérének". A kénsavat műtrágyák készítésére használják gyógyszereket, egyéb savak, nagy , műtrágyák és még sok más.

A kénsav alapvető fizikai és kémiai tulajdonságai

A kénsav tiszta formájában (H2SO4 képlet), 100%-os koncentrációban színtelen, sűrű folyadék. A H2SO4 legfontosabb tulajdonsága a magas higroszkóposság – képes eltávolítani a vizet a levegőből. Ezt a folyamatot hatalmas hőleadás kíséri.
A H2SO4 erős sav.
A kénsavat monohidrátnak nevezik - 1 mol H2O-t (vizet) tartalmaz 1 mol SO3-onként. Lenyűgöző higroszkópos tulajdonságai miatt nedvesség kivonására használják gázokból.
Forráspont - 330 °C. Ebben az esetben a sav SO3-ra és vízre bomlik. Sűrűség - 1,84. Olvadáspont - 10,3 °C /.
A tömény kénsav erős oxidálószer. A redox reakció elindításához a savat fel kell melegíteni. A reakció eredménye SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
A kénsav a koncentrációtól függően eltérően reagál a fémekkel. Híg állapotban a kénsav képes az összes feszültségsorozatban lévő fémet hidrogénné oxidálni. Ez alól kivételt képez az oxidációnak leginkább ellenálló. A híg kénsav reakcióba lép sóval, bázissal, amfoter és bázikus oxidokkal. A tömény kénsav képes oxidálni az összes fémet a feszültségsorokban, és az ezüstöt is.
A kénsav kétféle sót képez: savas (hidroszulfátok) és közepes (szulfátok)
A H2SO4 aktív reakcióba lép szerves anyagokkal és nemfémekkel, és ezek egy részét szénné alakíthatja.
A kénsav-anhidrit tökéletesen oldódik H2SO4-ben, és ebben az esetben óleum képződik - SO3 kénsavban készült oldata. Külsőleg így néz ki: füstölgő kénsav, kénsav-anhidrit szabadul fel.
A vizes oldatokban lévő kénsav erős kétbázisú sav, és ha vízhez adjuk, hatalmas mennyiségű hő szabadul fel. Ha a H2SO4 híg oldatát tömény oldatokból készítjük, akkor egy kis sugárban nehezebb savat kell a vízhez adni, és nem fordítva. Ezt azért kell megtenni, hogy elkerüljük a forrásban lévő víz és a sav fröccsenését.

Tömény és hígított kénsavak

A tömény kénsav oldatok közé tartoznak a 40%-os oldatok, amelyek képesek az ezüst vagy palládium feloldására.

A hígított kénsav olyan oldatokat tartalmaz, amelyek koncentrációja 40%-nál kisebb. Ezek nem olyan aktív megoldások, de képesek reagálni sárgarézzel és rézzel.

Kénsav beszerzése

A kénsav ipari méretekben történő előállítását a 15. században kezdték meg, de akkoriban „vitriolnak” nevezték. Ha korábban az emberiség csak néhány tíz liter kénsavat fogyasztott, akkor ben modern világ a számítás évi millió tonnára megy.

Kénsav keletkezik ipari módon, és három van belőlük:

kapcsolattartási mód.
nitrózus módszer
Egyéb módszerek

Beszéljünk részletesen mindegyikről.

érintkezési gyártási mód

A kontaktgyártás a legelterjedtebb, és a következő feladatokat látja el:

Kiderül, hogy egy olyan termék, amely a legtöbb fogyasztó igényeit elégíti ki.
A gyártás során a környezet károsítása csökken.

Az érintkezési módszerben a következő anyagokat használják nyersanyagként:

pirit (kén-piritek);
kén;
vanádium-oxid (ez az anyag katalizátor szerepet játszik);
hidrogén-szulfid;
különböző fémek szulfidjai.

A gyártási folyamat megkezdése előtt az alapanyagokat előzetesen előkészítik. Először is, a piritet speciális zúzóberendezésekben őrlik, ami a hatóanyagok érintkezési területének növekedése miatt lehetővé teszi a reakció felgyorsítását. A pirit tisztításon megy keresztül: nagy víztartályokba engedik le, amely során a hulladékkő és mindenféle szennyeződés a felszínre úszik. A folyamat végén eltávolítják őket.

A gyártási rész több szakaszra oszlik:

Zúzás után a piritet megtisztítják és a kemencébe küldik - ahol 800 ° C-ig égetik. Az ellenáramlás elve szerint a kamrába alulról jut levegő, és ez biztosítja a pirit lebegő állapotát. Ma ez a folyamat néhány másodpercet vesz igénybe, de korábban több órát is igénybe vett. A pörkölési folyamat során vas-oxid formájú hulladék jelenik meg, amelyet eltávolítanak, majd a vállalkozásoknak szállítanak. kohászati ipar. Az égetés során vízgőz, O2 és SO2 gázok szabadulnak fel. Amikor a vízgőztől és a legkisebb szennyeződésektől való tisztítás befejeződik, tiszta kén-oxidot és oxigént kapunk.
A második szakaszban egy exoterm reakció megy végbe nyomás alatt vanádium katalizátor segítségével. A reakció akkor indul meg, amikor a hőmérséklet eléri a 420 °C-ot, de a hatékonyság növelése érdekében 550 °C-ra emelhető. A reakció során katalitikus oxidáció megy végbe, és a SO2 SO-vá válik.
A gyártás harmadik szakaszának lényege a következő: az SO3 abszorpciója az abszorpciós toronyban, melynek során kialakul a H2SO4 oleum. Ebben a formában a H2SO4-et speciális tartályokba öntik (nem reagál az acéllal), és készen áll a végfelhasználó számára.

A gyártás során, mint fentebb említettük, sok hőenergia keletkezik, amelyet fűtési célokra használnak fel. Sok kénsavüzem olyan gőzturbinákat telepít, amelyek a kipufogó gőzt használják fel további villamos energia előállítására.

Nitrózus eljárás kénsav előállítására

A töményebb és tisztább kénsavat és óleumot előállító kontakt gyártási módszer előnyei ellenére a salétromos módszerrel meglehetősen sok H2SO4 keletkezik. Különösen a szuperfoszfát üzemeknél.

A H2SO4 előállításához a kén-dioxid kiindulási anyagként működik, mind a kontakt, mind a nitrózus módszernél. Kifejezetten erre a célra kén elégetésével vagy kénes fémek pörkölésével nyerik.

A kén-dioxid kénsavvá történő átalakítása a kén-dioxid oxidációjából és víz hozzáadásával történik. A képlet így néz ki:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

De a kén-dioxid nem reagál közvetlenül az oxigénnel, ezért a nitrogén-módszerrel a kén-dioxid oxidációját nitrogén-oxidok segítségével végzik. A magasabb nitrogén-oxidok (nitrogén-dioxid NO2-ról, nitrogén-trioxid NO3-ról beszélünk) ebben a folyamatban NO nitrogén-monoxiddá redukálódnak, amelyet ezt követően oxigénnel ismét magasabb oxidokká oxidálnak.

A kénsav salétromos módszerrel történő előállítása technikailag kétféleképpen formalizálható:

Kamra.
Torony.

A nitrózus módszernek számos előnye és hátránya van.

A nitrózus módszer hátrányai:

Kiderül, hogy 75%-os kénsav.
A termék minősége alacsony.
A nitrogén-oxidok nem teljes visszavezetése (HNO3 hozzáadása). Kibocsátásuk káros.
A sav vasat, nitrogén-oxidokat és egyéb szennyeződéseket tartalmaz.

A nitrózus módszer előnyei:

Az eljárás költsége alacsonyabb.
Az SO2 100%-os feldolgozásának lehetősége.
A hardver tervezésének egyszerűsége.

Főbb orosz kénsavgyárak

Hazánkban a H2SO4 éves termelését hat számjegyben számolják - körülbelül 10 millió tonnát. A kénsav vezető gyártói Oroszországban olyan vállalatok, amelyek emellett fő fogyasztói. Ez körülbelül azokról a cégekről, amelyek tevékenységi köre az ásványi műtrágya gyártása. Például "Balakovo ásványi műtrágyák", "Ammofosz".

A Krím-félszigeten, Armjanszkban működik a területen a legnagyobb titán-dioxid-termelő. Kelet-Európa Krími Titán. Ezenkívül az üzem kénsav, ásványi műtrágyák, vas-szulfát stb.

A különféle típusú kénsavat számos növény állítja elő. Például az akkumulátor-kénsavat a következők gyártják: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom stb.

Az óleumot az UCC Shchekinoazot, az FKP Biysk Oleum Plant, az Ural Bányászati és Kohászati Vállalat, a Kirishinefteorgsintez Termelő Egyesület stb. állítja elő.

A nagy tisztaságú kénsavat az UCC Shchekinoazot, a Component-Reaktiv állítja elő.

Az elhasznált kénsavat a ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk üzemekben lehet megvásárolni.

A műszaki kénsav gyártói a Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Cseljabinszki Cinkgyár, Electrozinc stb.

Tekintettel arra, hogy a pirit a H2SO4 előállításának fő nyersanyaga, és ez a dúsító vállalkozások hulladékterméke, beszállítói a norilski és talnakhi dúsító üzemek.

A H2SO4 gyártásában a világ vezető pozícióit az USA és Kína foglalja el, amelyek 30 millió tonnát, illetve 60 millió tonnát tesznek ki.

A kénsav hatálya

A világ évente körülbelül 200 millió tonna H2SO4-et fogyaszt, amelyből a termékek széles skáláját állítják elő. A kénsav joggal tartja a pálmát a többi savak között az ipari felhasználás szempontjából.

Mint azt már tudják, a kénsav a vegyipar egyik legfontosabb terméke, így a kénsav hatóköre meglehetősen széles. A H2SO4 fő felhasználási területei a következők:

A kénsavat hatalmas mennyiségben használják ásványi műtrágyák előállításához, és a teljes tonnatartalom mintegy 40%-át teszi ki. Emiatt a műtrágyaüzemek mellé H2SO4-et termelő üzemek épülnek. Ezek az ammónium-szulfát, szuperfoszfát stb. Előállításuk során a kénsavat tiszta formában (100%-os koncentrációban) veszik fel. Egy tonna ammofosz vagy szuperfoszfát előállításához 600 liter H2SO4 szükséges. Ezeket a műtrágyákat leginkább a mezőgazdaságban használják.
A H2SO4-et robbanóanyagok előállítására használják.
Kőolajtermékek tisztítása. Kerozinhoz, benzinhez ásványi olajok szénhidrogének tisztítása szükséges, ami kénsav alkalmazásával történik. A szénhidrogének tisztítására szolgáló olajfinomítás során ez az iparág a világ H2SO4 tonnatartalmának 30%-át „kiveszi”. Ezenkívül az üzemanyag oktánszámát kénsavval növelik, és az olajtermelés során a kutakat kezelik.
a kohászati iparban. A kénsavat a kohászatban használják vízkő és rozsda eltávolítására a huzalról, fém lemez, valamint az alumínium kinyerésére a színesfémek gyártása során. Takarás előtt fém felületek réz, króm vagy nikkel, felületét kénsavval maratják.
A gyógyszerek gyártásában.
festékek gyártásában.
a vegyiparban. A H2SO4-et mosószerek, etil-detergensek, rovarirtó szerek stb. gyártásához használják, és ezek a folyamatok nélküle lehetetlen.
Más ismert savak kinyeréséhez szerves ill szervetlen vegyületek ipari célokra használják.

Kénsav sók és felhasználásuk

A kénsav legfontosabb sói a következők:

Glauber só Na2SO4 10H2O (kristályos nátrium-szulfát). Alkalmazási köre meglehetősen tágas: üveg, szóda gyártása, állatgyógyászatban és gyógyászatban.
A BaSO4 bárium-szulfátot gumi, papír, fehér ásványi festék előállításához használják. Ezenkívül a gyógyászatban nélkülözhetetlen a gyomor fluoroszkópiájához. Ehhez az eljáráshoz "bárium zabkását" készítenek.
Kalcium-szulfát CaSO4. A természetben gipsz CaSO4 2H2O és CaSO4 anhidrit formájában található meg. A gipsz CaSO4 2H2O-t és a kalcium-szulfátot az orvostudományban és az építőiparban használják. A gipsszel 150-170 ° C-ra hevítve részleges kiszáradás következik be, amelynek eredményeként égetett gipszet nyerünk, amelyet alabástromként ismerünk. Az alabástrom vízzel konzisztenciájára gyúrjuk folyékony tészta, a massza gyorsan megkeményedik és egyfajta kővé válik. Az alabástrom ezen tulajdonságát aktívan használják építkezés: öntvények és öntőformák készülnek belőle. A vakolási munkákban az alabástrom nélkülözhetetlen kötőanyagként. A traumatológiai osztályok betegei speciális rögzítő szilárd kötéseket kapnak - alabástrom alapján készülnek.
A FeSO4 7H2O vas-vitriolt tinta készítésére, fa impregnálására, valamint mezőgazdasági tevékenységekben a kártevők irtására használják.
A timsót KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O stb. használják a festékgyártásban és a bőriparban (cserző).
Sokan közületek első kézből ismerik a CuSO4 5H2O réz-szulfátot. Aktív asszisztens a mezőgazdaságban a növényi betegségek és kártevők elleni küzdelemben - a CuSO4 5H2O vizes oldatát gabona pácolására és növények permetezésére használják. Néhány ásványi festék elkészítésére is használják. A mindennapi életben pedig a penész eltávolítására használják a falakról.
Alumínium-szulfát - a cellulóz- és papíriparban használják.

A hígított kénsavat elektrolitként használják az ólom-savas akkumulátorokban. Ezenkívül tisztítószerek és műtrágyák előállítására használják. De a legtöbb esetben óleum formájában érkezik - ez az SO3 H2SO4-oldata (más óleumképletek is megtalálhatók).

Lenyűgöző tény! Az óleum reaktívabb, mint a tömény kénsav, de ennek ellenére nem lép reakcióba az acéllal! Ez az oka annak, hogy könnyebben szállítható, mint magát a kénsavat.

A „savak királynője” felhasználási köre valóban nagyszabású, és nehéz megmondani, hogy milyen módon használják az iparban. Emulgeálószerként is használják Élelmiszeripar, víztisztításhoz, robbanóanyagok szintéziséhez és sok más célra.

A kénsav története

Ki ne hallott volna közülünk kék vitriol? Tehát az ókorban tanulmányozták, és néhány munkában a kezdeteket új kor tudósok megvitatták a vitriol eredetét és tulajdonságait. A Vitriolt a görög orvos, Dioszkoridész, az idősebb Plinius római természetkutató tanulmányozta, és írásaikban írtak a folyamatban lévő kísérletekről. Gyógyászati célokra különféle vitriol anyagokat használt az ókori gyógyító Ibn Sina. Az alkimisták munkáiban elmondták, hogyan használták a vitriolt a kohászatban Ókori Görögország Panopolisi Zosimas.

A kénsav kinyerésének első módja a káliumtimsó melegítése, erről a XIII. századi alkímiai irodalomban van információ. Akkoriban a timsó összetételét és az eljárás lényegét nem ismerték az alkimisták, de már a 15. században elkezdtek céltudatosan foglalkozni a kénsav kémiai szintézisével. Az eljárás a következő volt: az alkimisták kén és antimon (III)-szulfid Sb2S3 keverékét salétromsavval hevítve kezelték.

A középkorban Európában a kénsavat vitriololajnak nevezték, de aztán a név vitriolra változott.

A 17. században Johann Glauber, égetés következtében kálium-nitrátés a natív kén vízgőz jelenlétében kénsavat kapott. A kén nitráttal történő oxidációja eredményeként kén-oxidot kaptunk, amely vízgőzzel reagált, és ennek eredményeként olajos folyadékot kaptunk. Vitriololaj volt, és a kénsavnak ez a neve a mai napig létezik.

A londoni Ward Joshua gyógyszerésze a XVIII. század harmincas éveiben alkalmazta ezt a reakciót ipari termelés kénsav, de a középkorban fogyasztása néhány tíz kilogrammra korlátozódott. A felhasználási terület szűk volt: alkímiai kísérletekhez, nemesfémek tisztításához és a gyógyszeriparban. A tömény kénsavat kis mennyiségben használták fel speciális, Bertolet-sót tartalmazó gyufák gyártásához.

Oroszországban a vitriol csak a 17. században jelent meg.

Az angliai Birminghamben John Roebuck 1746-ban adaptálta a fenti módszert a kénsav előállítására, és elindította a termelést. Ugyanakkor erős, nagy ólombetétes kamrákat használt, amelyek olcsóbbak voltak, mint az üvegedények.

Az iparban ez a módszer csaknem 200 évig tartotta pozícióját, és a kamrákban 65%-os kénsavat kaptak.

Egy idő után az angol Glover és a francia kémikus, Gay-Lussac javította magát a folyamatot, és a kénsavat 78% -os koncentrációban kezdték előállítani. De egy ilyen sav nem volt alkalmas például színezékek előállítására.

A 19. század elején új módszereket fedeztek fel a kén-dioxid kénsav-anhidriddé való oxidálására.

Kezdetben ez nitrogén-oxidok felhasználásával történt, majd platinát használtak katalizátorként. A kén-dioxid oxidálására szolgáló két módszer tovább javult. A kén-dioxid platinán és más katalizátorokon történő oxidációja kontakt módszerként vált ismertté. Ennek a gáznak a nitrogén-oxidokkal történő oxidációját pedig a kénsav előállításának nitrózusos módszerének nevezték.

Csak 1831-ben szabadalmaztatta a Peregrine Philips brit ecetsavkereskedő egy gazdaságos eljárást kén-oxid (VI) és tömény kénsav előállítására, és ő az, akit ma úgy ismer a világ. kapcsolattartási mód megkapva azt.

A szuperfoszfát gyártása 1864-ben kezdődött.

A tizenkilencedik század nyolcvanas éveiben Európában a kénsav termelése elérte az 1 millió tonnát. A fő termelők Németország és Anglia voltak, ahol a világ összes kénsav mennyiségének 72%-át állítják elő.

A kénsav szállítása munkaigényes és felelősségteljes vállalkozás.

A kénsav veszélyesnek minősül vegyi anyagok, és a bőrrel érintkezve súlyos égési sérüléseket okoz. Ezenkívül kémiai mérgezést okozhat az emberben. Ha a szállítás során nem tartják be bizonyos szabályokat, akkor a kénsav robbanékonysága miatt rengeteg kárt okozhat mind az emberben, mind a környezetben.

A kénsav 8-as veszélyességi osztályba tartozik, és a szállítást speciálisan képzett és képzett szakembereknek kell végezniük. A kénsav szállításának fontos feltétele a veszélyes áruk szállítására vonatkozó speciálisan kidolgozott Szabályok betartása.

A közúti szállítás a következő szabályok szerint történik:

A szállításhoz speciális konténerek készülnek speciális acélötvözetből, amely nem lép reakcióba kénsavval vagy titánnal. Az ilyen tartályok nem oxidálódnak. A veszélyes kénsavat speciális kénsavas vegyszertartályokban szállítják. Kialakításukban különböznek, és a szállítás során a kénsav típusától függően választják ki őket.
A füstölgő sav szállítása során speciális izoterm termosz tartályokat vesznek, amelyekben a szükséges hőmérsékleti rendszert fenntartják a sav kémiai tulajdonságainak megőrzése érdekében.
Ha közönséges savat szállítanak, akkor kénsavtartályt kell választani.
A kénsav közúti szállítása, például füstölgő, vízmentes, koncentrált, akkumulátorokhoz, kesztyűhöz, speciális tartályokban történik: tartályokban, hordókban, konténerekben.
Veszélyes áruk szállítását csak ADR-tanúsítvánnyal rendelkező járművezetők végezhetik.
Az utazási időnek nincs korlátozása, mivel a szállítás során szigorúan be kell tartani a megengedett sebességet.
A szállítás során speciális útvonalat építenek ki, amelynek a zsúfolt helyeket és a termelő létesítményeket megkerülve kell futnia.
A szállítást speciális jelölésekkel és veszélyjelző táblákkal kell ellátni.

A kénsav emberre veszélyes tulajdonságai

A kénsav fokozott veszélyt jelent az emberi szervezetre. Mérgező hatása nemcsak a bőrrel való közvetlen érintkezéskor jelentkezik, hanem gőzeinek belégzésekor, amikor kén-dioxid szabadul fel. A veszély a következőkre vonatkozik:

légzőrendszer;
Integuments;
Nyálkahártyák.

A szervezet mérgezését fokozhatja az arzén, amely gyakran a kénsav része.

Fontos! Mint tudják, ha sav érintkezik a bőrrel, súlyos égési sérülések keletkeznek. Nem kevésbé veszélyes a kénsavgőzökkel való mérgezés. A levegőben lévő kénsav biztonságos dózisa mindössze 0,3 mg 1 négyzetméterenként.

Ha a kénsav a nyálkahártyára vagy a bőrre kerül, súlyos égési sérülés jelentkezik, amely nem gyógyul jól. Lenyűgöző kiterjedésű égési sérülés esetén az áldozatban égési betegség alakul ki, amely akár halálhoz is vezethet, ha nem biztosítanak kellő időben szakképzett orvosi ellátást.

Fontos! Felnőtteknél a kénsav halálos dózisa mindössze 0,18 cm/1 liter.

Természetesen "tapasztalja meg saját maga" a sav mérgező hatását hétköznapi élet problematikus. A savmérgezés leggyakrabban az ipari biztonság figyelmen kívül hagyása miatt következik be, amikor oldattal dolgozik.

Gyártási technikai problémák vagy hanyagság miatt tömeges mérgezés léphet fel kénsavgőzzel, és tömeges kibocsátás a légkörbe. Az ilyen helyzetek megelőzése érdekében speciális szolgálatok dolgoznak, amelyek feladata a veszélyes savat használó termelés működésének ellenőrzése.

Milyen tünetei vannak a kénsavas mérgezésnek?

Ha a savat lenyelték:

Fájdalom az emésztőszervek régiójában.
Hányinger és hányás.
A széklet megsértése súlyos bélrendszeri rendellenességek következtében.
Erős nyálkiválasztás.
A vesére gyakorolt mérgező hatások miatt a vizelet vörösessé válik.
A gége és a torok duzzanata. Vannak zihálás, rekedtség. Ez fulladásos halálhoz vezethet.
Az ínyen barna foltok jelennek meg.
A bőr kék színűvé válik.

Égési sérüléssel bőr előfordulhat az égési betegségben rejlő összes szövődmény.

Páros mérgezés esetén a következő kép figyelhető meg:

A szem nyálkahártyájának égése.
Orrvérzés.
A légutak nyálkahártyájának égési sérülései. Ebben az esetben az áldozat erős fájdalomtünetet tapasztal.
A gége duzzanata fulladásos tünetekkel (oxigénhiány, a bőr elkékül).
Ha a mérgezés súlyos, akkor hányinger és hányás léphet fel.

Fontos tudni! A lenyelés utáni savmérgezés sokkal veszélyesebb, mint a gőzök belélegzése által okozott mérgezés.

Elsősegélynyújtás és terápiás eljárások kénsav okozta károsodás esetén

Ha kénsavval érintkezik, járjon el az alábbiak szerint:

Hívjon először mentőautó. Ha a folyadék bejutott, végezzen gyomormosást meleg víz. Ezt követően kis kortyokban meg kell inni 100 gramm napraforgó ill olivaolaj. Ezenkívül le kell nyelni egy darab jeget, inni tejet vagy égetett magnéziumot. Ezt a kénsav koncentrációjának csökkentése és az emberi állapot enyhítése érdekében kell megtenni.
Ha sav kerül a szemébe, öblítse ki. folyóvíz, majd csepegtesse le dikain és novokain oldattal.
Ha sav kerül a bőrre, az égett területet folyó víz alatt alaposan le kell mosni, és szódával be kell kötni. Körülbelül 10-15 percig öblítse le.
Gőzmérgezés esetén el kell menni Friss levegő, és lehetőség szerint öblítse le vízzel az érintett nyálkahártyát.

Kórházi környezetben a kezelés az égési területtől és a mérgezés mértékétől függ. Az érzéstelenítést csak novokainnal végezzük. Annak érdekében, hogy elkerüljük a fertőzés kialakulását az érintett területen, a beteg számára antibiotikum-terápiát választanak ki.

Gyomorvérzés esetén plazmát fecskendeznek be vagy vért transzfundálnak. A vérzés forrása műtéti úton eltávolítható.

A kénsav 100%-os tiszta formájában megtalálható a természetben. Például Olaszországban, Szicíliában a Holt-tengerben egyedülálló jelenséget láthatunk - a kénsav közvetlenül a fenékről szivárog! És ez történik: piritből földkéreg képezésének alapanyagául szolgál ebben az esetben. Ezt a helyet a Halál tavajának is hívják, és még a rovarok is félnek felrepülni rá!
A nagy vulkánkitörések után gyakran találhatunk kénsavcseppeket a föld légkörében, és ilyenkor a „bűnös” hozhatja Negatív következmények károsítja a környezetet, és súlyos éghajlatváltozást okoz.
A kénsav aktív vízelnyelő, ezért gázszárítóként használják. NÁL NÉL régi napok hogy az ablakok ne párásodjanak be a szobákban, ezt a savat üvegekbe öntötték és az ablaknyílások üvegei közé helyezték.
A savas esők fő oka a kénsav. A savas esők fő oka a levegő kén-dioxiddal történő szennyezése, amely vízben oldva kénsavat képez. A fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor viszont kén-dioxid szabadul fel. A savas esőben tanulmányozták utóbbi évek, a salétromsav tartalma megnőtt. A jelenség oka a kén-dioxid-kibocsátás csökkenése. Ennek ellenére a kénsav továbbra is a savas esők fő okozója.

Videó összeállítást ajánlunk érdekes tapasztalatok kénsavval.

Tekintsük a kénsav reakcióját, amikor cukorba öntik. Az első másodpercekben, amikor a kénsav cukorral belép a lombikba, a keverék elsötétül. Néhány másodperc múlva az anyag feketévé válik. A legérdekesebb dolog ezután következik. A tömeg gyorsan növekedni kezd, és kimászik a lombikból. A kimeneten egy büszke anyagot kapunk, porózusnak tűnik faszén 3-4-szeresével meghaladja a kezdeti térfogatot.

A videó szerzője azt javasolja, hogy hasonlítsák össze a Coca-Cola reakcióját sósavval és kénsavval. A Coca-Cola sósavval való összekeverésekor nem figyelhető meg vizuális változás, de kénsavval keverve a Coca-Cola forrni kezd.

Érdekes kölcsönhatás figyelhető meg, amikor a vécépapírra kénsav kerül. Vécé papír cellulózból áll. A sav bejutásakor a cellulózmolekulák azonnal lebomlanak a szabad szén felszabadulásával. Hasonló elszenesedés figyelhető meg, amikor sav kerül a fára.

Tömény savval egy lombikba teszek egy kis darab káliumot. Az első másodpercben füst szabadul fel, majd a fém azonnal fellángol, felgyullad és felrobban, darabokra vágva.

A következő kísérletben, amikor a kénsav gyufát talál, az fellángol. A kísérlet második részében alufóliát merítenek acetonnal és egy gyufával. A fólia azonnali melegítése hatalmas mennyiségű füst felszabadulásával és teljes feloldódásával történik.

Hozzáadáskor érdekes hatás figyelhető meg szódabikarbóna kénsavba. A szóda azonnal átalakul sárga. A reakció gyors forralással és térfogatnövekedéssel megy végbe.

Kategorikusan nem javasoljuk, hogy a fenti kísérleteket otthon végezzék el. A kénsav nagyon maró és mérgező anyag. Az ilyen kísérleteket speciális felszerelt helyiségekben kell elvégezni kényszerszellőztetés. A kénsavval való reakciók során felszabaduló gázok erősen mérgezőek, és károsíthatják a légutakat és mérgezhetik a szervezetet. Ezenkívül az ilyen kísérleteket a bőr és a légzőszervek személyi védőfelszerelésében végzik. Vigyázz magadra!