Acido solforico e suoi usi. Ottenere acido solforico e suoi campi di applicazione

Acido solforico H 2 SO 4 , massa molare 98.082; incolore oleoso, inodore. Diacido molto forte, a 18°C p K a 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK un 2 1,92; lunghezze di legame in S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, angolo HOSOH 104°, OSO 119°; bolle con decomposizione, formando (98,3% H 2 SO 4 e 1,7% H 2 O con un punto di ebollizione di 338,8 ° C; vedere anche tabella 1). Acido solforico, corrispondente al 100% di H 2 SO 4 contenuto, ha una composizione (%): 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%, SA 2 O 7 0,05%. Miscibile con e SO 3 in tutte le proporzioni. In soluzioni acquose acido solforico si dissocia quasi completamente in H+, HSO 4 - e SO 4 2-. Moduli H 2 SO 4 · n H 2 O, dove n=1, 2, 3, 4 e 6,5.

le soluzioni di SO 3 nell'acido solforico sono chiamate oleum, formano due composti H 2 SO 4 SO 3 e H 2 SO 4 2SO 3. Oleum contiene anche acido pirosolforico, che si ottiene dalla reazione: H 2 SO 4 + SO 3 = H 2 S 2 O 7 .

Ottenere acido solforico

Materia prima per la ricezione acido solforico servono come: S, solfuri metallici, H 2 S, rifiuti di centrali termoelettriche, solfati di Fe, Ca, ecc. Le fasi principali dell'ottenimento acido solforico: 1) materie prime per ottenere SO 2 ; 2) da SO 2 a SO 3 (conversione); 3) SO3. Nell'industria, vengono utilizzati due metodi per ottenere acido solforico, differendo per il modo di ossidazione di SO 2 - contatto mediante catalizzatori solidi (contatti) e nitrosi - con ossidi di azoto. Ricevere acido solforico Nel metodo di contatto, gli impianti moderni utilizzano catalizzatori al vanadio che hanno spostato gli ossidi di Pt e Fe. Il V 2 O 5 puro ha una debole attività catalitica, che aumenta bruscamente in presenza di metalli alcalini, con i sali K. 7 V 2 O 5 e K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 si decompongono a 315-330 , 365-380 e 400-405 °C, rispettivamente). Il componente attivo sottoposto a catalisi è allo stato fuso.

Lo schema per l'ossidazione di SO 2 a SO 3 può essere rappresentato come segue:

Nella prima fase si raggiunge l'equilibrio, la seconda fase è lenta e determina la velocità del processo.

Produzione acido solforico dallo zolfo con il metodo del doppio contatto e doppio assorbimento (Fig. 1) consiste nelle seguenti fasi. L'aria dopo la pulizia dalla polvere viene fornita da un soffiatore a gas alla torre di essiccazione, dove viene essiccata al 93-98% acido solforico ad un contenuto di umidità dello 0,01% in volume. L'aria secca entra nel forno a zolfo dopo il preriscaldamento in uno degli scambiatori di calore dell'unità di contatto. Lo zolfo viene bruciato nella fornace, fornita da ugelli: S + O 2 \u003d SO 2 + 297,028 kJ. Il gas contenente 10-14% in volume di SO 2 viene raffreddato in caldaia e dopo diluizione con aria al contenuto di SO 2 9-10% in volume a 420°C entra nell'apparato di contatto per il primo stadio di conversione, che procede su tre strati di catalizzatore (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96.296 kJ), dopodiché il gas viene raffreddato in scambiatori di calore. Quindi il gas contenente 8,5-9,5% SO 3 a 200°C entra nel primo stadio di assorbimento nell'assorbitore, irrigato e 98% acido solforico: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130,56 kJ. Il gas viene quindi spruzzato. acido solforico, riscaldato a 420°C ed entra nel secondo stadio della conversione, scorrendo su due strati di catalizzatore. Prima del secondo stadio di assorbimento, il gas viene raffreddato nell'economizzatore e immesso nell'assorbitore del secondo stadio, irrigato al 98% acido solforico, e quindi, dopo la pulizia dagli schizzi, viene rilasciato nell'atmosfera.

1 - forno a zolfo; 2 - caldaia per il calore di scarto; 3 - economizzatore; 4 - forno di avviamento; 5, 6 - scambiatori di calore del forno di partenza; 7 - dispositivo di contatto; 8 - scambiatori di calore; 9 - assorbitore di oleum; 10 - torre di essiccazione; 11 e 12, rispettivamente, il primo ed il secondo assorbitore monoidrato; 13 - collettori di acidi.

1 - alimentatore di lastre; 2 - forno; 3 - caldaia per il calore di scarto; 4 - cicloni; 5 - precipitatori elettrostatici; 6 - torri di lavaggio; 7 - precipitatori elettrostatici a umido; 8 - torre di soffiaggio; 9 - torre di essiccazione; 10 - sifone a spruzzo; 11 - il primo assorbitore monoidrato; 12 - scambiatori di calore; 13 - dispositivo di contatto; 14 - assorbitore di oleum; 15 - secondo assorbitore monoidrato; 16 - frigoriferi; 17 - collezioni.

1 - torre di denitrazione; 2, 3 - la prima e la seconda torre di produzione; 4 - torre di ossidazione; 5, 6, 7 - torri di assorbimento; 8 - precipitatori elettrostatici.

Produzione acido solforico da solfuri metallici (Fig. 2) è molto più complicato e consiste nelle seguenti operazioni. La tostatura di FeS 2 viene effettuata in un forno a letto fluido ad aria compressa: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Il gas di torrefazione contenente SO 2 13-14%, avente una temperatura di 900°C, entra nella caldaia, dove viene raffreddato a 450°C. La rimozione della polvere avviene in un ciclone e in un precipitatore elettrostatico. Successivamente il gas passa attraverso due torri di lavaggio, irrigate al 40% e al 10% acido solforico. Allo stesso tempo, il gas viene infine purificato da polvere, fluoro e arsenico. Per la pulizia del gas da aerosol acido solforico formati nelle torri di lavaggio, sono previsti due stadi di precipitatori elettrostatici a umido. Dopo l'essiccamento in una torre di essiccazione, prima della quale il gas viene diluito al 9% di SO 2 , viene alimentato al primo stadio di conversione (3 letti di catalizzatore) da un soffiatore. Negli scambiatori di calore il gas viene riscaldato fino a 420°C a causa del calore del gas proveniente dal primo stadio di conversione. SO 2 , ossidato al 92-95% in SO 3 , passa al primo stadio di assorbimento in oleum e assorbitori monoidrati, dove viene rilasciato da SO 3 . Successivamente, il gas contenente SO 2 ~ 0,5% entra nel secondo stadio di conversione, che avviene su uno o due strati di catalizzatore. Il gas viene preliminarmente riscaldato in un altro gruppo di scambiatori di calore fino a 420 °C per effetto del calore dei gas provenienti dal secondo stadio di catalisi. Dopo la separazione di SO 3 nel secondo stadio di assorbimento, il gas viene rilasciato nell'atmosfera.

Il grado di conversione di SO 2 in SO 3 nel metodo di contatto è del 99,7%, il grado di assorbimento di SO 3 è del 99,97%. Produzione acido solforico effettuata in una fase di catalisi, mentre il grado di conversione di SO 2 in SO 3 non supera il 98,5%. Prima di essere rilasciato nell'atmosfera, il gas viene purificato dalla restante SO 2 (vedi). Prestazione installazioni moderne 1500-3100 t/giorno

L'essenza del metodo nitroso (Fig. 3) è che il gas di tostatura, dopo il raffreddamento e la rimozione della polvere, viene trattato con il cosiddetto nitrosio - acido solforico in cui sono disciolti gli ossidi di azoto. SO 2 viene assorbito dal nitrosio e quindi ossidato: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. L'NO risultante è scarsamente solubile in nitrosio e viene rilasciato da esso, quindi parzialmente ossidato dall'ossigeno in fase gassosa a NO 2 . Una miscela di NO e NO 2 viene riassorbita acido solforico eccetera. Gli ossidi di azoto non vengono consumati nel processo nitroso e vengono restituiti al ciclo produttivo a causa del loro incompleto assorbimento. acido solforico sono in parte portati via dai gas di scarico. Vantaggi del metodo nitroso: semplicità di strumentazione, minor costo (10-15% in meno rispetto a quello a contatto), possibilità di elaborazione al 100% di SO 2.

La strumentazione del processo nitroso della torre è semplice: SO 2 viene lavorato in 7-8 torri rivestite con imballaggio in ceramica, una delle torri (cava) è un volume ossidante regolabile. Le torri hanno collettori di acido, frigoriferi, pompe che forniscono acido ai serbatoi a pressione sopra le torri. Una ventola di coda è installata davanti alle ultime due torri. Per la pulizia del gas da aerosol acido solforico funge da precipitatore elettrostatico. Gli ossidi di azoto necessari per il processo sono ottenuti da HNO 3 . Per ridurre l'emissione di ossidi di azoto nell'atmosfera e il 100% di SO 2 di lavorazione, viene installato un ciclo di lavorazione di SO 2 privo di nitro tra la zona di produzione e quella di assorbimento in combinazione con un metodo acqua-acido per l'intrappolamento in profondità degli ossidi di azoto. Lo svantaggio del metodo nitroso è la bassa qualità del prodotto: concentrazione acido solforico 75%, la presenza di ossidi di azoto, Fe e altre impurità.

Per ridurre la possibilità di cristallizzazione acido solforico durante il trasporto e lo stoccaggio vengono stabiliti gli standard per i gradi commerciali acido solforico, la cui concentrazione corrisponde al massimo basse temperature cristallizzazione. Contenuto acido solforico nei gradi tecnici (%): torre (nitroso) 75, contatto 92,5-98,0, oleum 104,5, oleum ad alta percentuale 114,6, batteria 92-94. acido solforico stoccati in serbatoi di acciaio con un volume fino a 5000 m 3, la loro capacità totale nel magazzino è progettata per una produzione di dieci giorni. Oleum e acido solforico trasportato in cisterne ferroviarie d'acciaio. Concentrato e batteria acido solforico trasportato in cisterne d'acciaio resistenti agli acidi. I serbatoi per il trasporto dell'oleum sono ricoperti da un isolamento termico e l'oleum viene riscaldato prima del riempimento.

Determinare acido solforico colorimetricamente e fotometricamente, sotto forma di sospensione di BaSO 4 - fototurbidimetricamente, nonché con il metodo coulometrico.

L'uso dell'acido solforico

L'acido solforico è utilizzato nella produzione di fertilizzanti minerali, come elettrolita nelle batterie al piombo, per la produzione di vari acidi e sali minerali, fibre chimiche, coloranti, sostanze fumogene ed esplosivi, nel settore petrolifero, metalmeccanico, tessile, cuoio e altri settori. Viene utilizzato nella sintesi organica industriale nelle reazioni di disidratazione (ottenimento di etere dietilico, esteri), idratazione (etanolo da etilene), solfonazione (e prodotti intermedi nella produzione di coloranti), alchilazione (ottenimento di isoottano, polietilenglicole, caprolattame), ecc. Il maggior consumatore acido solforico- produzione di fertilizzanti minerali. Per 1 tonnellata di fertilizzanti fosfatici P 2 O 5 vengono consumate 2,2-3,4 tonnellate acido solforico, e per 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 t acido solforico. Pertanto, gli impianti di acido solforico tendono ad essere costruiti insieme agli impianti per la produzione di fertilizzanti minerali. Produzione mondiale acido solforico nel 1987 ha raggiunto i 152 milioni di tonnellate.

Acido solforico e oleum - sostanze estremamente aggressive che colpiscono le vie respiratorie, la pelle, le mucose, causano difficoltà respiratorie, tosse, spesso - laringiti, tracheiti, bronchiti, ecc. MPC di aerosol di acido solforico nell'aria area di lavoro 1,0 mg / m 3, in atmosfera 0,3 mg / m 3 (massimo una volta) e 0,1 mg / m 3 (media giornaliera). La sorprendente concentrazione di vapori acido solforico 0,008 mg/l (60 min di esposizione), letale 0,18 mg/l (60 min). Classe di pericolo 2. Aerosol acido solforico possono formarsi nell'atmosfera a causa delle emissioni delle industrie chimiche e metallurgiche contenenti ossidi di S e cadere sotto forma di piogge acide.

“Non c'è quasi nessun'altra sostanza prodotta artificialmente, così spesso usata nella tecnologia, come l'acido solforico.

Dove non ci sono fabbriche per la sua estrazione, è impensabile la produzione redditizia di molte altre sostanze di grande importanza tecnica”

DI. Mendeleev

L'acido solforico è utilizzato in una varietà di industrie industria chimica:

fertilizzanti minerali, plastica, coloranti, fibre artificiali, acidi minerali, detersivi;
nell'industria petrolifera e petrolchimica:

per la raffinazione del petrolio, ottenendo paraffine;

nella metallurgia non ferrosa:

per la produzione di metalli non ferrosi - zinco, rame, nichel, ecc.

nella metallurgia ferrosa:

per il decapaggio dei metalli;

nell'industria della cellulosa e della carta, alimentare e leggera (per la produzione di amido, melassa, candeggio tessuti), ecc.

Produzione di acido solforico

L'acido solforico viene prodotto nell'industria in due modi: contatto e nitroso.

Metodo di contatto per la produzione di acido solforico

L'acido solforico è prodotto con il metodo di contatto in grandi quantità nelle piante di acido solforico.

Attualmente, il metodo principale per la produzione di acido solforico è il contatto, perché. questo metodo ha vantaggi rispetto ad altri:

Ottenere un prodotto sotto forma di un acido concentrato puro accettabile per tutti i consumatori;

- riduzione delle emissioni sostanze nocive nell'atmosfera con i gas di scarico

I. Materie prime utilizzate per la produzione di acido solforico.

Materia prima principale

zolfo - S

pirite di zolfo (pirite) - FeS 2

solfuri di metalli non ferrosi - Cu2S, ZnS, PbS

acido solfidrico - H 2 S

Materiale ausiliario

Catalizzatore - ossido di vanadio - V 2 O 5

II. Preparazione delle materie prime.

Analizziamo la produzione di acido solforico dalla pirite FeS 2.

1) Macinazione della pirite. Prima dell'uso, grandi pezzi di pirite vengono frantumati in frantoi. Sai che quando una sostanza viene frantumata, la velocità di reazione aumenta, perché. la superficie di contatto dei reagenti aumenta.

2) Purificazione della pirite. Dopo aver frantumato la pirite, viene purificata dalle impurità (rifiuti di roccia e terra) mediante flottazione. Per fare questo, la pirite frantumata viene calata in enormi vasche d'acqua, mescolata, la roccia di scarto galleggia, quindi la roccia di scarto viene rimossa.

III. Processi chimici di base:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q o bruciando zolfo S+O2 t ° C→ SO2

2SO2 + O2 400-500° Insieme a,V2O5 , p↔ 2SO 3 + Q

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Principi tecnologici:

Il principio di continuità;

Il principio dell'uso integrato delle materie prime,utilizzo di scarti di altre produzioni;

Il principio della non produzione di rifiuti;

Il principio del trasferimento di calore;

Principio di controcorrente (“letto fluido”);

Il principio di automazione e meccanizzazione dei processi produttivi.

V . Processi tecnologici:

Principio di continuità: torrefazione della pirite in un forno → fornitura di ossido di zolfo ( IV ) e ossigeno nel sistema di purificazione → nell'apparato di contatto → fornitura di ossido di zolfo ( VI ) nella torre di assorbimento.

VI . Sicurezza ambiente:

1) tenuta di tubazioni e apparecchiature

2) filtri per la pulizia del gas

VII. Chimica della produzione :

PRIMO STADIO - tostatura della pirite in un forno per la tostatura in un "letto fluido".

Viene utilizzato principalmente acido solforico piriti di flottazione- scarti di produzione durante l'arricchimento di minerali di rame contenenti miscele di composti solforati di rame e ferro. Il processo di arricchimento di questi minerali avviene negli impianti di arricchimento di Norilsk e Talnakh, che sono i principali fornitori di materie prime. Questa materia prima è più redditizia, perché. La pirite di zolfo viene estratta principalmente negli Urali e, naturalmente, la sua consegna può essere molto costosa. Possibile utilizzo zolfo, che si forma anche durante l'arricchimento di minerali di metalli non ferrosi estratti nelle miniere. Lo zolfo è fornito anche dalla flotta del Pacifico e dal NOF. (fabbriche di concentrazione).

Equazione di reazione del primo stadio

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

La pirite frantumata, pulita, bagnata (dopo la flottazione) viene versata dall'alto in una fornace per la cottura in un "letto fluido". Dal basso (principio di controcorrente) viene fatta passare aria arricchita con ossigeno per una cottura più completa della pirite. La temperatura nel forno raggiunge gli 800°C. La pirite viene riscaldata al rosso ed è in uno "stato sospeso" a causa dell'aria soffiata dal basso. Sembra tutto un liquido bollente e bollente. Anche le più piccole particelle di pirite non si agglutinano nel "letto fluido". Pertanto, il processo di cottura è molto veloce. Se prima ci volevano 5-6 ore per bruciare la pirite, ora bastano pochi secondi. Inoltre nel “letto fluido” è possibile mantenere una temperatura di 800°C.

A causa del calore rilasciato a seguito della reazione, la temperatura nel forno viene mantenuta. Il calore in eccesso viene rimosso: i tubi con l'acqua scorrono lungo il perimetro del forno, che viene riscaldato. L'acqua calda viene ulteriormente utilizzata per il riscaldamento centralizzato dei locali adiacenti.

L'ossido di ferro risultante Fe 2 O 3 (cenere) non viene utilizzato nella produzione di acido solforico. Ma viene raccolto e inviato a un impianto metallurgico, dove il ferro metallo e le sue leghe con carbonio si ottengono da ossido di ferro - acciaio (2% carbonio C nella lega) e ghisa (4% carbonio C nella lega).

Così, principio di produzione chimica- produzione senza rifiuti.

Uscendo dal forno gas della fornace , la cui composizione: SO 2, O 2, vapore acqueo (la pirite era bagnata!) E le più piccole particelle di cenere (ossido di ferro). Tale gas di forno deve essere pulito dalle impurità di particelle solide di cenere e vapore acqueo.

La purificazione del gas della fornace dalle particelle solide di cenere viene effettuata in due fasi: in un ciclone (viene utilizzata la forza centrifuga, le particelle solide di cenere colpiscono le pareti del ciclone e cadono). Per rimuovere le piccole particelle, la miscela viene inviata a precipitatori elettrostatici, dove viene pulita sotto l'azione di una corrente ad alta tensione di ~ 60.000 V (viene utilizzata l'attrazione elettrostatica, le particelle di cenere si attaccano alle piastre elettrificate del precipitatore elettrostatico, con un accumulo sufficiente sotto il loro stesso peso cadono), per rimuovere il vapore acqueo nel gas del forno (gas del forno di essiccazione) utilizzare acido solforico concentrato, che è un ottimo essiccante perché assorbe l'acqua.

L'essiccazione del gas del forno viene eseguita in una torre di essiccazione: il gas del forno sale dal basso verso l'alto e l'acido solforico concentrato scorre dall'alto verso il basso. Per aumentare la superficie di contatto di gas e liquidi, la torre è riempita con anelli di ceramica.

All'uscita della torre di essiccazione, il gas del forno non contiene più particelle di cenere o vapore acqueo. Il gas del forno è ora una miscela di ossido di zolfo SO 2 e ossigeno O 2 .

SECONDA FASE - ossidazione catalitica di SO 2 a SO 3 con ossigeno in un dispositivo di contatto.

L'equazione di reazione per questa fase è:

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

La complessità del secondo stadio sta nel fatto che il processo di ossidazione di un ossido in un altro è reversibile. Pertanto, è necessario scegliere le condizioni ottimali per il flusso della reazione diretta (ottenendo SO 3).

Dall'equazione segue che la reazione è reversibile, il che significa che in questa fase è necessario mantenere condizioni tali che l'equilibrio si sposti verso l'uscita COSÌ 3 altrimenti l'intero processo sarà interrotto. Perché la reazione procede con una diminuzione di volume (3 V↔2V ), è necessaria una maggiore pressione. Aumentare la pressione a 7-12 atmosfere. La reazione è esotermica, quindi, tenendo conto del principio di Le Chatelier, questo processo non può essere eseguito ad alta temperatura, perché. il saldo si sposterà a sinistra. La reazione inizia a una temperatura = 420 gradi, ma grazie al catalizzatore multistrato (5 strati), possiamo aumentarla a 550 gradi, il che velocizza notevolmente il processo. Il catalizzatore utilizzato è il vanadio (V 2 O 5). È economico e dura a lungo (5-6 anni). il più resistente all'azione delle impurità tossiche. Inoltre, contribuisce allo spostamento dell'equilibrio verso destra.

La miscela (SO 2 e O 2) viene riscaldata in uno scambiatore di calore e si muove attraverso tubi, tra i quali passa una miscela fredda nella direzione opposta, che deve essere riscaldata. Di conseguenza, lì scambio di calore: i materiali di partenza vengono riscaldati e i prodotti di reazione vengono raffreddati alle temperature desiderate.

TERZA FASE - assorbimento di SO 3 da parte dell'acido solforico nella torre di assorbimento.

Perché l'ossido di zolfo SO 3 non assorbono acqua? Dopotutto, sarebbe possibile sciogliere l'ossido di zolfo in acqua: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . Ma il fatto è che se l'acqua viene utilizzata per assorbire l'ossido di zolfo, l'acido solforico si forma sotto forma di una nebbia costituita da minuscole goccioline di acido solforico (l'ossido di zolfo si dissolve in acqua con il rilascio di una grande quantità di calore, l'acido solforico è così caldo che bolle e si trasforma in vapore). Per evitare la formazione di nebbia di acido solforico, utilizzare acido solforico concentrato al 98%. Il due percento di acqua è così piccolo che riscaldare il liquido sarà debole e innocuo. L'ossido di zolfo si dissolve molto bene in un tale acido, formando oleum: H 2 SO 4 nSO 3 .

L'equazione di reazione per questo processo è:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

L'oleum risultante viene versato in serbatoi di metallo e inviato al magazzino. Quindi i serbatoi vengono riempiti di oleum, i treni vengono formati e inviati al consumatore.

Acido solforico, H 2 SO 4, un acido bibasico forte, corrispondente al più alto stato di ossidazione dello zolfo (+6). In condizioni normali - un liquido oleoso pesante, incolore e inodore. Nella tecnica di S. to., le sue miscele sono dette sia con acqua che con anidride solforica. Se il rapporto molare di SO 3: H 2 O è inferiore a 1, allora questa è una soluzione acquosa di acido solforico, se è maggiore di 1, è una soluzione di SO 3 in S. to.

Proprietà fisiche e chimiche

100% H 2 SO 4 (monoidrato, SO 3 × H 2 O) cristallizza a 10,45 °C; t kip 296,2 °C; densità 1.9203 g/cm 3; capacità termica 1.62 j/g(A. H 2 SO 4 si mescola con H 2 O e SO 3 in qualsiasi rapporto, formando composti:

H 2 SO 4 × 4 H 2 O ( t pl- 28,36°C), H 2 SO 4 × 3 H 2 O ( t pl- 36,31°C), H 2 SO 4 × 2 H 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 - acido disolforico o pirosolforico, t pl 35,15 ° С), H 2 SO × 2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - acido trisolforico, t pl 1,20°C).

Quando le soluzioni acquose di S. to. contenenti fino al 70% di H 2 SO 4 vengono riscaldate e fatte bollire, nella fase vapore viene rilasciato solo vapore acqueo. I vapori di S. compaiono anche sopra le soluzioni più concentrate Una soluzione di 98,3% H 2 SO 4 (miscela azeotropica) a ebollizione (336,5 ° C) distilla completamente. S. to., contenente oltre il 98,3% di H 2 SO 4, quando riscaldato, rilascia vapori di SO 3.

acido solforico concentrato. - un forte agente ossidante. Ossida HI e HBr liberando alogeni; quando riscaldato, ossida tutti i metalli, ad eccezione del platino (ad eccezione del Pd). Al freddo, concentrato S. to. passiva molti metalli, tra cui Pb, Cr, Ni, acciaio, ghisa. S. diluito a. reagisce con tutti i metalli (tranne Pb) che precedono l'idrogeno nella serie di tensioni, ad esempio: Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

come acido forte S. to. sposta gli acidi più deboli dai loro sali, per esempio acido borico dal borace:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3 e, quando riscaldato, sposta gli acidi più volatili, ad esempio:

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

S. to. rimuove l'acqua chimicamente legata dai composti organici contenenti gruppi ossidrile - OH. La disidratazione dell'alcol etilico in presenza di S. to. concentrato porta alla produzione di etilene o etere dietilico. La carbonizzazione di zucchero, cellulosa, amido e altri carboidrati al contatto con S. to. è anche spiegata dalla loro disidratazione. Come dibasico, S. to. forma due tipi di sali: solfati e idrosolfati.

Ricevuta

Le prime descrizioni della produzione di "olio al vetriolo" (cioè concentrato di S. a.) furono date dallo scienziato italiano V. Biringuccio nel 1540 e dall'alchimista tedesco, le cui opere furono pubblicate sotto il nome di Vasily Valentin alla fine del XVI secolo e all'inizio del XVII secolo. Nel 1690, i chimici francesi N. Lemery e N. Lefebvre gettarono le basi per il primo metodo industriale per ottenere l'acido solforico, implementato in Inghilterra nel 1740. Secondo questo metodo, una miscela di zolfo e nitrato veniva bruciata in un mestolo sospeso in un cilindro di vetro contenente una certa quantità d'acqua. L'SO3 rilasciato ha reagito con l'acqua, formando da S. a. Nel 1746, J. Robeck a Birmingham ha sostituito i cilindri di vetro con camere in fogli di piombo e ha avviato la produzione di camere da S. a. Miglioramento continuo nel processo di ottenimento di S. a. in Gran Bretagna e Francia portò alla comparsa (1908) del primo sistema di torri. In URSS, la prima installazione di una torre fu messa in funzione nel 1926 presso lo stabilimento metallurgico di Polevsk (Urali).

Zolfo, pirite di zolfo FeS2 e gas di scarico dalla tostatura ossidativa di minerali di solfuro di Cu, Pb, Zn e altri metalli contenenti SO 2 possono servire come materie prime per la produzione di minerali di solfuro. In URSS, la quantità principale di S. to. è ottenuta dalle piriti di zolfo. FeS 2 viene bruciato in forni, dove si trova in uno stato di letto fluido. Ciò si ottiene soffiando rapidamente aria attraverso uno strato di piriti finemente macinate. La miscela di gas risultante contiene impurità di SO 2, O 2, N 2, SO 3, vapori di H 2 O, As 2 O 3 , SiO 2, ecc. e trasporta molta polvere di cenere, da cui i gas vengono puliti in precipitatori elettrostatici .

S. to. si ottiene da SO 2 in due modi: nitroso (torre) e contatto. La lavorazione di SO 2 in S. a. Secondo il metodo nitroso, viene effettuata in torri di produzione - serbatoi cilindrici (15 m e altro), riempito con una confezione di anelli di ceramica. Dall'alto, verso la corrente gassosa, si spruzza "nitrosio" - diluito S. to., contenente acido nitrosilsolforico NOOSO 3 H, ottenuto dalla reazione:

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

L'ossidazione di SO 2 da parte di ossidi di azoto avviene in soluzione dopo il suo assorbimento da parte del nitrosio. Il nitrosio è idrolizzato dall'acqua:

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

L'anidride solforosa che entra nelle torri forma acido solforoso con acqua: SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3.

L'interazione di HNO 2 e H 2 SO 3 porta alla produzione di S. to .:

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

L'NO liberato viene convertito nella torre di ossidazione in N 2 O 3 (più precisamente, in una miscela di NO + NO 2). Da lì, i gas entrano nelle torri di assorbimento, dove S. li incontra dall'alto.Si forma nitrosio, che viene pompato nelle torri di produzione. Quella. si realizza la continuità della produzione e del ciclo degli ossidi di azoto. Le loro inevitabili perdite con i gas di scarico vengono reintegrate con l'aggiunta di HNO 3 .

S. to., ottenuto con il metodo nitroso, ha una concentrazione non sufficientemente elevata e contiene impurità nocive(ad esempio, As). La sua produzione è accompagnata dal rilascio nell'atmosfera di ossidi di azoto (“coda di volpe”, così chiamata per il colore di NO 2).

Il principio del metodo di contatto per produrre S. to. fu scoperto nel 1831 da P. Philips (Gran Bretagna). Il primo catalizzatore è stato il platino. Alla fine del XIX - inizio del XX secolo. è stata scoperta l'accelerazione dell'ossidazione da SO 2 a SO 3 mediante anidride vanadio V 2 O 5. Gli studi degli scienziati sovietici A. E. Adadurov, G. K. Boreskov, F. N. Yushkevich e altri hanno svolto un ruolo particolarmente importante nello studio dell'azione dei catalizzatori di vanadio e nella loro selezione I moderni impianti di acido solforico sono costruiti per funzionare utilizzando il metodo del contatto. Come base del catalizzatore vengono utilizzati ossidi di vanadio con aggiunte di SiO 2 , Al 2 O 3 , K 2 O, CaO, BaO in varie proporzioni. Tutte le masse di contatto con vanadio mostrano la loro attività solo a una temperatura non inferiore a ~420 °C. Nell'apparato di contatto, il gas passa solitamente attraverso 4 o 5 strati della massa di contatto. Nella produzione di S. to. con il metodo di contatto, il gas di tostatura viene prima purificato dalle impurità che avvelenano il catalizzatore. Poiché, Se e i residui di polvere vengono rimossi in torri di lavaggio irrigate con S. a H 2 SO 4 nebbia (formata da SO 3 e H 2 O presente nella miscela di gas) viene rilasciata in precipitatori elettrostatici umidi. I vapori di H 2 O vengono assorbiti da S. to. concentrato nelle torri di essiccazione. Quindi la miscela di SO 2 con aria passa attraverso il catalizzatore (massa di contatto) e viene ossidata a SO 3:

SO2 + 1/2O2 = SO3.

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

A seconda della quantità di acqua che entra nel processo, si ottiene una soluzione di S. to. in acqua o oleum.

Nel 1973, il volume di produzione di S. a. (in monoidrato) era (milioni di tonnellate): URSS - 14,9, USA - 28,7, Giappone - 7,1, Germania - 5,5, Francia - 4,4, Gran Bretagna - 3,9, Italia - 3,0 , Polonia - 2.9, Cecoslovacchia - 1.2, Germania dell'Est - 1.1, Jugoslavia - 0.9.

Applicazione

L'acido solforico è uno dei prodotti più importanti dell'industria chimica di base. Per scopi tecnici, rilasciato le seguenti varietà S. to.: torre (non meno del 75% H 2 SO 4), vetriolo (non meno del 92,5%) e oleum, o S. to. fumante (soluzione 18,5-20% SO 3 in H 2 SO 4); Inoltre si produce S. to. reattivo (92-94%), ottenuto con il metodo del contatto in apparecchiature fatte di quarzo o Pt. La forza di S. to. è determinata dalla sua densità, misurata da un idrometro. La maggior parte della torre S. to. prodotta viene spesa per la produzione di fertilizzanti minerali. L'uso degli acidi solforici nella produzione di acidi fosforico, cloridrico, borico, fluoridrico e altri si basa sulla proprietà di spostare gli acidi dai loro sali. Concentrato S. to. serve per la purificazione di prodotti petroliferi da composti organici solforosi e insaturi. Diluito S. viene utilizzato per rimuovere le incrostazioni da fili e fogli prima della stagnatura e della zincatura, per il decapaggio di superfici metalliche prima del rivestimento con cromo, nichel, rame, ecc. Viene utilizzato in metallurgia - con il suo aiuto, minerali complessi (in particolare uranio) sono decomposti. In sintesi organica, concentrato da S. a. - componente richiesta miscele nitrate e un agente solforante nella produzione di molti coloranti e sostanze medicinali. Per la sua elevata igroscopicità, S. to. viene utilizzato per l'essiccazione dei gas, per la concentrazione acido nitrico.

Sicurezza

Nella produzione di acido solforico, i gas tossici (SO 2 e NO 2), così come i vapori di SO 3 e H 2 SO 4, sono pericolosi. Pertanto, sono necessarie una buona ventilazione e una completa sigillatura dell'apparecchiatura. S. to. provoca gravi ustioni sulla pelle, per cui la manipolazione richiede estrema cautela e dispositivi di protezione (occhiali, guanti di gomma, grembiuli, stivali). Una volta diluito, è necessario versare S. a. in acqua a filo mescolando. L'aggiunta di acqua alla S. to. provoca schizzi (dovuti al grande rilascio di calore).

Letteratura:

Manuale di acido solforico, ed. Malina KM, 2a ed., M., 1971;
Malin K. M., Arkin N. L., Boreskov G. K., Slinko M. G., Tecnologia dell'acido solforico, M., 1950;
Boreskov G.K., Catalisi nella produzione di acido solforico, M. - L., 1954;
Amelin AG, Yashke E.V., Produzione di acido solforico, M., 1974;
Lukyanov PM, Breve storia dell'industria chimica dell'URSS, M., 1959.

I. K. Malina.

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L'acido solforico (H₂SO₄) è uno degli acidi dibasici più forti.

Se parlare Proprietà fisiche, quindi l'acido solforico si presenta come un liquido oleoso denso, trasparente e inodore. A seconda della concentrazione, l'acido solforico ha molte proprietà e applicazioni diverse:

lavorazione dei metalli;
lavorazione del minerale;
produzione di fertilizzanti minerali;
sintesi chimica.

Storia della scoperta dell'acido solforico

L'acido solforico a contatto ha una concentrazione dal 92 al 94 percento:

2SO₂ + O₂ = 2SO₂;

H₂O + SO₃ = H₂SO₄.

Proprietà fisiche e fisico-chimiche dell'acido solforico

H₂SO₄ è miscibile con acqua e SO₃ in tutte le proporzioni.

In soluzioni acquose H₂SO₄ forma idrati del tipo H₂SO₄ nH₂O

Il punto di ebollizione dell'acido solforico dipende dal grado di concentrazione della soluzione e raggiunge un massimo a una concentrazione superiore al 98%.

Composto caustico oleumè una soluzione di SO₃ in acido solforico.

Con un aumento della concentrazione di anidride solforosa nell'oleum, il punto di ebollizione diminuisce.

Proprietà chimiche dell'acido solforico

Quando riscaldato, l'acido solforico concentrato è il più forte agente ossidante che può ossidare molti metalli. Le uniche eccezioni sono alcuni metalli:

oro (Au);
platino (Pt);
iridio (Ir);
rodio (Rh);
tantalio (Ta).

Ossidando i metalli, l'acido solforico concentrato può essere ridotto a H₂S, S e SO₂.

Metallo attivo:

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

Metallo a media attività:

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

Metallo inattivo:

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

Il ferro non reagisce con l'acido solforico concentrato freddo, perché è ricoperto da un film di ossido. Questo processo è chiamato passivazione.

Reazione di acido solforico e H₂O

Quando H₂SO₄ viene miscelato con acqua, si verifica un processo esotermico: tale un gran numero di riscaldare in modo che la soluzione possa anche bollire. Quando si effettuano esperimenti chimici, si dovrebbe sempre aggiungere acido solforico a poco a poco all'acqua e non viceversa.

L'acido solforico è un forte agente disidratante. L'acido solforico concentrato sposta l'acqua da vari composti. È spesso usato come essiccante.

reazione di acido solforico e zucchero

L'avidità dell'acido solforico per l'acqua può essere dimostrata nel classico esperimento - miscelando H₂SO₄ concentrato e , che è composto organico(carboidrato). Per estrarre l'acqua da una sostanza, l'acido solforico distrugge le molecole.

Per condurre l'esperimento, aggiungi alcune gocce d'acqua allo zucchero e mescola. Quindi versare con cura l'acido solforico. Dopo un breve periodo di tempo si può osservare una violenta reazione con la formazione di carbone e il rilascio di zolfo e.

Acido solforico e zolletta di zucchero:

Ricorda che lavorare con l'acido solforico è molto pericoloso. L'acido solforico è una sostanza caustica che lascia istantaneamente gravi ustioni sulla pelle.

troverai esperimenti di zucchero sicuri che puoi fare a casa.

Reazione di acido solforico e zinco

Questa reazione è piuttosto popolare ed è uno dei metodi di laboratorio più comuni per la produzione di idrogeno. Se vengono aggiunti granuli di zinco per diluire l'acido solforico, il metallo si dissolverà con il rilascio di gas:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂.

L'acido solforico diluito reagisce con i metalli che si trovano a sinistra dell'idrogeno nella serie di attività:

Me + H₂SO₄(dec.) → sale + H₂

Reazione dell'acido solforico con ioni bario

Una reazione qualitativa a e ai suoi sali è una reazione con ioni bario. È ampiamente utilizzato nell'analisi quantitativa, in particolare nella gravimetria:

H₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + ZnCl₂

Attenzione! Non provare a ripetere questi esperimenti da solo!

L'acido solforico (H2SO4) è uno degli acidi più caustici e dei reagenti pericolosi, noto all'uomo soprattutto in forma concentrata. L'acido solforico chimicamente puro è un liquido tossico pesante di consistenza oleosa, inodore e incolore. Si ottiene per ossidazione dell'anidride solforosa (SO2) con il metodo del contatto.

Ad una temperatura di + 10,5 °C, l'acido solforico si trasforma in una massa cristallina vetrosa congelata, avidamente, come una spugna, assorbendo l'umidità dall'ambiente. Nell'industria e nella chimica, l'acido solforico è uno dei principali composti chimici e occupa una posizione di leadership in termini di produzione in tonnellate. Ecco perché l'acido solforico è chiamato il "sangue della chimica". L'acido solforico è usato per produrre fertilizzanti farmaci, altri acidi, grossi, fertilizzanti e molto altro.

Proprietà fisiche e chimiche fondamentali dell'acido solforico

L'acido solforico nella sua forma pura (formula H2SO4), ad una concentrazione del 100%, è un liquido denso incolore. La proprietà più importante di H2SO4 è la sua elevata igroscopicità: la capacità di rimuovere l'acqua dall'aria. Questo processo è accompagnato da un massiccio rilascio di calore.
H2SO4 è un acido forte.
L'acido solforico è chiamato monoidrato - contiene 1 mole di H2O (acqua) per 1 mole di SO3. A causa delle sue impressionanti proprietà igroscopiche, viene utilizzato per estrarre l'umidità dai gas.
Punto di ebollizione - 330 ° C. In questo caso, l'acido viene decomposto in SO3 e acqua. Densità - 1.84. Punto di fusione - 10,3 ° C /.
L'acido solforico concentrato è un potente agente ossidante. Per avviare la reazione redox, l'acido deve essere riscaldato. Il risultato della reazione è SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
A seconda della concentrazione, l'acido solforico reagisce in modo diverso con i metalli. Allo stato diluito, l'acido solforico è in grado di ossidare a idrogeno tutti i metalli che si trovano nella serie di tensioni. Un'eccezione è fatta come la più resistente all'ossidazione. L'acido solforico diluito reagisce con sali, basi, ossidi anfoteri e basici. L'acido solforico concentrato è in grado di ossidare tutti i metalli nella serie di voltaggi, e anche l'argento.
L'acido solforico forma due tipi di sali: acido (idrosolfati) e medio (solfati)
H2SO4 entra in una reazione attiva con sostanze organiche e non metalli e può trasformarne alcune in carbone.
L'anidride solforica è perfettamente solubile in H2SO4 e in questo caso si forma oleum, una soluzione di SO3 in acido solforico. Esternamente, si presenta così: acido solforico fumante, rilascio di anidride solforica.
L'acido solforico in soluzioni acquose è un forte acido dibasico e quando viene aggiunto all'acqua viene rilasciata un'enorme quantità di calore. Quando si preparano soluzioni diluite di H2SO4 da quelle concentrate, è necessario aggiungere un acido più pesante all'acqua in un piccolo flusso e non viceversa. Questo viene fatto per evitare l'ebollizione dell'acqua e schizzi di acido.

Acidi solforici concentrati e diluiti

Le soluzioni concentrate di acido solforico includono soluzioni dal 40%, in grado di dissolvere argento o palladio.

L'acido solforico diluito comprende soluzioni la cui concentrazione è inferiore al 40%. Queste non sono soluzioni così attive, ma sono in grado di reagire con ottone e rame.

Ottenere acido solforico

La produzione di acido solforico su scala industriale fu avviata nel XV secolo, ma a quel tempo era chiamata "vetriolo". Se prima l'umanità consumava solo poche decine di litri di acido solforico, allora dentro mondo moderno il calcolo va a milioni di tonnellate all'anno.

Viene prodotto acido solforico modo industriale, e ce ne sono tre:

metodo di contatto.
metodo nitroso
Altri metodi

Parliamo in dettaglio di ciascuno di essi.

metodo di produzione a contatto

Il metodo di produzione del contatto è il più comune e svolge le seguenti attività:

Si scopre un prodotto che soddisfa le esigenze del numero massimo di consumatori.
Durante la produzione, i danni all'ambiente sono ridotti.

Nel metodo di contatto, come materie prime vengono utilizzate le seguenti sostanze:

pirite (piriti di zolfo);
zolfo;
ossido di vanadio (questa sostanza provoca il ruolo di catalizzatore);
idrogeno solforato;
solfuri di vari metalli.

Prima di iniziare il processo produttivo, le materie prime vengono pre-preparate. Per cominciare, la pirite viene sottoposta a macinazione in appositi impianti di frantumazione, che consentono, grazie ad un aumento dell'area di contatto delle sostanze attive, di accelerare la reazione. La pirite subisce una purificazione: viene calata in grandi contenitori d'acqua, durante i quali affiorano in superficie rocce di scarto e ogni tipo di impurità. Vengono rimossi alla fine del processo.

La parte produttiva è suddivisa in più fasi:

Dopo la frantumazione, la pirite viene pulita e inviata al forno, dove viene cotta a temperature fino a 800 ° C. Secondo il principio del controflusso, l'aria viene fornita alla camera dal basso e ciò garantisce che la pirite sia in uno stato sospeso. Oggi, questo processo richiede alcuni secondi, ma prima ci volevano diverse ore per attivarsi. Durante il processo di tostatura compaiono rifiuti sotto forma di ossido di ferro, che vengono rimossi e successivamente trasferiti alle imprese. industria metallurgica. Durante la cottura vengono rilasciati vapore acqueo, gas O2 e SO2. Quando la purificazione dal vapore acqueo e dalle impurità più piccole è completata, si ottengono ossido di zolfo e ossigeno puri.
Nella seconda fase, avviene una reazione esotermica sotto pressione utilizzando un catalizzatore al vanadio. L'inizio della reazione inizia quando la temperatura raggiunge i 420 °C, ma può essere aumentata a 550 °C per aumentare l'efficienza. Durante la reazione avviene l'ossidazione catalitica e SO2 diventa SO.
L'essenza della terza fase di produzione è la seguente: l'assorbimento di SO3 nella torre di assorbimento, durante la quale si forma l'oleum H2SO4. In questa forma, H2SO4 viene versato in appositi contenitori (non reagisce con l'acciaio) ed è pronto per soddisfare l'utente finale.

Durante la produzione, come abbiamo detto sopra, viene generata molta energia termica, che viene utilizzata per il riscaldamento. Molti impianti di acido solforico installano turbine a vapore che utilizzano il vapore di scarico per generare elettricità aggiuntiva.

Processo nitroso per la produzione di acido solforico

Nonostante i vantaggi del metodo di produzione a contatto, che produce acido solforico e oleum più concentrato e puro, con il metodo nitroso viene prodotta una buona parte di H2SO4. In particolare, negli impianti di superfosfato.

Per la produzione di H2SO4, l'anidride solforosa funge da sostanza iniziale, sia nel metodo a contatto che in quello nitroso. Si ottiene appositamente per questi scopi bruciando zolfo o arrostendo metalli sulfurei.

La conversione dell'anidride solforosa in acido solforoso consiste nell'ossidazione dell'anidride solforosa e nell'aggiunta di acqua. La formula si presenta così:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Ma l'anidride solforosa non reagisce direttamente con l'ossigeno, quindi, con il metodo nitroso, l'ossidazione dell'anidride solforosa viene effettuata utilizzando ossidi di azoto. Gli ossidi di azoto superiori (stiamo parlando di biossido di azoto NO2, triossido di azoto NO3) in questo processo vengono ridotti a ossido nitrico NO, che viene successivamente nuovamente ossidato dall'ossigeno a ossidi superiori.

La produzione di acido solforico con il metodo nitroso è tecnicamente formalizzata in due modi:

Camera.
Torre.

Il metodo nitroso presenta una serie di vantaggi e svantaggi.

Svantaggi del metodo nitroso:

Risulta acido solforico al 75%.
La qualità del prodotto è bassa.
Restituzione incompleta degli ossidi di azoto (aggiunta di HNO3). Le loro emissioni sono dannose.
L'acido contiene ferro, ossidi di azoto e altre impurità.

Vantaggi del metodo nitroso:

Il costo del processo è inferiore.
La possibilità di elaborare SO2 al 100%.
Semplicità di progettazione dell'hardware.

Principali piante russe di acido solforico

La produzione annuale di H2SO4 nel nostro paese è calcolata in sei cifre: circa 10 milioni di tonnellate. I principali produttori di acido solforico in Russia sono aziende che ne sono, inoltre, i principali consumatori. Riguarda sulle aziende il cui campo di attività è la produzione di fertilizzanti minerali. Ad esempio, "Concimi minerali Balakovo", "Ammophos".

In Crimea, ad Armyansk, opera nel territorio il più grande produttore di biossido di titanio dell'Europa orientale Titano di Crimea. Inoltre, l'impianto è impegnato nella produzione di acido solforico, fertilizzanti minerali, solfato di ferro eccetera.

L'acido solforico di vari tipi è prodotto da molte piante. Ad esempio, l'acido solforico della batteria è prodotto da: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom, ecc.

Oleum è prodotto da UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metallurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association, ecc.

L'acido solforico di elevata purezza è prodotto da UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

L'acido solforico esaurito può essere acquistato presso gli stabilimenti ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

I produttori di acido solforico tecnico sono Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Chelyabinsk Zinc Plant, Electrozinc, ecc.

A causa del fatto che la pirite è la principale materia prima nella produzione di H2SO4, e questo è un prodotto di scarto delle imprese di arricchimento, i suoi fornitori sono gli impianti di arricchimento di Norilsk e Talnakh.

Le prime posizioni mondiali nella produzione di H2SO4 sono occupate da USA e Cina, che rappresentano rispettivamente 30 milioni di tonnellate e 60 milioni di tonnellate.

Ambito di acido solforico

Il mondo consuma ogni anno circa 200 milioni di tonnellate di H2SO4, da cui viene prodotta un'ampia gamma di prodotti. L'acido solforico tiene giustamente il palmo tra gli altri acidi in termini di uso industriale.

Come già sapete, l'acido solforico è uno dei prodotti più importanti dell'industria chimica, quindi la portata dell'acido solforico è piuttosto ampia. I principali usi di H2SO4 sono i seguenti:

L'acido solforico viene utilizzato in grandi volumi per la produzione di fertilizzanti minerali e assorbe circa il 40% del tonnellaggio totale. Per questo motivo, accanto agli impianti di fertilizzazione, vengono costruiti impianti per la produzione di H2SO4. Questi sono solfato di ammonio, superfosfato, ecc. Nella loro produzione, l'acido solforico viene assunto nella sua forma pura (concentrazione del 100%). Ci vorranno 600 litri di H2SO4 per produrre una tonnellata di ammofos o superfosfato. Questi fertilizzanti sono usati principalmente in agricoltura.
H2SO4 è usato per produrre esplosivi.
Purificazione di prodotti petroliferi. Per cherosene, benzina oli mineraliè richiesta la purificazione degli idrocarburi, che avviene con l'uso di acido solforico. Nel processo di raffinazione del petrolio per la purificazione degli idrocarburi, questa industria "prende" fino al 30% del tonnellaggio mondiale di H2SO4. Inoltre, il numero di ottano del carburante viene aumentato con acido solforico e i pozzi vengono trattati durante la produzione di petrolio.
nell'industria metallurgica. L'acido solforico è usato in metallurgia per rimuovere le incrostazioni e la ruggine dal filo, lamiera, nonché per il recupero dell'alluminio nella produzione di metalli non ferrosi. Prima di coprire superfici metalliche rame, cromo o nichel, la superficie è incisa con acido solforico.
Nella produzione di medicinali.
nella produzione di vernici.
nell'industria chimica. L'H2SO4 viene utilizzato nella produzione di detersivi, detergenti etilici, insetticidi, ecc. e senza di esso questi processi sono impossibili.
Per ottenere altri acidi noti, organici e composti inorganici utilizzato per scopi industriali.

Sali di acido solforico e loro usi

I sali più importanti dell'acido solforico sono:

Sale di Glauber Na2SO4 10H2O (solfato di sodio cristallino). Lo scopo della sua applicazione è abbastanza capiente: la produzione di vetro, soda, in medicina veterinaria e medicina.
Il solfato di bario BaSO4 viene utilizzato nella produzione di gomma, carta, vernice minerale bianca. Inoltre, è indispensabile in medicina per la fluoroscopia dello stomaco. Viene utilizzato per preparare il "porridge di bario" per questa procedura.
Solfato di calcio CaSO4. In natura si trova sotto forma di gesso CaSO4 2H2O e anidrite CaSO4. Il gesso CaSO4 2H2O e il solfato di calcio sono usati in medicina e nell'edilizia. Con il gesso, quando riscaldato a una temperatura di 150 - 170 ° C, si verifica una parziale disidratazione, a seguito della quale si ottiene il gesso bruciato, noto a noi come alabastro. Impastare l'alabastro con acqua fino a ottenere una consistenza pasta liquida, la massa si indurisce rapidamente e si trasforma in una specie di pietra. È questa proprietà dell'alabastro che viene utilizzata attivamente lavori di costruzione: da esso si ricavano calchi e stampi per colata. Nei lavori di intonacatura, l'alabastro è indispensabile come legante. Ai pazienti dei reparti traumatologici vengono fornite speciali bende solide di fissaggio: sono realizzate sulla base dell'alabastro.
Il vetriolo ferroso FeSO4 7H2O viene utilizzato per la preparazione dell'inchiostro, l'impregnazione del legno e anche nelle attività agricole per la distruzione dei parassiti.
L'allume KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O, ecc. sono utilizzati nella produzione di vernici e nell'industria della pelle (concia).
Molti di voi conoscono in prima persona il solfato di rame CuSO4 5H2O. È un assistente attivo in agricoltura nella lotta contro le malattie delle piante e i parassiti: una soluzione acquosa di CuSO4 5H2O viene utilizzata per decapare i cereali e spruzzare le piante. Viene anche utilizzato per preparare alcune pitture minerali. E nella vita di tutti i giorni si usa per togliere la muffa dalle pareti.
Solfato di alluminio: viene utilizzato nell'industria della cellulosa e della carta.

L'acido solforico in forma diluita viene utilizzato come elettrolita nelle batterie al piombo. Inoltre, viene utilizzato per produrre detersivi e fertilizzanti. Ma nella maggior parte dei casi si presenta sotto forma di oleum: questa è una soluzione di SO3 in H2SO4 (si possono trovare anche altre formule di oleum).

Fatto meraviglioso! L'oleum è più reattivo dell'acido solforico concentrato, ma nonostante ciò non reagisce con l'acciaio! È per questo motivo che è più facile da trasportare rispetto allo stesso acido solforico.

La sfera d'uso della “regina degli acidi” è veramente ampia, ed è difficile raccontare tutti i modi in cui essa viene utilizzata nell'industria. Viene anche usato come emulsionante Industria alimentare, per la depurazione dell'acqua, nella sintesi di esplosivi e molti altri scopi.

Storia dell'acido solforico

Chi di noi non ha mai sentito parlare vetriolo blu? Quindi, è stato studiato nell'antichità e in alcune opere gli inizi nuova era gli scienziati hanno discusso l'origine del vetriolo e le loro proprietà. Il vetriolo fu studiato dal medico greco Dioscoride, l'esploratore romano della natura Plinio il Vecchio, e nei loro scritti scrissero degli esperimenti in corso. Per scopi medici, l'antico guaritore Ibn Sina usava varie sostanze al vetriolo. Come il vetriolo fosse usato nella metallurgia, si diceva nelle opere degli alchimisti Grecia antica Zosimo di Panopoli.

Il primo metodo per ottenere l'acido solforico è il processo di riscaldamento dell'allume di potassio, e ci sono informazioni al riguardo nella letteratura alchemica del XIII secolo. A quel tempo, gli alchimisti non conoscevano la composizione dell'allume e l'essenza del processo, ma già nel XV secolo iniziarono a impegnarsi intenzionalmente nella sintesi chimica dell'acido solforico. Il processo era il seguente: gli alchimisti trattavano una miscela di zolfo e solfuro di antimonio (III) Sb2S3 riscaldandola con acido nitrico.

In epoca medievale in Europa, l'acido solforico era chiamato "olio di vetriolo", ma poi il nome cambiò in vetriolo.

Nel 17 ° secolo, Johann Glauber, a causa di un incendio nitrato di potassio e lo zolfo nativo in presenza di vapore acqueo ricevette acido solforico. Come risultato dell'ossidazione dello zolfo con il nitrato, è stato ottenuto l'ossido di zolfo, che ha reagito con il vapore acqueo e, di conseguenza, è stato ottenuto un liquido oleoso. Era olio di vetriolo e questo nome per l'acido solforico esiste ancora oggi.

Il farmacista londinese Ward Joshua negli anni Trenta del XVIII secolo utilizzò questa reazione per produzione industriale acido solforico, ma nel medioevo il suo consumo era limitato a poche decine di chilogrammi. L'ambito di utilizzo era ristretto: per esperimenti alchemici, purificazione di metalli preziosi e nel settore farmaceutico. L'acido solforico concentrato veniva utilizzato in piccole quantità nella fabbricazione di fiammiferi speciali che contenevano sale bertolet.

In Russia, il vetriolo è apparso solo nel XVII secolo.

A Birmingham, in Inghilterra, John Roebuck adattò il metodo di cui sopra per la produzione di acido solforico nel 1746 e avviò la produzione. Allo stesso tempo, usava grandi e robuste camere rivestite di piombo, che erano più economiche dei contenitori di vetro.

Nell'industria, questo metodo ha ricoperto posizioni per quasi 200 anni e nelle camere è stato ottenuto il 65% di acido solforico.

Dopo un po', l'inglese Glover e il chimico francese Gay-Lussac migliorarono il processo stesso e si iniziò ad ottenere acido solforico con una concentrazione del 78%. Ma un tale acido non era adatto per la produzione, ad esempio, di coloranti.

All'inizio del XIX secolo furono scoperti nuovi metodi per ossidare l'anidride solforosa in anidride solforica.

Inizialmente, questo è stato fatto utilizzando ossidi di azoto, quindi il platino è stato utilizzato come catalizzatore. Questi due metodi di ossidazione dell'anidride solforosa sono stati ulteriormente migliorati. L'ossidazione dell'anidride solforosa su platino e altri catalizzatori divenne nota come metodo di contatto. E l'ossidazione di questo gas con ossidi di azoto era chiamata il metodo nitroso per la produzione di acido solforico.

Solo nel 1831 il commerciante britannico di acido acetico Peregrine Philips brevettò un processo economico per la produzione di ossido di zolfo (VI) e acido solforico concentrato, ed è lui che oggi è conosciuto nel mondo come metodo di contatto ricevendolo.

La produzione di superfosfato iniziò nel 1864.

Negli anni Ottanta dell'Ottocento in Europa la produzione di acido solforico raggiunse il milione di tonnellate. I principali produttori erano la Germania e l'Inghilterra, che producevano il 72% del volume totale di acido solforico nel mondo.

Il trasporto di acido solforico è un'impresa ad alta intensità di manodopera e responsabile.

L'acido solforico è classificato come pericoloso sostanze chimiche, e a contatto con la pelle provoca gravi ustioni. Inoltre, può causare avvelenamento chimico di una persona. Se durante il trasporto non vengono osservati determinate regole, quindi l'acido solforico, a causa della sua esplosività, può causare molti danni sia alle persone che all'ambiente.

All'acido solforico è stata assegnata una classe di pericolo 8 e il trasporto deve essere effettuato da professionisti appositamente formati e formati. Una condizione importante per la consegna dell'acido solforico è il rispetto di Norme appositamente sviluppate per il trasporto di merci pericolose.

Il trasporto su strada viene effettuato secondo le seguenti regole:

Per il trasporto, contenitori speciali sono realizzati in una speciale lega di acciaio che non reagisce con acido solforico o titanio. Tali contenitori non si ossidano. L'acido solforico pericoloso viene trasportato in speciali serbatoi chimici di acido solforico. Differiscono nel design e vengono selezionati durante il trasporto in base al tipo di acido solforico.
Durante il trasporto di acido fumante, vengono presi serbatoi termos isotermici specializzati, in cui viene mantenuto il regime di temperatura necessario per preservare le proprietà chimiche dell'acido.
Se viene trasportato acido normale, viene selezionato un serbatoio di acido solforico.
Il trasporto di acido solforico su strada, come fumante, anidro, concentrato, per batterie, guanti, viene effettuato in appositi contenitori: cisterne, fusti, contenitori.
Il trasporto di merci pericolose può essere effettuato solo da conducenti muniti di certificato ADR.
Il tempo di viaggio non ha restrizioni, poiché durante il trasporto è necessario attenersi rigorosamente alla velocità consentita.
Durante il trasporto, viene costruito un percorso speciale, che dovrebbe essere eseguito, aggirando i luoghi affollati e gli impianti di produzione.
Il trasporto deve avere contrassegni speciali e segnali di pericolo.

Proprietà pericolose dell'acido solforico per l'uomo

L'acido solforico rappresenta un pericolo maggiore per il corpo umano. Il suo effetto tossico si verifica non solo per contatto diretto con la pelle, ma per inalazione dei suoi vapori, quando viene rilasciata anidride solforosa. Il pericolo si applica a:

sistema respiratorio;
tegumenti;
Membrane mucose.

L'intossicazione del corpo può essere aumentata dall'arsenico, che spesso fa parte dell'acido solforico.

Importante! Come sapete, quando l'acido viene a contatto con la pelle, si verificano gravi ustioni. Non meno pericoloso è l'avvelenamento con vapori di acido solforico. Una dose sicura di acido solforico nell'aria è di soli 0,3 mg per 1 metro quadrato.

Se l'acido solforico entra sulle mucose o sulla pelle, appare una grave ustione, che non guarisce bene. Se l'ustione è di dimensioni impressionanti, la vittima sviluppa una malattia da ustione, che può persino portare alla morte se non vengono fornite cure mediche qualificate in modo tempestivo.

Importante! Per un adulto, la dose letale di acido solforico è di soli 0,18 cm per 1 litro.

Naturalmente, "sperimenta tu stesso" l'effetto tossico dell'acido vita ordinaria problematico. Molto spesso, l'avvelenamento da acido si verifica a causa della negligenza della sicurezza sul lavoro quando si lavora con una soluzione.

L'avvelenamento di massa con vapore di acido solforico può verificarsi a causa di problemi tecnici nella produzione o negligenza e si verifica un rilascio massiccio nell'atmosfera. Per prevenire tali situazioni, stanno lavorando servizi speciali, il cui compito è controllare il funzionamento della produzione in cui viene utilizzato acido pericoloso.

Quali sono i sintomi dell'intossicazione da acido solforico?

Se l'acido è stato ingerito:

Dolore nella regione degli organi digestivi.
Nausea e vomito.
Violazione delle feci, a causa di gravi disturbi intestinali.
Forte secrezione di saliva.
A causa degli effetti tossici sui reni, l'urina diventa rossastra.
Gonfiore della laringe e della gola. Ci sono sibili, raucedine. Questo può portare alla morte per soffocamento.
Macchie marroni compaiono sulle gengive.
La pelle diventa blu.

Con una bruciatura pelle ci possono essere tutte le complicazioni inerenti alla malattia da ustione.

Quando si avvelena in coppia, si osserva la seguente immagine:

Bruciore della mucosa degli occhi.
Sangue dal naso.
Ustioni delle mucose delle vie respiratorie. In questo caso, la vittima avverte un forte sintomo di dolore.
Gonfiore della laringe con sintomi di soffocamento (mancanza di ossigeno, la pelle diventa blu).
Se l'avvelenamento è grave, potrebbero esserci nausea e vomito.

È importante sapere! L'avvelenamento da acido dopo l'ingestione è molto più pericoloso dell'intossicazione dall'inalazione di vapori.

Pronto soccorso e procedure terapeutiche per danni da acido solforico

Procedere come segue a contatto con acido solforico:

Chiama prima ambulanza. Se il liquido è entrato, fai una lavanda gastrica acqua calda. Dopodiché, a piccoli sorsi dovrai bere 100 grammi di girasole o olio d'oliva. Inoltre, dovresti ingoiare un pezzo di ghiaccio, bere latte o magnesia bruciata. Questo deve essere fatto per ridurre la concentrazione di acido solforico e alleviare la condizione umana.
Se l'acido viene a contatto con gli occhi, risciacquali. acqua corrente, quindi gocciolare con una soluzione di dicaina e novocaina.
Se l'acido viene a contatto con la pelle, l'area ustionata deve essere lavata bene sotto l'acqua corrente e fasciata con soda. Sciacquare per circa 10-15 minuti.
In caso di avvelenamento da vapore, devi andare a Aria fresca, e sciacquare anche, per quanto possibile, le mucose interessate con acqua.

In un ambiente ospedaliero, il trattamento dipenderà dall'area dell'ustione e dal grado di avvelenamento. L'anestesia viene eseguita solo con novocaina. Al fine di evitare lo sviluppo di un'infezione nell'area interessata, viene selezionato un ciclo di terapia antibiotica per il paziente.

Nell'emorragia gastrica, il plasma viene iniettato o il sangue viene trasfuso. La fonte di sanguinamento può essere rimossa chirurgicamente.

L'acido solforico nella sua forma pura al 100% si trova in natura. Ad esempio, in Italia, in Sicilia nel Mar Morto, puoi vedere un fenomeno unico: l'acido solforico filtra proprio dal fondo! Ed ecco cosa succede: pirite da la crosta terrestre serve in questo caso come materia prima per la sua formazione. Questo luogo è anche chiamato il Lago della Morte e persino gli insetti hanno paura di raggiungerlo in volo!
Dopo grandi eruzioni vulcaniche, spesso nell'atmosfera terrestre si trovano gocce di acido solforico, e in tali casi il "colpevole" può portare Conseguenze negative all'ambiente e causare gravi cambiamenti climatici.
L'acido solforico è un assorbitore d'acqua attivo, quindi viene utilizzato come essiccatore di gas. A vecchi tempi affinché le finestre non si appannassero nelle stanze, questo acido veniva versato in vasi e posto tra i vetri delle aperture delle finestre.
L'acido solforico è la principale causa delle piogge acide. La causa principale delle piogge acide è l'inquinamento atmosferico dovuto al biossido di zolfo e, quando disciolto in acqua, forma acido solforico. A sua volta, l'anidride solforosa viene emessa quando vengono bruciati combustibili fossili. In pioggia acida studiato per l'anno scorso, il contenuto di acido nitrico è aumentato. La ragione di questo fenomeno è la riduzione delle emissioni di anidride solforosa. Nonostante questo, l'acido solforico rimane la principale causa delle piogge acide.

Ti offriamo una compilation di video esperienze interessanti con acido solforico.

Considera la reazione dell'acido solforico quando viene versato nello zucchero. Nei primi secondi di acido solforico che entra nel pallone con lo zucchero, il composto si scurisce. Dopo alcuni secondi, la sostanza diventa nera. La cosa più interessante accade dopo. La massa inizia a crescere rapidamente e ad uscire dal pallone. In uscita otteniamo una sostanza orgogliosa, sembra porosa carbone, superando di 3-4 volte il volume iniziale.

L'autore del video suggerisce di confrontare la reazione della Coca-Cola con l'acido cloridrico e l'acido solforico. Quando si mescola la Coca-Cola con l'acido cloridrico, non si osservano cambiamenti visivi, ma quando viene miscelata con l'acido solforico, la Coca-Cola inizia a bollire.

Un'interazione interessante può essere osservata quando l'acido solforico viene a contatto con la carta igienica. Carta igienicaè costituito da cellulosa. Quando l'acido entra, le molecole di cellulosa si rompono istantaneamente con il rilascio di carbonio libero. Una carbonizzazione simile può essere osservata quando l'acido viene a contatto con il legno.

Aggiungo un pezzetto di potassio in una fiaschetta con acido concentrato. Nel primo secondo viene rilasciato del fumo, dopodiché il metallo si accende istantaneamente, si accende ed esplode, tagliandosi a pezzi.

Nell'esperimento successivo, quando l'acido solforico colpisce un fiammifero, si accende. Nella seconda parte dell'esperimento, un foglio di alluminio viene immerso con acetone e un fiammifero all'interno. C'è un riscaldamento istantaneo della lamina con il rilascio di un'enorme quantità di fumo e la sua completa dissoluzione.

Un effetto interessante si osserva quando si aggiunge bicarbonato di sodio in acido solforico. Soda si trasforma all'istante giallo. La reazione procede con una rapida ebollizione e un aumento di volume.

Non consigliamo categoricamente di eseguire tutti gli esperimenti di cui sopra a casa. L'acido solforico è una sostanza molto corrosiva e tossica. Tali esperimenti devono essere eseguiti in stanze speciali attrezzate ventilazione forzata. I gas rilasciati nelle reazioni con l'acido solforico sono altamente tossici e possono causare danni alle vie respiratorie e avvelenare l'organismo. Inoltre, tali esperimenti vengono effettuati su dispositivi di protezione individuale per la pelle e gli organi respiratori. Prendersi cura di se stessi!