Sieros rūgštis ir jos panaudojimas. Sieros rūgšties gavimas ir jos panaudojimo sritys

Sieros rūgštis H 2 SO 4, molinė masė 98,082; bespalvis riebus, bekvapis. Labai stipri dirūgštis, esant 18°C p K a 1 - 2,8, K 2 1,2 10 -2, pK a 2 1,92; ryšių ilgiai, kai S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, kampas HOSOH 104°, OSO 119°; verda irstant, susidaro (98,3 % H 2 SO 4 ir 1,7 % H 2 O, kurio virimo temperatūra 338,8 °C; taip pat žr. 1 lentelę). Sieros rūgštis, atitinkantis 100 % H 2 SO 4 kiekį, turi sudėtį (%): 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%. Maišomas su ir SO 3 visomis proporcijomis. Vandeniniuose tirpaluose sieros rūgštis beveik visiškai disocijuoja į H+, HSO 4- ir SO 4 2-. Formos H 2 SO 4 · n H 2 O, kur n=1, 2, 3, 4 ir 6,5.

SO 3 tirpalai sieros rūgštyje vadinami oleumu, jie sudaro du junginius H 2 SO 4 SO 3 ir H 2 SO 4 2SO 3. Oleume taip pat yra pirosieros rūgšties, kuri gaunama vykstant reakcijai: H 2 SO 4 +SO 3 =H 2 S 2 O 7 .

Sieros rūgšties gavimas

Žaliava gavimui sieros rūgšties naudojami kaip: S, metalų sulfidai, H 2 S, šiluminių elektrinių atliekos, Fe, Ca sulfatai ir kt. Pagrindiniai gavimo etapai sieros rūgšties: 1) žaliavos SO 2 gauti; 2) SO 2 į SO 3 (konvertavimas); 3) SO3. Pramonėje gauti naudojami du būdai sieros rūgšties, skiriasi SO 2 oksidacijos būdu - kontaktas naudojant kietus katalizatorius (kontaktus) ir azoto - su azoto oksidais. Už gavimą sieros rūgšties Taikant kontaktinį metodą, šiuolaikinėse gamyklose naudojami vanadžio katalizatoriai, kurie išstūmė Pt ir Fe oksidus. Grynas V 2 O 5 turi silpną katalizinį aktyvumą, kuris smarkiai padidėja esant šarminiams metalams, o didžiausią poveikį turi K druskos.. 7 V 2 O 5 ir K 2 S 2 O 7 V 2 O 5 suyra esant 315-330 , atitinkamai 365–380 ir 400–405 °C). Katalizuojamas aktyvusis komponentas yra išlydytas.

SO 2 oksidacijos į SO 3 schemą galima pavaizduoti taip:

Pirmajame etape pasiekiama pusiausvyra, antrasis etapas yra lėtas ir lemia proceso greitį.

Gamyba sieros rūgšties iš sieros dvigubo kontakto ir dvigubos absorbcijos metodu (1 pav.) susideda iš šių etapų. Oras po valymo nuo dulkių dujų pūstuvu tiekiamas į džiovinimo bokštą, kur išdžiovinamas 93-98 proc. sieros rūgšties iki 0,01 % tūrio drėgnumo. Išdžiovintas oras patenka į sieros krosnį po išankstinio pakaitinimo viename iš kontaktinio bloko šilumokaičių. Siera deginama krosnyje, tiekiama purkštukais: S + O 2 \u003d SO 2 + 297,028 kJ. Dujos, kuriose yra 10-14 % SO 2 tūrio, atšaldomos katile ir atskiedus oru iki 9-10 % SO 2 tūrio 420°C temperatūroje patenka į kontaktinį aparatą pirmajam konversijos etapui, kuris vyksta trimis katalizatoriaus sluoksniais (SO 2 + V 2 O 2 = SO 3 + 96,296 kJ), po to dujos atšaldomos šilumokaičiuose. Tada dujos, turinčios 8,5-9,5 % SO 3 200°C temperatūroje, patenka į pirmąjį absorbcijos etapą į absorberį, drėkinamos ir 98 proc. sieros rūgšties: SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 130,56 kJ. Tada išpurškiamos dujos. sieros rūgšties, kaitinamas iki 420°C ir patenka į antrąjį konversijos etapą, teka dviem katalizatoriaus sluoksniais. Prieš antrąjį absorbcijos etapą dujos atšaldomos ekonomaizeryje ir tiekiamos į antrosios pakopos absorberį, drėkinamos 98 proc. sieros rūgšties, o po to, nuvalius nuo purslų, išleidžiama į atmosferą.

1 - sieros krosnis; 2 - atliekų šilumos katilas; 3 - ekonomaizeris; 4 - paleidimo krosnis; 5, 6 - paleidimo krosnies šilumokaičiai; 7 - kontaktinis įtaisas; 8 - šilumokaičiai; 9 - oleumo absorberis; 10 - džiovinimo bokštas; 11 ir 12 atitinkamai pirmasis ir antrasis monohidrato absorberiai; 13 - rūgščių rinktuvai.

1 - lėkštės tiektuvas; 2 - krosnis; 3 - atliekų šilumos katilas; 4 - ciklonai; 5 - elektrostatiniai nusodintuvai; 6 - plovimo bokštai; 7 - šlapi elektrostatiniai nusodintuvai; 8 - pūtimo bokštas; 9 - džiovinimo bokštas; 10 - purškimo gaudyklė; 11 - pirmasis monohidrato absorberis; 12 - šilumokaičiai; 13 - kontaktinis įtaisas; 14 - oleumo absorberis; 15 - antrasis monohidrato absorberis; 16 - šaldytuvai; 17 - kolekcijos.

1 - denitracinis bokštas; 2, 3 - pirmasis ir antrasis gamybos bokštai; 4 - oksidacijos bokštas; 5, 6, 7 - absorbciniai bokštai; 8 - elektrostatiniai nusodintuvai.

Gamyba sieros rūgšties iš metalų sulfidų (2 pav.) yra daug sudėtingesnis ir susideda iš šių operacijų. FeS 2 skrudinamas oro srauto verdančiojo sluoksnio krosnyje: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + 13476 kJ. Skrudinimo dujos, turinčios SO 2 13-14%, kurių temperatūra 900°C, patenka į katilą, kur atšaldoma iki 450°C. Dulkių šalinimas atliekamas ciklonu ir elektrostatiniu nusodintuvu. Toliau dujos praeina per du plovimo bokštus, drėkinamus 40% ir 10% sieros rūgšties. Tuo pačiu metu dujos galutinai išvalomos nuo dulkių, fluoro ir arseno. Dujoms valyti nuo aerozolio sieros rūgšties suformuotuose plovimo bokštuose, numatyti dviejų etapų šlapi elektrostatiniai nusodintuvai. Po džiovinimo džiovinimo bokšte, prieš kurį dujos atskiedžiamos iki 9% SO 2 , jos ventiliatoriumi tiekiamos į pirmąją konversijos stadiją (3 katalizatoriaus sluoksniai). Šilumokaičiuose dujos įkaista iki 420°C dėl dujų šilumos, ateinančios iš pirmojo konversijos etapo. SO 2 , oksiduotas iki 92-95 % SO 3 , pereina į pirmąjį absorbcijos etapą oleum ir monohidrato absorberiuose, kur išsiskiria iš SO 3 . Tada dujos, kuriose yra SO 2 ~ 0,5 %, patenka į antrą konversijos stadiją, kuri vyksta viename arba dviejuose katalizatoriaus sluoksniuose. Dujos preliminariai kaitinamos kitoje šilumokaičių grupėje iki 420 °C dėl dujų, ateinančių iš antrojo katalizės etapo, šilumos. Po SO 3 atskyrimo antrajame absorbcijos etape dujos išleidžiamos į atmosferą.

SO 2 konversijos į SO 3 laipsnis kontaktiniu būdu yra 99,7%, SO 3 absorbcijos laipsnis yra 99,97%. Gamyba sieros rūgšties atliekama viename katalizės etape, o SO 2 virsmo į SO 3 laipsnis neviršija 98,5 %. Prieš išleidžiant į atmosferą dujos išvalomos iš likusio SO 2 (žr.). Spektaklis modernios instaliacijos 1500-3100 t/para

Azoto metodo (3 pav.) esmė ta, kad skrudinimo dujos, atvėsusios ir nuvalytos nuo dulkių, apdorojamos vadinamąja nitroze - sieros rūgšties kuriuose yra ištirpę azoto oksidai. SO 2 sugeria nitrozę, o po to oksiduojasi: SO 2 + N 2 O 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + NO. Gautas NO blogai tirpsta nitrozėje ir iš jos išsiskiria, o po to iš dalies oksiduojamas deguonimi dujų fazėje iki NO 2 . NO ir NO 2 mišinys reabsorbuojamas sieros rūgšties ir tt Azoto oksidai azoto procese nesunaudojami ir grąžinami į gamybos ciklą dėl nepilno jų įsisavinimo. sieros rūgšties jas iš dalies nuneša išmetamosios dujos. Azoto metodo privalumai: techninės įrangos dizaino paprastumas, mažesnė kaina (10-15% mažesnė nei kontaktinė), 100% SO 2 apdorojimo galimybė.

Bokštinio azoto proceso prietaisai yra nesudėtingi: SO 2 apdorojamas 7-8 išklotuose bokštuose su keraminiu įpakavimu, vienas iš bokštų (tuščiaviduris) yra reguliuojamas oksidacinis tūris. Bokštuose yra rūgščių rinktuvai, šaldytuvai, siurbliai, kurie tiekia rūgštį į virš bokštų esančius slėginius rezervuarus. Prieš du paskutinius bokštus įrengtas uodeginis ventiliatorius. Dujoms valyti nuo aerozolio sieros rūgšties tarnauja kaip elektrostatinis nusodintuvas. Procesui reikalingi azoto oksidai gaunami iš HNO 3 . Siekiant sumažinti azoto oksidų išmetimą į atmosferą ir 100% SO 2 apdorojimą, tarp gamybos ir absorbcijos zonų įrengiamas beazoto SO 2 apdorojimo ciklas kartu su vandens-rūgšties metodu giliam azoto oksidų surinkimui. Azoto metodo trūkumas yra žema produkto kokybė: koncentracija sieros rūgšties 75%, azoto oksidų, Fe ir kitų priemaišų buvimas.

Sumažinti kristalizacijos galimybę sieros rūgšties transportavimo ir sandėliavimo metu nustatomi komercinių klasių standartai sieros rūgšties, kurio koncentracija atitinka daugiausia žemos temperatūros kristalizacija. Turinys sieros rūgšties techninėse klasėse (%): bokštas (azotinis) 75, kontaktas 92,5-98,0, oleumas 104,5, didelio procento oleumas 114,6, baterija 92-94. sieros rūgšties laikomos plieninėse talpyklose, kurių tūris yra iki 5000 m 3, jų bendra talpa sandėlyje skirta dešimties dienų gamybai. Oleum ir sieros rūgšties gabenamos plieninėse geležinkelio cisternose. Koncentruotas ir baterija sieros rūgšties gabenamos rūgštims atspariose plieninėse talpyklose. Cisternos oleumui transportuoti yra padengtos termoizoliacija, o prieš užpildant oleumas pašildomas.

Nustatyti sieros rūgšties kolorimetriškai ir fotometriškai, BaSO 4 suspensijos pavidalu - fototurbidimetriškai, taip pat kulonometriniu metodu.

Sieros rūgšties naudojimas

Sieros rūgštis naudojama mineralinių trąšų gamyboje, kaip elektrolitas švino akumuliatoriuose, įvairių mineralinių rūgščių ir druskų, cheminių pluoštų, dažiklių, dūmus formuojančių medžiagų ir sprogstamųjų medžiagų gamybai, alyvoje, metalo apdirbimo, tekstilės, odos ir. kitose pramonės šakose. Jis naudojamas pramoninėje organinėje sintezėje dehidratacijos reakcijose (gaunant dietilo eterį, esterius), hidratuojant (etanolį iš etileno), sulfonuojant (ir tarpiniai produktai dažų gamyboje), alkilinimas (gaunamas izooktanas, polietilenglikolis, kaprolaktamas) ir kt. sieros rūgšties- mineralinių trąšų gamyba. 1 tonai P 2 O 5 fosfatinių trąšų sunaudojama 2,2-3,4 tonos. sieros rūgšties, o už 1 t (NH 4) 2 SO 4 - 0,75 t sieros rūgšties. Todėl sieros rūgšties gamyklos dažniausiai statomos kartu su mineralinių trąšų gamybos įrenginiais. Pasaulio gamyba sieros rūgšties 1987 m. pasiekė 152 mln. tonų.

Sieros rūgštis ir oleumas – itin agresyvios medžiagos, kurios veikia kvėpavimo takus, odą, gleivines, sukelia kvėpavimo pasunkėjimą, kosulį, dažnai – laringitą, tracheitą, bronchitą ir kt. Sieros rūgšties aerozolio MPC ore darbo zona 1,0 mg/m 3, atmosferoje – 0,3 mg/m 3 (daugiausia vienkartinė) ir 0,1 mg/m 3 (vidutiniškai paros). Stulbinanti garų koncentracija sieros rūgšties 0,008 mg/l (60 min ekspozicija), mirtina 0,18 mg/l (60 min.). 2 pavojaus klasė. Aerozolis sieros rūgšties gali susidaryti atmosferoje dėl chemijos ir metalurgijos pramonės išmetamų teršalų, kuriuose yra S oksidų, ir iškristi kaip rūgštus lietus.

„Vargu ar yra kitos dirbtinai pagamintos medžiagos, kuri taip dažnai būtų naudojama technologijoje kaip sieros rūgštis.

Ten, kur nėra jo išgavimo gamyklų, neįsivaizduojama pelninga daugelio kitų, labai svarbių techninių medžiagų, gamyba.

DI. Mendelejevas

Sieros rūgštis naudojama įvairiose pramonės šakose chemijos pramonė:

mineralinės trąšos, plastikai, dažikliai, dirbtiniai pluoštai, mineralinės rūgštys, plovikliai;
naftos ir naftos chemijos pramonėje:

naftos perdirbimui, parafinų gavimui;

spalvotojoje metalurgijoje:

spalvotųjų metalų gamybai – cinkui, variui, nikeliui ir kt.

juodojoje metalurgijoje:

metalams ėsdinti;

celiuliozės ir popieriaus, maisto ir lengvosios pramonės (krakmolo, melasos gamybai, audinių balinimui) ir kt.

Sieros rūgšties gamyba

Sieros rūgštis pramonėje gaminama dviem būdais: kontaktiniu ir azoto.

Kontaktinis sieros rūgšties gamybos metodas

Sieros rūgštis gaminama kontaktiniu būdu dideli kiekiai sieros rūgšties gamyklose.

Šiuo metu pagrindinis sieros rūgšties gamybos būdas yra kontaktinis, nes. Šis metodas turi pranašumų prieš kitus:

Produkto gavimas grynos koncentruotos rūgšties pavidalu, priimtinas visiems vartotojams;

- išmetamųjų teršalų mažinimas kenksmingų medžiagųį atmosferą su išmetamosiomis dujomis

I. Sieros rūgšties gamybai naudojamos žaliavos.

Pagrindinė žaliava

siera - S

sieros piritas (piritas) - FeS 2

spalvotųjų metalų sulfidai - Cu2S, ZnS, PbS

vandenilio sulfidas - H2S

Pagalbinė medžiaga

Katalizatorius - vanadžio oksidas - V 2 O 5

II. Žaliavų paruošimas.

Išanalizuokime sieros rūgšties gamybą iš pirito FeS 2.

1) Pirito šlifavimas. Prieš naudojimą dideli pirito gabalai susmulkinami trupintuvuose. Jūs žinote, kad susmulkinus medžiagą, padidėja reakcijos greitis, nes. padidėja reagentų sąlyčio paviršiaus plotas.

2) Pirito valymas. Susmulkinus piritą, jis išvalomas nuo priemaišų (uolienų atliekų ir žemės) flotacijos būdu. Norėdami tai padaryti, susmulkintas piritas nuleidžiamas į didžiules vandens talpas, sumaišomas, atliekos išplaukia aukštyn, tada atliekos pašalinamos.

III. Pagrindiniai cheminiai procesai:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800°C→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q arba deginant sierą S+O2 t ° C→ SO2

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

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q

IV . Technologiniai principai:

Tęstinumo principas;

Integruoto žaliavų naudojimo principas,kitos gamybos atliekų panaudojimas;

Neatliekų gamybos principas;

Šilumos perdavimo principas;

Priešpriešinio srauto principas ("skystas sluoksnis");

Gamybos procesų automatizavimo ir mechanizavimo principas.

V . Technologiniai procesai:

Tęstinumo principas: pirito skrudinimas krosnyje → sieros oksido tiekimas ( IV ) ir deguonies į valymo sistemą → į kontaktinį aparatą → tiekiamas sieros oksidas ( VI ) į absorbcijos bokštą.

VI . Saugumas aplinką:

1) vamzdynų ir įrangos sandarumas

2) dujų valymo filtrai

VII. Gamybos chemija :

PIRMAS LYGMUO - pirito skrudinimas krosnyje, skirtas skrudinti „skystintoje lovoje“.

Daugiausia naudojama sieros rūgštis flotaciniai piritai- gamybinės atliekos sodrinant vario rūdas, kuriose yra vario ir geležies sieros junginių mišinių. Šių rūdų sodrinimo procesas vyksta Norilsko ir Talnako sodrinimo gamyklose, kurios yra pagrindiniai žaliavų tiekėjai. Ši žaliava yra pelningesnė, nes. sieros piritas daugiausia kasamas Urale, ir, žinoma, jo pristatymas gali būti labai brangus. Galimas naudojimas sieros, kuri susidaro ir sodrinant kasyklose iškasamas spalvotųjų metalų rūdas. Sierą taip pat tiekia Ramiojo vandenyno laivynas ir NOF. (koncentruojamos gamyklos).

Pirmosios pakopos reakcijos lygtis

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

Susmulkintas, išvalytas, šlapias (po flotacijos) piritas pilamas iš viršaus į krosnį, skirtą kūrenti „skystame sluoksnyje“. Iš apačios (priešinio srauto principas) praleidžiamas deguonimi prisodrintas oras, kad piritas būtų pilnesnis. Temperatūra krosnyje siekia 800°C. Piritas įkaista iki raudonumo ir yra „pakabinamoje būsenoje“ dėl iš apačios pučiamo oro. Viskas atrodo kaip verdantis raudonas karštas skystis. Net mažiausios pirito dalelės „skystame sluoksnyje“ nesustingsta. Todėl degimo procesas yra labai greitas. Jei anksčiau piritui deginti prireikdavo 5–6 valandų, tai dabar – vos kelias sekundes. Negana to, „skystame sluoksnyje“ galima palaikyti 800°C temperatūrą.

Dėl reakcijos metu išsiskiriančios šilumos krosnyje palaikoma temperatūra. Perteklinė šiluma pašalinama: vamzdžiai su vandeniu eina palei krosnies perimetrą, kuri yra šildoma. Karštas vanduo toliau naudojamas gretimų patalpų centriniam šildymui.

Susidaręs geležies oksidas Fe 2 O 3 (pelenas) nenaudojamas sieros rūgšties gamyboje. Bet jis surenkamas ir siunčiamas į metalurgijos gamyklą, kur iš geležies oksido gaunamas geležies metalas ir jo lydiniai su anglimi – plieno (2 % anglies C lydinyje) ir ketaus (lydinyje – 4 % anglies C).

Taigi, cheminės gamybos principas- gamyba be atliekų.

Išeinant iš orkaitės krosnies dujos , kurio sudėtis: SO 2, O 2, vandens garai (piritas buvo šlapias!) Ir smulkiausios pelenų dalelės (geležies oksidas). Tokios krosnies dujos turi būti išvalytos nuo kietųjų pelenų dalelių ir vandens garų priemaišų.

Krosnies dujų valymas iš kietųjų pelenų dalelių vyksta dviem etapais – ciklone (naudojama išcentrinė jėga, kietos pelenų dalelės atsitrenkia į ciklono sieneles ir nukrenta). Mažoms dalelėms pašalinti mišinys siunčiamas į elektrostatinius nusodintuvus, kur išvalomas veikiant aukštai ~ 60 000 V įtampos srovei (naudojama elektrostatinė trauka, pelenų dalelės prilimpa prie elektrifikuotų elektrostatinio nusodintuvo plokščių, pakankamai kaupiamos). nuo savo svorio jie krenta žemyn), vandens garams pašalinti krosnies dujose (džiovinimo krosnies dujos) naudokite koncentruotą sieros rūgštį, kuri yra labai geras sausiklis, nes sugeria vandenį.

Krosnies dujų džiovinimas vykdomas džiovinimo bokšte – krosnies dujos kyla iš apačios į viršų, o koncentruota sieros rūgštis teka iš viršaus į apačią. Siekiant padidinti dujų ir skysčio kontaktinį paviršių, bokštas užpildomas keraminiais žiedais.

Džiovinimo bokšto išleidimo angoje krosnies dujose nebėra pelenų dalelių ar vandens garų. Krosnies dujos dabar yra sieros oksido SO 2 ir deguonies O 2 mišinys.

ANTRAS ETAPAS - katalizinis SO 2 oksidavimas į SO 3 deguonimi kontaktiniame įrenginyje.

Šio etapo reakcijos lygtis yra tokia:

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

Antrojo etapo sudėtingumas slypi tame, kad vieno oksido oksidacijos į kitą procesas yra grįžtamas. Todėl būtina parinkti optimalias tiesioginės reakcijos tekėjimo sąlygas (gaunant SO 3).

Iš lygties seka, kad reakcija yra grįžtama, o tai reiškia, kad šiame etape būtina išlaikyti tokias sąlygas, kad pusiausvyra pasislinktų link išėjimo SO 3 kitu atveju visas procesas nutrūks. Nes reakcija vyksta mažėjant tūriui (3 V↔2V ), reikia padidinti slėgį. Padidinkite slėgį iki 7-12 atmosferų. Reakcija yra egzoterminė, todėl, atsižvelgiant į Le Chatelier principą, šis procesas negali būti vykdomas aukštoje temperatūroje, nes. balansas pasislinks į kairę. Reakcija prasideda esant temperatūrai = 420 laipsnių, tačiau dėl daugiasluoksnio katalizatoriaus (5 sluoksniai) galime ją padidinti iki 550 laipsnių, o tai labai pagreitina procesą. Naudojamas vanadis (V 2 O 5) katalizatorius. Jis pigus ir tarnauja ilgai (5-6 metus). atspariausias toksiškų priemaišų poveikiui. Be to, tai prisideda prie pusiausvyros perkėlimo į dešinę.

Mišinys (SO 2 ir O 2) šildomas šilumokaityje ir juda vamzdžiais, tarp kurių priešinga kryptimi teka šaltas mišinys, kurį reikia pašildyti. Dėl to ten šilumos mainai: pradinės medžiagos kaitinamos, o reakcijos produktai atšaldomi iki norimos temperatūros.

TREČIAS ETAPAS - SO 3 absorbcija sieros rūgštimi absorbcijos bokšte.

Kodėl sieros oksidas SO 3 nesugeria vandens? Juk būtų galima ištirpinti sieros oksidą vandenyje: SO 3 + H2O → H2SO4 . Tačiau faktas yra tas, kad jei vanduo naudojamas sieros oksidui absorbuoti, sieros rūgštis susidaro rūko pavidalu, susidedančiu iš mažų sieros rūgšties lašelių (sieros oksidas ištirpsta vandenyje, išskirdamas daug šilumos, sieros rūgštis yra taip karšta, kad užvirsta ir virsta garais). Kad nesusidarytų sieros rūgšties rūkas, naudokite 98% koncentruotą sieros rūgštį. Du procentai vandens yra tokie maži, kad kaitinant skystį bus silpna ir nekenksminga. Sieros oksidas labai gerai tirpsta tokioje rūgštyje, sudarydamas oleumą: H 2 SO 4 nSO 3 .

Šio proceso reakcijos lygtis yra tokia:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

Gautas oleumas supilamas į metalines talpyklas ir siunčiamas į sandėlį. Tada cisternos užpildomos oleumu, formuojami traukiniai ir siunčiami vartotojui.

Sieros rūgštis, H 2 SO 4, stipri dvibazinė rūgštis, atitinkanti didžiausią sieros oksidacijos laipsnį (+6). Normaliomis sąlygomis – sunkus aliejinis skystis, bespalvis ir bekvapis. S. to. technikoje jo mišiniai vadinami ir su vandeniu, ir su sieros anhidridu. Jei molinis santykis SO 3: H 2 O yra mažesnis nei 1, tai yra vandeninis sieros rūgšties tirpalas, jei didesnis nei 1, tai yra SO 3 tirpalas S. to.

Fizinės ir cheminės savybės

100 % H 2 SO 4 (monohidratas, SO 3 × H 2 O) kristalizuojasi 10,45 °C temperatūroje; t kip 296,2 °С; tankis 1,9203 g/cm3; šiluminė talpa 1,62 j/g(KAM. H 2 SO 4 susimaišo su H 2 O ir SO 3 bet kokiu santykiu, sudarydamas junginius:

H 2 SO 4 × 4H 2 O ( t pl-28,36 °C), H2SO4 × 3H2O ( t pl-36,31 °C), H2SO4 × 2H2O ( 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 - disieros arba pirosieros rūgštis, t pl 35,15 °С), H 2 SO × 2SO 3 (H 2 S 3 O 10 - trisieros rūgštis, t pl 1,20°C).

Kaitinant ir verdant vandeninius S. to. tirpalus, kuriuose yra iki 70 % H 2 SO 4, į garų fazę išsiskiria tik vandens garai. Virš labiau koncentruotų tirpalų atsiranda ir S. garų.. 98,3 % H 2 SO 4 tirpalas (azeotropinis mišinys) verdant (336,5 °C) visiškai distiliuojasi. S. to., kuriame yra daugiau kaip 98,3 % H 2 SO 4, kaitinant išsiskiria SO 3 garai.

koncentruota sieros rūgštis. - stiprus oksidatorius. Jis oksiduoja HI ir HBr iki laisvųjų halogenų; kaitinant oksiduojasi visi metalai, išskyrus platinos metalus (išskyrus Pd). Šaltyje koncentruotas S. to. pasyvina daugelį metalų, tarp jų Pb, Cr, Ni, plieną, ketų. Atskiestas S. reaguoja su visais metalais (išskyrus Pb) prieš vandenilį įtampos serijoje, pavyzdžiui: Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Kaip stipri rūgštis Pavyzdžiui, S. to. išstumia silpnesnes rūgštis iš jų druskų boro rūgštis iš borakso:

Na2B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d Na 2 SO 4 + 4H 2 BO 3, o kaitinant išstumia daugiau lakiųjų rūgščių, pavyzdžiui:

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

S. to. atima chemiškai surištą vandenį iš organinių junginių, turinčių hidroksilo grupių – OH. Dehidratuojant etilo alkoholį, esant koncentruotam S. iki., susidaro etilenas arba dietilo eteris. Cukraus, celiuliozės, krakmolo ir kitų angliavandenių suanglėjimas kontaktuojant su S. to. taip pat paaiškinamas jų dehidratacija. Kaip dvibazis, S. to. sudaro dviejų tipų druskas: sulfatus ir hidrosulfatus.

Kvitas

Pirmuosius „vitriolio aliejaus“ (ty koncentruoto S. to.) gamybos aprašymus pateikė italų mokslininkas V. Biringuccio 1540 m. ir vokiečių alchemikas, kurio darbai Vasilijaus Valentino vardu buvo paskelbti XVI amžiaus pabaigoje. ir XVII amžiaus pradžioje. 1690 m. prancūzų chemikai N. Lemery ir N. Lefebvre padėjo pagrindus pirmajam pramoniniam sieros rūgšties gavimo metodui, kuris buvo pradėtas naudoti Anglijoje 1740 m. Pagal šį metodą sieros ir nitratų mišinys buvo deginamas kaušinėje. pakabintas stikliniame cilindre, kuriame yra tam tikras vandens kiekis. Išsiskyręs SO3 reagavo su vandeniu, sudarydamas S. to. 1746 m. J. Robeckas Birmingeme pakeitė stiklinius cilindrus kameromis iš lakštinio švino ir pradėjo S. to kamerų gamybą. Nuolatinis S. to gavimo proceso tobulinimas. Didžiojoje Britanijoje ir Prancūzijoje lėmė pirmosios bokštų sistemos atsiradimą (1908). SSRS pirmasis bokšto įrenginys buvo pradėtas eksploatuoti 1926 m. Polevsko metalurgijos gamykloje (Uralas).

Siera, sieros piritas FeS2 ir išmetamosios dujos, susidarančios oksidaciniu būdu skrudinant sulfidines Cu, Pb, Zn ir kitų metalų, turinčių SO 2, rūdas, gali būti naudojamos kaip žaliavos sulfidinėms rūdoms gaminti. SSRS pagrindinis S. kiekis gaunamas iš sieros piritų. FeS 2 deginamas krosnyse, kur jis yra verdančiojo sluoksnio būsenoje. Tai pasiekiama greitai pučiant orą per smulkiai sumaltų piritų sluoksnį. Gautame dujų mišinyje yra SO 2, O 2, N 2, SO 3 priemaišų, H 2 O garų, As 2 O 3, SiO 2 ir kt., pernešama daug pelenų dulkių, nuo kurių dujos valomos elektrostatiniuose nusodintuvuose. .

S. to. gaunamas iš SO 2 dviem būdais: azotiniu (bokštu) ir kontaktiniu. SO 2 perdirbimas S. iki. Pagal azoto metodą, atliekamas gamybos bokštuose – cilindriniuose rezervuaruose (15 m ir daugiau), užpildytas keraminių žiedų paketu. Iš viršaus, link dujų srauto, purškiama „nitrozė“ - praskiesta S. iki., kurioje yra nitrozilsieros rūgšties NOOSO 3 H, gauta reaguojant:

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

SO 2 oksiduojasi azoto oksidais tirpale po to, kai jį absorbuoja nitozė. Nitrozę hidrolizuoja vanduo:

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

Į bokštus patekęs sieros dioksidas su vandeniu sudaro sieros rūgštį: SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3.

Dėl HNO 2 ir H 2 SO 3 sąveikos susidaro S.:

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

Išsiskyręs NO oksidacijos bokšte paverčiamas N 2 O 3 (tiksliau, NO + NO 2 mišiniu). Iš ten dujos patenka į absorbcinius bokštus, kur iš viršaus jas pasitikti S. Susidaro nitozė, kuri pumpuojama į gamybos bokštus. Tai. vykdomas gamybos tęstinumas ir azoto oksidų ciklas. Jų neišvengiami nuostoliai išmetamosiomis dujomis papildomi pridedant HNO 3 .

S. to., gautas azoto metodu, yra nepakankamai didelės koncentracijos ir turi kenksmingų priemaišų(pavyzdžiui, As). Jo gamyba lydima azoto oksidų išmetimo į atmosferą („lapės uodega“, taip pavadinta dėl NO 2 spalvos).

S. to. gamybos kontaktinio metodo principą 1831 m. atrado P. Philipsas (Didžioji Britanija). Pirmasis katalizatorius buvo platina. XIX amžiaus pabaigoje – XX amžiaus pradžioje. buvo atrastas vanadžio anhidrido V 2 O 5 SO 2 oksidacijos į SO 3 pagreitis. Tyrinėjant vanadžio katalizatorių veikimą ir parenkant juos ypač didelę reikšmę suvaidino sovietų mokslininkų A. E. Adadurovo, G. K. Boreskovo, F. N. Juškevičiaus ir kitų tyrimai Šiuolaikinės sieros rūgšties gamyklos statomos veikti kontaktiniu būdu. Katalizatoriaus pagrindu naudojami vanadžio oksidai su įvairiomis proporcijomis SiO 2, Al 2 O 3, K 2 O, CaO, BaO. Visos vanadžio kontaktinės masės rodo savo aktyvumą tik ne žemesnėje kaip ~420 °C temperatūroje. Kontaktiniame aparate dujos dažniausiai praeina per 4 arba 5 kontaktinės masės sluoksnius. Gaminant S. to. kontaktiniu būdu skrudinimo dujos pirmiausia išvalomos nuo katalizatorių nuodijančių priemaišų. As, Se ir dulkių likučiai pašalinami plovimo bokštuose, drėkinamuose S. iki. H 2 SO 4 rūkas (susidaro iš SO 3 ir H 2 O, esančio dujų mišinyje) išsiskiria šlapiuose elektrostatiniuose nusodintuvuose. H 2 O garus sugeria koncentruotas S. į. džiovinimo bokštuose. Tada SO 2 ir oro mišinys praeina per katalizatorių (kontaktinę masę) ir oksiduojamas iki SO 3:

SO2 + 1/2O2 = SO3.

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

Priklausomai nuo vandens kiekio, patenkančio į procesą, gaunamas S. to. tirpalas vandenyje arba oleume.

1973 metais S. to. (monohidratu) gamybos apimtys buvo (mln. tonų): SSRS - 14,9, JAV - 28,7, Japonija - 7,1, Vokietija - 5,5, Prancūzija - 4,4, Didžioji Britanija - 3,9, Italija - 3,0 , Lenkija - 2,9, Čekoslovakija - 1,2, Rytų Vokietija - 1,1, Jugoslavija - 0,9.

Taikymas

Sieros rūgštis yra vienas iš svarbiausių pagrindinės chemijos pramonės produktų. Techniniais tikslais išduotas šios veislės S. to.: bokštas (ne mažiau kaip 75 % H 2 SO 4), vitriolis (ne mažiau 92,5 %) ir oleumas, arba dūminis S. to. (18,5-20 % SO 3 tirpalas H 2 SO 4); Be to, gaminamas reaktyvusis S. to. (92-94%), gaunamas kontaktiniu būdu įrangoje, pagamintoje iš kvarco arba Pt. S. to stiprumas nustatomas pagal jo tankį, matuojant hidrometru. Didžioji dalis pagaminto bokšto S. to. išleidžiama mineralinių trąšų gamybai. Sieros rūgšties panaudojimas fosforo, druskos, boro, vandenilio fluorido ir kitų rūgščių gamyboje pagrįstas savybe išstumti rūgštis iš jų druskų. Koncentruotas S. to. skirtas naftos produktų valymui iš sieros ir nesočiųjų organinių junginių. Praskiestas S. naudojamas pašalinti nuosėdas nuo vielos ir lakštų prieš skardinimą ir cinkavimą, metalinių paviršių ėsdinimą prieš dengimą chromu, nikeliu, variu ir kt. Naudojamas metalurgijoje – su jo pagalba kompleksinės rūdos (ypač urano) yra suskaidomi. Organinės sintezės metu koncentruotas S. iki - reikalingas komponentas nitrinantys mišiniai ir sieros medžiaga gaminant daugelį dažiklių ir vaistinių medžiagų. Dėl didelio higroskopiškumo S. to. naudojamas dujoms džiovinti, koncentruoti. azoto rūgštis.

Saugumas

Gaminant sieros rūgštį pavojingos nuodingos dujos (SO 2 ir NO 2), taip pat SO 3 ir H 2 SO 4 garai. Todėl reikalinga gera ventiliacija ir visiškas įrangos sandarinimas. S. to. sukelia stiprius odos nudegimus, dėl kurių jį tvarkant reikia būti ypač atsargiems ir saugoti priemones (akinius, gumines pirštines, prijuostes, batus). Atskiedus reikia plona srovele maišant supilti į vandenį S. to. Vandens pridėjimas prie S. to. sukelia purslų (dėl didelio šilumos išsiskyrimo).

Literatūra:

Sieros rūgšties vadovas, red. Malina K. M., 2 leidimas, M., 1971 m.
Malin K. M., Arkin N. L., Boreskov G. K., Slinko M. G., Technology of sulfuric acid, M., 1950;
Boreskovas G.K., Katalizė sieros rūgšties gamyboje, M. - L., 1954;
Amelin A. G., Yashke E. V., Sieros rūgšties gamyba, M., 1974;
Lukjanovas P. M., Trumpa SSRS chemijos pramonės istorija, M., 1959 m.

I. K. Malina.

Šiame straipsnyje arba skyriuje naudojamas tekstas

Sieros rūgštis (H₂SO₄) yra viena stipriausių dvibazių rūgščių.

Jei kalbėti apie fizines savybes, tuomet sieros rūgštis atrodo kaip tirštas bekvapis skaidrus aliejinis skystis. Priklausomai nuo koncentracijos, sieros rūgštis turi daug skirtingų savybių ir pritaikymo būdų:

metalo apdirbimas;
rūdos perdirbimas;
mineralinių trąšų gamyba;
cheminė sintezė.

Sieros rūgšties atradimo istorija

Kontaktinės sieros rūgšties koncentracija yra nuo 92 iki 94 procentų:

2SO₂ + O2 = 2SO₂;

H2O + SO3 = H2SO4.

Sieros rūgšties fizikinės ir fizikinės cheminės savybės

H₂SO4 maišosi su vandeniu ir SO3 visomis proporcijomis.

Vandeniniuose tirpaluose H2SO4 sudaro H2SO4 nH2O tipo hidratus

Sieros rūgšties virimo temperatūra priklauso nuo tirpalo koncentracijos laipsnio ir pasiekia maksimumą, kai koncentracija yra didesnė nei 98 procentai.

Kaustinis junginys oleumas yra SO3 tirpalas sieros rūgštyje.

Didėjant sieros trioksido koncentracijai oleume, virimo temperatūra mažėja.

Cheminės sieros rūgšties savybės

Kaitinama koncentruota sieros rūgštis yra stipriausias oksidatorius, galintis oksiduoti daugelį metalų. Vienintelės išimtys yra kai kurie metalai:

auksas (Au);
platina (Pt);
iridis (Ir);
rodis (Rh);
tantalas (Ta).

Oksiduojant metalus koncentruota sieros rūgštis gali būti redukuota iki H2S, S ir SO₂.

Aktyvus metalas:

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

Vidutinio aktyvumo metalas:

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

Neaktyvus metalas:

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

Geležis nereaguoja su šalta koncentruota sieros rūgštimi, nes yra padengta oksido plėvele. Šis procesas vadinamas pasyvavimas.

Sieros rūgšties ir H₂O reakcija

Kai H2SO4 sumaišomas su vandeniu, vyksta egzoterminis procesas: toks didelis skaičius kaitinkite, kad tirpalas net užvirtų. Atliekant cheminius eksperimentus, sieros rūgšties į vandenį visada reikia pilti po truputį, o ne atvirkščiai.

Sieros rūgštis yra stiprus sausinantis agentas. Koncentruota sieros rūgštis išstumia vandenį iš įvairių junginių. Jis dažnai naudojamas kaip sausiklis.

sieros rūgšties ir cukraus reakcija

Sieros rūgšties godumas vandeniui gali būti parodytas klasikiniu eksperimentu – maišant koncentruotą H2SO₄ ir , kuris yra organinis junginys(angliavandeniai). Sieros rūgštis, norint išgauti vandenį iš medžiagos, sunaikina molekules.

Norėdami atlikti eksperimentą, į cukrų įlašinkite kelis lašus vandens ir išmaišykite. Tada atsargiai supilkite sieros rūgštį. Po trumpo laiko galima pastebėti smarkią reakciją, kai susidaro anglis ir išsiskiria siera bei.

Sieros rūgštis ir cukraus kubeliai:

Atminkite, kad darbas su sieros rūgštimi yra labai pavojingas. Sieros rūgštis yra šarminė medžiaga, kuri akimirksniu palieka stiprius odos nudegimus.

rasite saugių cukraus eksperimentų, kuriuos galite atlikti namuose.

Sieros rūgšties ir cinko reakcija

Ši reakcija yra gana populiari ir yra vienas iš labiausiai paplitusių laboratorinių vandenilio gamybos metodų. Jei į praskiestą sieros rūgštį pridedama cinko granulių, metalas ištirps, kai išsiskiria dujos:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO4 + H₂.

Praskiesta sieros rūgštis reaguoja su metalais, kurie yra kairėje nuo vandenilio veiklų serijoje:

Me + H2SO4 (skilimas) → druska + H₂

Sieros rūgšties reakcija su bario jonais

Kokybinė reakcija į ir jo druskas yra reakcija su bario jonais. Jis plačiai naudojamas kiekybinėje analizėje, ypač gravimetrijoje:

H₂SO₄ + BaCl2 → BaSO₄ + 2HCl

ZnSO₄ + BaCl2 → BaSO4 + ZnCl2

Dėmesio! Nemėginkite patys kartoti šių eksperimentų!

Sieros rūgštis (H2SO4) yra viena iš labiausiai šarminių rūgščių ir pavojingiausių reagentų, pažįstamas žmogui ypač koncentruota forma. Chemiškai gryna sieros rūgštis yra sunkus toksiškas aliejinės konsistencijos skystis, bekvapis ir bespalvis. Jis gaunamas sieros dioksidą (SO2) oksiduojant kontaktiniu būdu.

+ 10,5 °C temperatūroje sieros rūgštis virsta sustingusia stikline kristaline mase, godžiai, kaip kempinė, sugeria drėgmę iš aplinkos. Pramonėje ir chemijoje sieros rūgštis yra viena iš pagrindinių cheminiai junginiai ir užima lyderio poziciją pagal gamybą tonomis. Štai kodėl sieros rūgštis vadinama „chemijos krauju“. Sieros rūgštis naudojama trąšoms gaminti vaistai, kitos rūgštys, didelės , trąšos ir daug daugiau.

Pagrindinės fizinės ir cheminės sieros rūgšties savybės

Sieros rūgštis gryna forma (formulė H2SO4), kurios koncentracija 100%, yra bespalvis tirštas skystis. Svarbiausia H2SO4 savybė yra didelis higroskopiškumas – gebėjimas pašalinti vandenį iš oro. Šį procesą lydi didžiulis šilumos išsiskyrimas.
H2SO4 yra stipri rūgštis.
Sieros rūgštis vadinama monohidratu – joje yra 1 molis H2O (vandens) 1 moliui SO3. Dėl savo įspūdingų higroskopinių savybių jis naudojamas drėgmei iš dujų išgauti.
Virimo temperatūra – 330°C. Šiuo atveju rūgštis suskaidoma į SO3 ir vandenį. Tankis - 1,84. Lydymosi temperatūra – 10,3 °C /.
Koncentruota sieros rūgštis yra galingas oksidatorius. Norint pradėti redokso reakciją, rūgštis turi būti kaitinama. Reakcijos rezultatas – SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
Priklausomai nuo koncentracijos, sieros rūgštis skirtingai reaguoja su metalais. Atskiestoje būsenoje sieros rūgštis gali oksiduoti visus metalus, esančius tam tikroje įtampoje, iki vandenilio. Išimtis daroma kaip atspariausias oksidacijai. Praskiesta sieros rūgštis reaguoja su druskomis, bazėmis, amfoteriniais ir baziniais oksidais. Koncentruota sieros rūgštis gali oksiduoti visus metalus tam tikroje įtampoje, taip pat sidabrą.
Sieros rūgštis sudaro dviejų tipų druskas: rūgštines (hidrosulfatai) ir vidutines (sulfatai)
H2SO4 aktyviai reaguoja su organinėmis medžiagomis ir nemetalais ir kai kuriuos iš jų gali paversti anglimi.
Sieros anhidritas puikiai tirpsta H2SO4, ir tokiu atveju susidaro oleumas – SO3 tirpalas sieros rūgštyje. Išoriškai tai atrodo taip: rūksta sieros rūgštis, išskiria sieros anhidritą.
Sieros rūgštis vandeniniuose tirpaluose yra stipri dvibazė rūgštis, kurią įpylus į vandenį išsiskiria didžiulis šilumos kiekis. Ruošiant atskiestus H2SO4 tirpalus iš koncentruotų, į vandenį reikia maža srovele įpilti sunkesnės rūgšties, o ne atvirkščiai. Tai daroma siekiant išvengti verdančio vandens ir rūgšties aptaškymo.

Koncentruotos ir praskiestos sieros rūgštys

Koncentruotiems sieros rūgšties tirpalams priskiriami tirpalai nuo 40%, galintys ištirpinti sidabrą arba paladį.

Praskiesta sieros rūgštis apima tirpalus, kurių koncentracija mažesnė nei 40%. Tai nėra tokie aktyvūs tirpalai, bet jie gali reaguoti su žalvariu ir variu.

Sieros rūgšties gavimas

Sieros rūgštis pramoniniu mastu buvo pradėta gaminti XV amžiuje, tačiau tuo metu ji buvo vadinama „vitrioliu“. Jei anksčiau žmonija suvartodavo tik kelias dešimtis litrų sieros rūgšties, tai m modernus pasaulis skaičiuojama milijonais tonų per metus.

Gaminama sieros rūgštis pramoniniu būdu, ir jų yra trys:

kontaktinis metodas.
azoto metodas
Kiti metodai

Pakalbėkime išsamiai apie kiekvieną iš jų.

kontaktinis gamybos būdas

Kontaktinis gamybos būdas yra labiausiai paplitęs ir jis atlieka šias užduotis:

Pasirodo, gaminys, patenkinantis maksimalaus vartotojų skaičiaus poreikius.
Gamybos metu sumažinama žala aplinkai.

Taikant kontaktinį metodą, kaip žaliavos naudojamos šios medžiagos:

piritas (sieros piritai);
siera;
vanadžio oksidas (ši medžiaga atlieka katalizatoriaus vaidmenį);
Vandenilio sulfidas;
įvairių metalų sulfidai.

Prieš pradedant gamybos procesą, iš anksto paruošiamos žaliavos. Pirmiausia piritas yra sumalamas specialiuose smulkinimo įrenginiuose, o tai leidžia pagreitinti reakciją, padidėjus veikliųjų medžiagų sąlyčio plotui. Piritas valomas: nuleidžiamas į didelius vandens konteinerius, kurių metu į paviršių išplaukia atliekos ir visokios priemaišos. Proceso pabaigoje jie pašalinami.

Gamybos dalis yra padalinta į kelis etapus:

Susmulkinus, piritas išvalomas ir siunčiamas į krosnį - kur jis kūrenamas iki 800 ° C temperatūroje. Pagal priešpriešinio srauto principą oras į kamerą tiekiamas iš apačios, o tai užtikrina pirito sustabdymą. Šiandien šis procesas užtrunka kelias sekundes, bet anksčiau užtrukdavo kelias valandas. Skrudinimo metu susidaro atliekos geležies oksido pavidalu, kurios pašalinamos ir vėliau perduodamos įmonėms. metalurgijos pramonė. Degimo metu išsiskiria vandens garai, O2 ir SO2 dujos. Baigus valymą nuo vandens garų ir smulkiausių priemaišų, gaunamas grynas sieros oksidas ir deguonis.
Antrame etape egzoterminė reakcija vyksta esant slėgiui naudojant vanadžio katalizatorių. Reakcija prasideda, kai temperatūra pasiekia 420 °C, tačiau, siekiant padidinti efektyvumą, ją galima padidinti iki 550 °C. Reakcijos metu vyksta katalizinė oksidacija ir SO2 tampa SO.
Trečiojo gamybos etapo esmė tokia: SO3 absorbcija absorbciniame bokšte, kurio metu susidaro oleumas H2SO4. Šioje formoje H2SO4 pilamas į specialias talpyklas (nereaguoja su plienu) ir yra paruoštas susitikti su galutiniu vartotoju.

Gamybos metu, kaip minėjome aukščiau, susidaro daug šiluminės energijos, kuri panaudojama šildymui. Daugelis sieros rūgšties gamyklų įrengia garo turbinas, kurios naudoja išmetamuosius garus papildomai elektros energijai gaminti.

Azoto procesas sieros rūgšties gamybai

Nepaisant kontaktinio gamybos metodo privalumų, kai gaunama labiau koncentruota ir gryna sieros rūgštis bei oleumas, azoto metodu susidaro gana daug H2SO4. Ypač superfosfato gamyklose.

Gaminant H2SO4 sieros dioksidas veikia kaip pradinė medžiaga tiek kontaktiniu, tiek azotiniu būdu. Jis gaunamas specialiai šiems tikslams deginant sierą arba skrudinant sieringus metalus.

Sieros dioksidas paverčiamas sieros rūgštimi oksiduojant sieros dioksidą ir įpilant vandens. Formulė atrodo taip:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Tačiau sieros dioksidas tiesiogiai nereaguoja su deguonimi, todėl taikant azoto metodą, sieros dioksidas oksiduojamas naudojant azoto oksidus. Didesni azoto oksidai (kalbame apie azoto dioksidą NO2, azoto trioksidą NO3) šiame procese redukuojami iki azoto oksido NO, kuris vėliau vėl oksiduojamas deguonimi iki aukštesnių oksidų.

Sieros rūgšties gamyba azoto metodu techniškai įforminama dviem būdais:

Kameros.
Bokštas.

Azoto metodas turi nemažai privalumų ir trūkumų.

Azoto metodo trūkumai:

Pasirodo, 75% sieros rūgšties.
Produkto kokybė žema.
Nevisiškas azoto oksidų grąžinimas (HNO3 pridėjimas). Jų emisijos yra kenksmingos.
Rūgštyje yra geležies, azoto oksidų ir kitų priemaišų.

Azoto metodo pranašumai:

Procedūros kaina mažesnė.
Galimybė apdoroti SO2 100%.
Techninės įrangos dizaino paprastumas.

Pagrindiniai Rusijos sieros rūgšties augalai

Metinė H2SO4 gamyba mūsų šalyje skaičiuojama šešiaženkle skaitmenimis – apie 10 mln. Pagrindiniai sieros rūgšties gamintojai Rusijoje yra įmonės, kurios, be to, yra pagrindinės jos vartotojos. Tai apie apie įmones, kurių veiklos sritis – mineralinių trąšų gamyba. Pavyzdžiui, „Balakovo mineralinės trąšos“, „Ammofosas“.

Kryme, Armjanske, teritorijoje veikia didžiausias titano dioksido gamintojas Rytų Europos Krymo titanas. Be to, gamykla užsiima sieros rūgšties, mineralinių trąšų, geležies sulfatas ir tt

Įvairių rūšių sieros rūgštį gamina daugelis augalų. Pavyzdžiui, akumuliatorių sieros rūgštį gamina: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom ir kt.

Oleumą gamina UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum gamykla, Uralo kasybos ir metalurgijos įmonė, Kirishinefteorgsintez gamybos asociacija ir kt.

Didelio grynumo sieros rūgštį gamina UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Panaudotos sieros rūgšties galima nusipirkti gamyklose ZSS, HaloPolymer Kirovo-Chepetsk.

Techninės sieros rūgšties gamintojai yra Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Čeliabinsko cinko gamykla, Electrozinc ir kt.

Kadangi piritas yra pagrindinė žaliava gaminant H2SO4, o tai yra sodrinimo įmonių atliekos, jo tiekėjai yra Norilsko ir Talnako sodrinimo gamyklos.

Pasaulyje H2SO4 gamyboje pirmaujančias pozicijas užima JAV ir Kinija, kurioms atitinkamai tenka 30 mln. tonų ir 60 mln. tonų.

Sieros rūgšties taikymo sritis

Pasaulyje kasmet sunaudojama apie 200 milijonų tonų H2SO4, iš kurio gaminama įvairiausių produktų. Sieros rūgštis pagrįstai laikosi palmių tarp kitų rūgščių pramoniniu požiūriu.

Kaip jau žinote, sieros rūgštis yra vienas iš svarbiausių chemijos pramonės produktų, todėl sieros rūgšties taikymo sritis yra gana plati. Pagrindiniai H2SO4 naudojimo būdai yra šie:

Sieros rūgštis mineralinių trąšų gamybai naudojama didžiuliais kiekiais ir užima apie 40% viso tonažo. Dėl šios priežasties šalia trąšų gamyklos statomos gamyklos, gaminančios H2SO4. Tai amonio sulfatas, superfosfatas ir kt. Jų gamyboje sieros rūgštis imama gryna forma (100% koncentracija). Tonai ammofoso arba superfosfato pagaminti prireiks 600 litrų H2SO4. Šios trąšos dažniausiai naudojamos žemės ūkyje.
H2SO4 naudojamas sprogmenims gaminti.
Naftos produktų valymas. Dėl žibalo, benzino mineralinės alyvos reikalingas angliavandenilių valymas, kuris įvyksta naudojant sieros rūgštį. Naftos rafinavimo procese angliavandenilių valymui ši pramonė „paima“ net 30% viso pasaulio H2SO4 tonažo. Be to, sieros rūgštimi didinamas kuro oktaninis skaičius, o naftos gavybos metu apdorojami šuliniai.
metalurgijos pramonėje. Sieros rūgštis naudojama metalurgijoje, kad pašalintų nuosėdas ir rūdis nuo vielos, lakštinio metalo, taip pat aliuminio atgavimui spalvotųjų metalų gamyboje. Prieš dengiant metaliniai paviršiai vario, chromo arba nikelio, paviršius išgraviruotas sieros rūgštimi.
Vaistų gamyboje.
dažų gamyboje.
chemijos pramonėje. H2SO4 naudojamas ploviklių, etilo detergentų, insekticidų ir kt. gamyboje, be jo šie procesai neįmanomi.
Norint gauti kitas žinomas rūgštis, organines ir neorganiniai junginiai naudojami pramoniniais tikslais.

Sieros rūgšties druskos ir jų panaudojimas

Svarbiausios sieros rūgšties druskos yra:

Glauberio druska Na2SO4 10H2O (kristalinis natrio sulfatas). Jo taikymo sritis gana talpi: stiklo, sodos gamyba, veterinarijoje ir medicinoje.
Bario sulfatas BaSO4 naudojamas gumos, popieriaus, baltų mineralinių dažų gamyboje. Be to, jis yra būtinas medicinoje atliekant skrandžio fluoroskopiją. Šiai procedūrai iš jo gaminama „bario košė“.
Kalcio sulfatas CaSO4. Gamtoje jo galima rasti gipso CaSO4 2H2O ir anhidrito CaSO4 pavidalu. Gipsas CaSO4 2H2O ir kalcio sulfatas naudojami medicinoje ir statybose. Su gipsu, kaitinamas iki 150–170 ° C temperatūros, įvyksta dalinė dehidratacija, dėl kurios gaunamas sudegintas gipsas, žinomas kaip alebastras. Minkyti alabastrą su vandeniu iki konsistencijos skysta tešla, masė greitai sukietėja ir virsta savotišku akmeniu. Būtent ši alebastro savybė yra aktyviai naudojama statybos darbai: iš jo gaminami liejiniai ir liejimo formos. Tinkavimo darbuose alebastras yra nepakeičiamas kaip rišiklis. Traumatologijos skyrių pacientams skiriami specialūs fiksuojantys tvirti tvarsčiai – jie gaminami alebastro pagrindu.
Geležies vitriolis FeSO4 7H2O naudojamas rašalui ruošti, medienai impregnuoti, taip pat žemės ūkio veikloje kenkėjams naikinti.
Alūnas KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O ir kt. naudojamas dažų gamyboje ir odos pramonėje (rauginimo).
Daugelis iš jūsų žino vario sulfatą CuSO4 5H2O iš pirmų rankų. Tai aktyvus asistentas žemės ūkyje kovojant su augalų ligomis ir kenkėjais – vandeninis CuSO4 5H2O tirpalas naudojamas grūdams raugti ir augalams purkšti. Jis taip pat naudojamas kai kuriems mineraliniams dažams ruošti. O kasdieniame gyvenime jis naudojamas pelėsiui nuo sienų pašalinti.
Aliuminio sulfatas – naudojamas celiuliozės ir popieriaus pramonėje.

Atskiesta sieros rūgštis naudojama kaip elektrolitas švino rūgšties akumuliatoriuose. Be to, jis naudojamas plovikliams ir trąšoms gaminti. Tačiau daugeliu atvejų jis būna oleumo pavidalu – tai SO3 tirpalas H2SO4 (galima rasti ir kitų oleumo formulių).

Nuostabus faktas! Oleumas yra reaktyvesnis nei koncentruota sieros rūgštis, tačiau nepaisant to, jis nereaguoja su plienu! Būtent dėl šios priežasties ją lengviau transportuoti nei pačią sieros rūgštį.

„Rūgščių karalienės“ panaudojimo sfera yra tikrai plati, todėl sunku pasakyti apie visus jo panaudojimo būdus pramonėje. Jis taip pat naudojamas kaip emulsiklis Maisto pramone, vandens valymui, sprogmenų sintezei ir daugeliui kitų tikslų.

Sieros rūgšties istorija

Kas iš mūsų nėra girdėjęs mėlynas vitriolis? Taigi, ji buvo tyrinėta senovėje, o kai kuriuose darbuose ir pradžia nauja era mokslininkai aptarė vitriolio kilmę ir jų savybes. Vitriolį tyrinėjo graikų gydytojas Dioskoridas, romėnų gamtos tyrinėtojas Plinijus Vyresnysis, ir savo raštuose rašė apie vykstančius eksperimentus. Medicininiais tikslais įvairias vitriolio medžiagas naudojo senovės gydytojas Ibn Sina. Kaip vitriolis buvo naudojamas metalurgijoje, buvo pasakyta alchemikų darbuose Senovės Graikija Zosimas iš Panopolio.

Pirmasis sieros rūgšties gavimo būdas yra kalio alūno kaitinimo procesas, apie tai yra informacijos XIII amžiaus alcheminėje literatūroje. Tuo metu alūno sudėtis ir proceso esmė alchemikams nebuvo žinomi, tačiau jau XV amžiuje jie ėmė tikslingai užsiimti chemine sieros rūgšties sinteze. Procesas buvo toks: alchemikai sieros ir stibio (III) sulfido Sb2S3 mišinį apdorojo kaitindami azoto rūgštimi.

Viduramžiais Europoje sieros rūgštis buvo vadinama „vitriolio aliejumi“, tačiau vėliau pavadinimas pasikeitė į vitrioliu.

17 amžiuje Johanas Glauberis, dėl sudeginimo kalio nitratas o gimtoji siera, esant vandens garams, gavo sieros rūgštį. Oksiduojant sierą nitratu, gautas sieros oksidas, kuris sureagavo su vandens garais ir dėl to gautas aliejinis skystis. Tai buvo vitriolio aliejus, ir toks sieros rūgšties pavadinimas egzistuoja iki šiol.

Vaistininkas iš Londono Ward Joshua XVIII amžiaus trisdešimtajame dešimtmetyje panaudojo šią reakciją pramoninės gamybos sieros rūgšties, tačiau viduramžiais jos suvartojimas buvo ribojamas iki kelių dešimčių kilogramų. Naudojimo sritis buvo siaura: alcheminiams eksperimentams, tauriųjų metalų valymui ir farmacijos versle. Koncentruota sieros rūgštis nedideliais kiekiais buvo naudojama gaminant specialius degtukus, kuriuose buvo bertoleto druskos.

Rusijoje vitriolis atsirado tik XVII a.

Birmingame, Anglijoje, John Roebuck pritaikė minėtą sieros rūgšties gamybos metodą 1746 m. ir pradėjo gamybą. Tuo pačiu metu jis naudojo tvirtas dideles, švinu išklotas kameras, kurios buvo pigesnės už stiklinę tarą.

Pramonėje šis metodas išlaikė pozicijas beveik 200 metų, o kamerose buvo gauta 65% sieros rūgšties.

Po kurio laiko anglas Gloveris ir prancūzų chemikas Gay-Lussac patobulino patį procesą ir buvo pradėta gauti 78% koncentracijos sieros rūgštis. Tačiau tokia rūgštis netiko, pavyzdžiui, dažų gamybai.

XIX amžiaus pradžioje buvo atrasti nauji sieros dioksido oksidavimo į sieros anhidridą metodai.

Iš pradžių tai buvo daroma naudojant azoto oksidus, o vėliau kaip katalizatorius buvo naudojama platina. Šie du sieros dioksido oksidavimo būdai dar labiau pagerėjo. Sieros dioksido oksidavimas ant platinos ir kitų katalizatorių tapo žinomas kaip kontaktinis metodas. O šių dujų oksidavimas azoto oksidais buvo vadinamas azotiniu sieros rūgšties gamybos metodu.

Tik 1831 m. Didžiosios Britanijos acto rūgšties pirklys Peregrine Philips užpatentavo ekonomišką sieros oksido (VI) ir koncentruotos sieros rūgšties gamybos procesą, ir būtent jis šiandien yra žinomas pasauliui kaip kontaktinis metodas jo gavimas.

Superfosfatas pradėtas gaminti 1864 m.

Devintojo dešimtmečio devintajame dešimtmetyje Europoje sieros rūgšties gamyba siekė 1 mln. Pagrindinės gamintojos buvo Vokietija ir Anglija, pagaminančios 72% viso pasaulio sieros rūgšties kiekio.

Sieros rūgšties transportavimas yra daug darbo reikalaujantis ir atsakingas darbas.

Sieros rūgštis klasifikuojama kaip pavojinga cheminių medžiagų o patekęs ant odos sukelia stiprius nudegimus. Be to, tai gali sukelti žmogaus apsinuodijimą cheminėmis medžiagomis. Jei transportavimo metu nesilaikoma tam tikras taisykles, tuomet sieros rūgštis dėl savo sprogstamumo gali pridaryti daug žalos tiek žmonėms, tiek aplinkai.

Sieros rūgščiai priskirta 8 pavojaus klasė, o transportavimą turi atlikti specialiai apmokyti ir apmokyti specialistai. Svarbi sieros rūgšties pristatymo sąlyga yra specialiai parengtų pavojingų krovinių vežimo taisyklių laikymasis.

Vežimas kelių transportu vykdomas pagal šias taisykles:

Transportavimui specialūs konteineriai gaminami iš specialaus plieno lydinio, kuris nereaguoja su sieros rūgštimi ar titanu. Tokie indai nesioksiduoja. Pavojinga sieros rūgštis gabenama specialiose sieros rūgšties cheminių medžiagų talpyklose. Jie skiriasi konstrukcija ir parenkami transportavimo metu, atsižvelgiant į sieros rūgšties rūšį.
Gabenant rūkstančią rūgštį paimami specializuoti izoterminiai termosai, kuriuose palaikomas reikiamas temperatūros režimas, kad būtų išsaugotos cheminės rūgšties savybės.
Jei gabenama įprasta rūgštis, pasirenkamas sieros rūgšties bakas.
Sieros rūgštis gabenama keliais, pavyzdžiui, dūminė, bevandenė, koncentruota, akumuliatoriams, pirštinė, atliekama specialiuose konteineriuose: cisternos, statinės, konteineriai.
Vežti pavojingus krovinius gali tik vairuotojai, turintys rankose ADR sertifikatą.
Kelionės laikas neribojamas, nes transportuojant būtina griežtai laikytis leistino greičio.
Pervežimo metu nutiesiamas specialus maršrutas, kuris turėtų važiuoti aplenkiant sausakimšas vietas ir gamybos patalpas.
Transportas turi turėti specialius ženklus ir pavojaus ženklus.

Žmonėms pavojingos sieros rūgšties savybės

Sieros rūgštis kelia didesnį pavojų žmogaus organizmui. Toksinis jo poveikis pasireiškia ne tik tiesioginiam sąlyčiui su oda, bet ir įkvėpus jos garų, kai išsiskiria sieros dioksidas. Pavojus galioja:

Kvėpavimo sistema;
Integumentai;
Gleivinės.

Organizmo intoksikaciją gali sustiprinti arsenas, kuris dažnai yra sieros rūgšties dalis.

Svarbu! Kaip žinote, kai rūgštis patenka ant odos, atsiranda sunkūs nudegimai. Ne mažiau pavojingas yra apsinuodijimas sieros rūgšties garais. Saugi sieros rūgšties dozė ore yra tik 0,3 mg 1 kvadratiniam metrui.

Jei sieros rūgšties patenka ant gleivinių ar odos, atsiranda stiprus nudegimas, kuris blogai gyja. Jei nudegimas yra įspūdingo masto, auka suserga nudegimo liga, kuri gali net mirti, jei laiku nesuteikiama kvalifikuota medicinos pagalba.

Svarbu! Suaugusiam žmogui mirtina sieros rūgšties dozė yra tik 0,18 cm 1 litrui.

Žinoma, „patirkite“ toksinį rūgšties poveikį įprastas gyvenimas problemiškas. Dažniausiai apsinuodijimas rūgštimi atsiranda dėl pramoninės saugos nepaisymo dirbant su tirpalu.

Masinis apsinuodijimas sieros rūgšties garais gali įvykti dėl techninių gamybos problemų ar aplaidumo, o į atmosferą įvyksta didžiulis išmetimas. Siekiant užkirsti kelią tokioms situacijoms, dirba specialiosios tarnybos, kurių užduotis – kontroliuoti gamybos, kurioje naudojama pavojinga rūgštis, funkcionavimą.

Kokie yra apsinuodijimo sieros rūgštimi simptomai?

Jei rūgštis buvo nuryta:

Skausmas virškinimo organų srityje.
Pykinimas ir vėmimas.
Išmatų pažeidimas dėl sunkių žarnyno sutrikimų.
Stipri seilių sekrecija.
Dėl toksinio poveikio inkstams šlapimas parausta.
Gerklų ir gerklės patinimas. Yra švokštimas, užkimimas. Tai gali sukelti mirtį nuo uždusimo.
Ant dantenų atsiranda rudos dėmės.
Oda pamėlyna.

Su nudegimu oda gali būti visos nudegimo ligai būdingos komplikacijos.

Apsinuodijus poromis stebimas toks vaizdas:

Akių gleivinės nudegimas.
Nosies kraujavimas.
Kvėpavimo takų gleivinės nudegimai. Tokiu atveju nukentėjusysis jaučia stiprų skausmo simptomą.
Gerklų patinimas su dusimo simptomais (deguonies trūkumas, oda pamėlynuoja).
Jei apsinuodijimas yra sunkus, gali pasireikšti pykinimas ir vėmimas.

Svarbu žinoti! Apsinuodijimas rūgštimi nurijus yra daug pavojingesnis nei apsinuodijimas įkvėpus garų.

Pirmoji pagalba ir gydomosios procedūros sieros rūgšties pažeidimams

Kai liečiatės su sieros rūgštimi, elkitės taip:

Pirmiausia skambinkite greitoji pagalba. Jei skysčio pateko į vidų, išplaukite skrandį šiltas vanduo. Po to mažais gurkšneliais reikės išgerti 100 gramų saulėgrąžų arba alyvuogių aliejus. Be to, reikėtų nuryti ledo gabalėlį, išgerti pieno ar pridegusios magnezijos. Tai turi būti daroma siekiant sumažinti sieros rūgšties koncentraciją ir palengvinti žmogaus būklę.
Jei rūgšties pateko į akis, jas išskalaukite. begantis vanduo, o po to lašinamas dikaino ir novokaino tirpalu.
Jei ant odos pateko rūgšties, nudegusią vietą reikia gerai nuplauti po tekančiu vandeniu ir sutvarstyti soda. Skalauti apie 10-15 minučių.
Apsinuodijus garais reikia kreiptis į Grynas oras, taip pat kiek įmanoma nuplaukite paveiktas gleivines vandeniu.

Ligoninėje gydymas priklausys nuo nudegimo vietos ir apsinuodijimo laipsnio. Anestezija atliekama tik su novokainu. Siekiant išvengti infekcijos išsivystymo pažeistoje vietoje, pacientui parenkamas antibiotikų terapijos kursas.

Kraujuojant iš skrandžio, suleidžiama plazma arba perpilamas kraujas. Kraujavimo šaltinis gali būti pašalintas chirurginiu būdu.

Sieros rūgštis gryna 100% forma randama gamtoje. Pavyzdžiui, Italijoje, Sicilijoje Negyvojoje jūroje galima pamatyti unikalų reiškinį – sieros rūgštis prasiskverbia tiesiai iš dugno! Ir štai kas atsitinka: piritas iš Žemės plutašiuo atveju tarnauja kaip žaliava jo formavimui. Ši vieta dar vadinama Mirties ežeru, ir net vabzdžiai bijo prie jos skristi!
Po didelių ugnikalnių išsiveržimų žemės atmosferoje dažnai galima rasti sieros rūgšties lašų ir tokiais atvejais „kaltininkas“ gali atnešti Neigiamos pasekmės aplinkai ir sukelti rimtus klimato pokyčius.
Sieros rūgštis yra aktyvus vandens sugėriklis, todėl naudojama kaip dujų džiovintuvas. IN Senos dienos kad kambariuose nerasotų langai, šią rūgštį supylė į stiklainius ir padėjo tarp langų angų stiklų.
Sieros rūgštis yra pagrindinė rūgščių lietaus priežastis. Pagrindinė rūgščių lietaus priežastis yra oro užterštumas sieros dioksidu, o ištirpęs vandenyje susidaro sieros rūgštis. Savo ruožtu sieros dioksidas išsiskiria deginant iškastinį kurą. Tirtas rūgštus lietus pastaraisiais metais, padidėjo azoto rūgšties kiekis. Šio reiškinio priežastis – sieros dioksido emisijos sumažėjimas. Nepaisant šio fakto, sieros rūgštis išlieka pagrindine rūgščių lietaus priežastimi.

Siūlome jums vaizdo įrašų rinkinį įdomių patirčių su sieros rūgštimi.

Apsvarstykite sieros rūgšties reakciją, kai ji pilama į cukrų. Per pirmąsias sekundes, kai į kolbą su cukrumi patenka sieros rūgšties, mišinys tamsėja. Po kelių sekundžių medžiaga pasidaro juoda. Įdomiausias dalykas vyksta toliau. Masė pradeda sparčiai augti ir lipti iš kolbos. Išeigoje gauname išdidią medžiagą, ji atrodo kaip porėta anglis, viršijant pradinį tūrį 3-4 kartus.

Vaizdo įrašo autorius siūlo palyginti Coca-Cola reakciją su druskos rūgštimi ir sieros rūgštimi. Coca-Cola maišant su druskos rūgštimi vizualinių pakitimų nepastebima, tačiau sumaišius su sieros rūgštimi Coca-Cola pradeda virti.

Įdomią sąveiką galima pastebėti, kai sieros rūgštis patenka ant tualetinio popieriaus. Tualetinis popierius yra sudarytas iš celiuliozės. Kai rūgštis patenka, celiuliozės molekulės akimirksniu suyra, išsiskiriant laisvai anglimi. Panašų apanglėjimą galima pastebėti, kai rūgštis patenka ant medienos.

Į kolbą su koncentruota rūgštimi įdedu nedidelį gabalėlį kalio. Pirmą sekundę išsiskiria dūmai, po kurių metalas akimirksniu užsidega, užsidega ir sprogsta, supjaustomas į gabalus.

Kitame eksperimente, kai sieros rūgštis patenka į degtuką, ji užsidega. Antroje eksperimento dalyje aliuminio folija panardinama su acetonu ir degtuku viduje. Vyksta momentinis folijos kaitinimas, išsiskiriantis didžiuliu dūmų kiekiu ir visiškai ištirpus.

Pridedant pastebimas įdomus efektas kepimo sodaį sieros rūgštį. Soda akimirksniu virsta geltona. Reakcija vyksta greitai verdant ir didėjant tūriui.

Kategoriškai nepatariame visų minėtų eksperimentų atlikti namuose. Sieros rūgštis yra labai ėsdinanti ir toksiška medžiaga. Tokie eksperimentai turi būti atliekami specialiose įrengtose patalpose priverstinė ventiliacija. Dujos, išsiskiriančios reakcijose su sieros rūgštimi, yra labai toksiškos ir gali pakenkti kvėpavimo takams bei apnuodyti organizmą. Be to, tokie eksperimentai atliekami su asmeninėmis odos ir kvėpavimo organų apsaugos priemonėmis. Pasirūpink savimi!