Кислоти з металом є специфічним для даних класів з'єднань. У її ході протон водню відновлюється і у зв'язці з кислотним аніоном замінюється на катіон металу. Це приклад реакції з утворенням солі, хоча існує і кілька типів взаємодій, які не підпорядковуються цьому принципу. Вони протікають як окислювально-відновні та не супроводжуються виділенням водню.

Принципи реакцій кислот із металами

Усі реакції з металом призводять до утворення солей. Винятком є, мабуть, лише реакція благородного металу з царською горілкою, сумішшю соляної та будь-яка інша взаємодія кислот з металами призводить до утворення солі. Якщо кислота не є ні сірчаною концентрованою, ні азотною, то як продукт вищеплюється молекулярний водень.

Але коли реакцію вступає концентрована сірчана кислота, взаємодія з металами протікає за принципом окислювально-відновного процесу. Тому експериментально було виділено два типи взаємодій типових металів та міцних неорганічних кислот:

• взаємодія металів із розведеними кислотами;
• взаємодія із концентрованою кислотою.

Реакції за першим типом протікають із будь-якою кислотою. Винятком є ​​лише концентрована та азотна кислота будь-якої концентрації. Вони реагують за другим типом і призводять до утворення солей та продуктів відновлення сірки та азоту.

Типові взаємодія кислот із металами

Метали, розташовані лівіше водню в стандартному електрохімічному ряду, реагують з іншими кислотами різної концентрації за винятком азотної з утворенням солі та виділенням молекулярного водню. Метали, розташовані правіше водню серед електронегативності, що неспроможні реагувати із зазначеними вище кислотами і взаємодіють лише з азотної кислотою незалежно від її концентрації, з концентрованою сірчаною кислотою і з царської горілкою. Це типова взаємодія кислот із металами.

Реакції металів із концентрованою сірчаною кислотою

Реакції з розведеною азотною кислотою

Розведена азотна кислота реагує з металами, розташованими лівіше і правіше водню. У ході реакції з активними металами утворюється аміак, який відразу розчиняється і взаємодіє з нітрат-аніоном, утворюючи ще одну сіль. З металами середньої активності кислота реагує із виділенням молекулярного азоту. З малоактивною реакція протікає з виділенням оксиду 2-валентного азоту. Найчастіше утворюється кілька продуктів відновлення сірки однієї реакції. Приклади реакцій запропоновані у графічному додатку нижче.

Реакції з концентрованою азотною кислотою

У разі окислювачем також виступає азот. Всі реакції закінчуються утворенням солі та виділенням Схеми перебігу окисно-відновних реакцій запропоновані на графічному додатку. При цьому на окрему увагу заслуговує реакція з малоактивними елементами. Така взаємодія кислот із металами неспецифічна.

Реакційна здатність металів

Метали вступають у реакції з кислотами досить охоче, хоча є кілька інертних речовин. І це елементи, мають високий стандартний електрохімічний потенціал. Існує ряд металів, побудований на підставі даного показника. Він називається рядом електронегативності. Якщо метал стоїть у ньому лівіше водню, він здатний вступати у реакцію з розведеною кислотою.

Існує лише один виняток: залізо та алюміній за рахунок утворення на їх поверхні 3-валентних оксидів не можуть реагувати з кислотою без нагрівання. Якщо суміш підігрівається, то спочатку реакцію вступає оксидна плівка металу, а потім він сам розчиняється в кислоті. Метали, розташовані правіше водню в електрохімічному ряду активності, що неспроможні реагувати з неорганічної кислотою, зокрема і з розведеної сірчаної. Винятків із правил два: ці метали розчиняються в концентрованій та розведеній азотної кислотита царській горілці. В останній не можуть бути розчинені тільки родій, рутеній, іридій та осмій.

Цілі уроку: учні повинні знати будову, фізичні та хімічні властивості H 2 SO 4 ; вміти на основі знань про швидкість хімічних реакцій та хімічну рівновагу обґрунтовувати вибір умов перебігу реакцій, що лежать в основі виробництва сірчаної кислоти; визначати на практиці сульфат-і сульфід-іони.

Основні поняття: сірчистий ангідрид, сірчаний ангідрид, комплексне використання сировини.

Хід уроку

I. Організаційний момент; перевірка домашнього завдання

ІІ. Новий матеріал

1. Електронна та структурна формули. Оскільки сірка знаходиться в 3-му періоді періодичної системи, то правило октету не дотримується і атом сірки може придбати до дванадцяти електронів.

(Шість електронів сірки позначені зірочкою.)

2. Отримання. Сірчана кислота утворюється при взаємодії оксиду сірки (VI) з водою (SO 3 + Н 2 Про H 2 SO 4). Опис виробництва сірчаної кислоти наводиться у § 16 (, с. 37 – 42).

3. Фізичні властивості. Сірчана кислота - безбарвна, важка (=1,84 г/см 3), нелетюча рідина. При розчиненні у воді відбувається дуже сильне розігрівання. Пам'ятайте, що не можна вливати воду у концентровану сірчану кислоту (рис. 2)! Концентрована сірчана кислота поглинає з повітря водяну пару. У цьому можна переконатися, якщо відкриту посудину з концентрованою сірчаною кислотою врівноважити на терезах: через деякий час чашка з посудиною опуститься.

Мал. 2.

4. Хімічні властивості. Розведена сірчана кислота має загальні властивості, характерні для кислот і специфічні (табл. 7).

Таблиця 7

Хімічні властивості сірчаної кислоти
Загальні з іншими кислотами	Специфічні
1. Водний розчин змінює забарвлення індикаторів.	1. Концентрована сірчана кислота - сильний окислювач: при нагріванні вона реагує майже з усіма металами (викл. Au, Pt та ін.). У цих реакціях залежно від активності металу та умов виділяються SO2, H2S, S, наприклад: Cu+2H 2 SO 4 CuSO 4 +SO 2 +2H 2 O
2. Розведена сірчана кислота реагує з металами: H 2 SO 4 +Zn ZnSO 4 +H 2 2H + + SO 4 2- +Zn 0 Zn 2+ + SO 4 2- +H 2 0 2H + + Zn 0 Zn 2+ + H 2 0	2. Концентрована сірчана кислота енергійно реагує з водою з утворенням гідратів: H 2 SO 4 + nH 2 O H 2 SO 4 nН 2 Про+ Q Концентрована сірчана кислота здатна відщепити від органічних речовин водень та кисень у вигляді води, обвугливая органічні речовини
3. Реагує з основними та амфотерними оксидами: H 2 SO 4 + MgO MgSO 4 + H 2 O 2H + +SO 4 2- +MgOMg 2+ +SO 4 2- +H 2 O 2H + + MgO Mg 2+ + H 2 O	3. Характерною реакцією на сірчану кислоту та її солі є взаємодія з розчинними солями барію: Н 2 SО 4 + ВаСl 2 BaSO 4 +2HCl 2H + + SO 4 2- + Ba 2+ + 2Cl - BaSO 4 + 2Н + + 2Сl - Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4 Випадає білий осад, який не розчиняється ні у воді, ні в концентрованій азотній кислоті.
4. Взаємодіє з основами: H 2 SO 4 + 2KOH K 2 SO 4 + 2H 2 O 2H + + SO 4 2- + 2K + + 2OH - 2K + + SO 4 2- + 2H 2 O 2H + + 2OH - 2H 2 O Якщо кислота взята надлишку, то утворюється кисла сіль: H 2 SO 4 +NaOH NaHSO 4 +H 2 O
5. Реагує із солями, витісняючи з них інші кислоти: 3H 2 SO 4 +Ca 3 (PO 4) 2 3CaSO 4 +2H 3 PO 4

Застосування. Сірчану кислоту широко застосовують (рис. 3), вона є основним продуктам хімічної промисловості.

Мал. 3. Застосування сірчаної кислоти: 1 – отримання барвників; 2 - мінеральних добрив; 3 – очищення нафтопродуктів; 4 – електролітичне отримання міді; 5 – електроліт в акумуляторах; 6 – отримання вибухових речовин; 7 – барвників; 8 – штучного шовку; 9 - глюкози; 10 - солей; 11 – кислот.

Сірчана кислота утворює два ряди солей - середні та кислі:

Na 2 SО 4 NaHSО 4

сульфат натрію гідросульфат натрію

(Середня сіль) (кисла сіль)

Солі сірчаної кислоти широко використовують, наприклад, Na 2 SO 4 10H 2 O - кристалогідрат сульфату натрію (глауберова сіль) застосовують у виробництві соди, скла, медицині та ветеринарії. CaSO 4 2H 2 O - кристалогідрат сульфату кальцію (природний гіпс) - застосовують для отримання напівводного гіпсу, необхідного в будівництві, а в медицині - для накладання гіпсових пов'язок. CuSO 4 5H 2 O - кристалогідрат сульфату міді (II) (мідний купорос) - використовують у боротьбі зі шкідниками рослин.

ІІІ. Закріплення нового матеріалу

1. Взимку між рамами вікон іноді поміщають посудину з концентрованою сірчаною кислотою. З якою метою це роблять, чому посудину не можна заповнювати кислотою догори?

2. Концентрована сірчана кислота при нагріванні реагує з ртуттю та сріблом, подібно до того, як вона реагує з міддю. Складіть рівняння цих реакцій та вкажіть окислювач та відновник.

3. Як розпізнати сульфіди? Де вони використовуються?

4. Складіть рівняння реакцій, які практично можна здійснити, використовуючи наведені схеми:

Hg + H 2 SO 4(кінець)

MgCl 2 + H 2 SO 4(конц.)

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4

Al(OH) 3 + H 2 SO 4

При складанні рівнянь реакцій вкажіть умови їхнього здійснення. У тих випадках, де це потрібно, складіть рівняння в іонному та скороченому іонному вигляді.

5. Назвіть окислювач у реакціях: а) розведеної сірчаної кислоти з металами; б) концентрованої сірчаної кислоти із металами.

6. Що ви знаєте про сірчисту кислоту?

7. Чому концентрована сірчана кислота є сильним окисником? Які особливі властивості концентрованої сірчаної кислоти?

8. Як концентрована сірчана кислота взаємодіє із металами?

9. Де застосовуються сірчана кислота та її солі?

1. Який обсяг кисню знадобиться для спалювання: а) 3,4 кг сірководню; б) 6500 м 3 сірководню?

2. Яка маса розчину, що містить 0,2 масові частки сірчаної кислоти, яка витрачається на реакцію з 4,5 г алюмінію?

Лабораторні досліди

VI. Розпізнавання сульфат-іонів у розчині. В одну пробірку налийте 1-2 мл розчину сульфату натрію, в іншу - стільки ж сульфату цинку, а в третю - розведеного розчину сірчаної кислоти. У всі пробірки помістіть по гранули цинку, потім додайте кілька крапель розчину хлориду барію або нітрату барію.

Завдання. 1. Як можна відрізнити сірчану кислоту від її солей? 2. Як відрізнити сульфати з інших солей? Складіть рівняння виконаних вами реакцій у молекулярному, іонному та скороченому іонному вигляді.

IV. Домашнє завдання

Хімічні властивості сірчаної кислоти такі:

1. Взаємодія з металами:

Розведена кислота розчиняє тільки ті метали, які стоять ліворуч від водню в ряді напруг, наприклад H 2 +1 SO 4 + Zn 0 = H 2 O + Zn +2 SO 4 ;

Окисні властивості сірчаної кислоти великі. При взаємодії з різними металами (крім Pt, Au) вона може відновлюватися до H 2 S -2 , S +4 O 2 або S 0 наприклад:

2H 2 +6 SO 4 + 2Ag 0 = S +4 O 2 + Ag 2 +1 SO 4 + 2H 2 O;

5H 2 +6 SO 4 +8Na 0 = H 2 S -2 + 4Na 2 +1 SO 4 + 4H 2 O;

2. Концентрована кислота H 2 S +6 O 4 також реагує (при нагріванні) з деякими неметалами, перетворюючись при цьому на сполуки сірки з нижчим ступенем окислення , наприклад:

2H 2 S +6 O 4 + З 0 = 2S +4 O 2 + C +4 O 2 + 2H 2 O;

2H 2 S +6 O 4 + S 0 = 3S +4 O 2 + 2H 2 O;

5H 2 S +6 O 4 + 2P 0 = 2H 3 P +5 O 4 + 5S +4 O 2 + 2H 2 O;

3. З основними оксидами:

H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O;

4. З гідроксидами:

Cu(OH) 2 + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O;

5. Взаємодія із солями при обмінних реакціях:

H 2 SO 4 + BaCl 2 = 2HCl + BaSO 4;

Освіта BaSO 4 (білого осаду, нерозчинного в кислотах) використовується для визначення цієї кислоти та розчинних сульфатів.

Думка у тому, що атом елемента має здатність до «насичення», було висловлено 1853 р. е. Франклендом під час розгляду конституції металлорганических сполук. Розвиваючи цю ідею, в 1854 р. Кекуле вперше висловив ідею про «двоосновність», або «двохатомність» (пізніше він став використовувати термін «валентність») сірки та кисню, а в 1857 р. розділив усі елементи на одно-, дво- та триосновні; вуглець Кекуле (одночасно з німецьким хіміком Г. Кольбе) визначив як чотирихатомний елемент. У 1858 р. Кекуле (одночасно з шотландським хіміком А. Купером) вказав на здатність атомів вуглецю при насиченні своїх «одиниць спорідненості» утворювати ланцюги. Це механічне вчення про поєднання атомів у ланцюзі з утворенням молекул лягло в основу теорії хімічної будови.

У 1865 р. Кекуле висловив припущення, що молекула бензолу має форму правильного шестикутника, утвореного шістьма вуглецевими атомами, із якими пов'язані шість атомів водню. Об'єднавши уявлення про утворення ланцюгів із вченням про існування кратних зв'язків, він прийшов до ідеї чергування в бензольному кільці простих та подвійних зв'язків (подібні структурні формули запропонував незадовго до цього І. Лошмідт). Незважаючи на те, що ця теорія відразу зіткнулася з запереченнями, вона досить швидко прищепилась у науці та практиці.

Концепція Кекуле відкрила шлях встановлення структури багатьох циклічних (ароматичних) сполук. Для пояснення нездатності бензолу приєднувати галогенводні Кекуле в 1872 р. висунув осциляційну гіпотезу, згідно з якою в бензолі прості та подвійні зв'язки постійно змінюються місцями. У 1867 р. Кекуле опублікував роботу про просторове розташування атомів у молекулі, де вказував, що зв'язки вуглецевого атома можуть перебувати лише у площині.

Кекуле кілька років був президентом Німецького хімічного товариства. Він був одним із організаторів Міжнародного конгресу хіміків у Карлсруе (1860). Досить плідною була педагогічна діяльність Кекуле. Він автор здобув широку популярність «Підручника органічної хімії»(1859-1861). Ціла низка учнів Кекуле стали видатними хіміками; серед них можна особливо відзначити Л. Мейєра, Я. Вант-Гоффа, А. Байєра та Е. Фішера.

БУТЛЕРІВ, Олександр Михайлович

Російський хімік Олександр Михайлович Бутлеров народився Чистополі Казанської губернії у сім'ї поміщика, офіцера у відставці. Рано втративши матір, Бутлеров виховувався в одному з приватних пансіонів у Казані, потім навчався у Казанській гімназії. У шістнадцятирічному віці він вступив на фізико-математичне відділення Казанського університету, який на той час був центром природничих досліджень у Росії.

У перші роки студентства Бутлеров захоплювався ботанікою та зоологією, але потім під впливом лекцій К. К. Клауса та Н. Н. Зініна зацікавився хімією і вирішив присвятити себе цій науці. У 1849 р. Бутлеров закінчив університет і за поданням Клауса був залишений на кафедрі як викладач. У 1851 р. він захистив магістерську дисертацію «Про окислення органічних сполук», а 1854 р. - докторську дисертацію «Про ефірні олії». У 1854 р. Бутлеров став екстраординарним, а 1857 р. - ординарним професором хімії Казанського університету.

Під час закордонної поїздки у 1857-1858 pp. Бутлеров познайомився з багатьма провідними хіміками Європи, брав участь у засіданнях щойно організованого Паризького хімічного суспільства. У лабораторії Ш. А. Вюрца Бутлеров розпочав цикл експериментальних досліджень, що послужив основою теорії хімічної будови. Її головні положення він сформулював у доповіді «Про хімічну будову речовини», прочитаному на З'їзді німецьких дослідників природи та лікарів у Шпейєрі (вересень 1861 р.).

Основи цієї теорії сформульовані таким чином: 1) «Вважаючи, що кожному хімічному атому властиво лише певна та обмежена кількість хімічної сили (спорідненості), з якою він бере участь в утворенні тіла, я назвав би хімічною будовою цей хімічний зв'язок, або спосіб взаємної сполуки атомів у складному тілі»; 2) «... хімічна натура складної частки визначається натурою елементарних складових частин, кількістю їх та хімічною будовою».

З цими постулатами прямо чи опосередковано пов'язані й інші положення класичної теорії хімічної будови. Бутлеров планує шлях визначення хімічної будови і формулює правила, якими можна у своїй керуватися. Перевагу він віддає синтетичним реакціям, що проводяться в умовах, коли радикали, які в них беруть участь, зберігають свою хімічну будову.

Залишаючи відкритим питання про кращому вигляді формул хімічної будови, Бутлеров висловлювався про їхній сенс: «... коли стануть відомими загальні закони залежності хімічних властивостей тіл від їхньої хімічної будови, то подібна формула буде виразом усіх цих властивостей». При цьому Бутлеров був переконаний, що структурні формули не можуть бути просто умовним зображенням молекул, а мають відображати їхню реальну будову. Він підкреслював, кожна молекула має цілком певну структуру і може поєднувати кілька таких структур.

Велике значення становлення теорії хімічної будови мало її експериментальне підтвердження у роботах як самого Бутлерова, і його школи. Бутлеров передбачав, а потім і довів існування позиційної та скелетної ізомерії. Отримавши третинний бутиловий спирт, він зумів розшифрувати його будову та довів (разом із учнями) наявність у нього ізомерів. У 1864 р. Бутлеров пророкував існування двох бутанів і трьох пентанів, а пізніше і ізобутілену.

Їм було висловлено також припущення про існування чотирьох валеріанових кислот; будова перших трьох було визначено в 1871 р. Е. Ерленмейєром, а четверта отримана самим Бутлеровим у 1872 р. Щоб провести ідеї теорії хімічної будови через усю органічну хімію, Бутлеров видав у 1864-1866 рр. у Казані книгу «Вступ до повного вивчення органічної хімії», 2-ге вид. якої відбулося вже 1867-1868 гг. німецькою мовою.

У 1868 р. за поданням Д. І. Менделєєва Бутлеров був обраний ординарним професором Петербурзького університету, де й працював до кінця життя. У 1870 р. він став екстраординарним, а 1874 р. - ординарним академіком Петербурзької академії наук. З 1878 по 1882 р. був Президентом та головою Відділення хімії Російського фізико-хімічного товариства.

Викладацька діяльність Бутлерова тривала 35 років і проходила у трьох вищих навчальних закладах: Казанському, Петербурзькому університетах та на Вищих жіночих курсах (він брав участь у їх організації у 1878 р.). Під керівництвом Бутлерова працювало багато його учнів, серед яких можна назвати В. В. Марковникова,Ф. М. Флавицького, А. М. Зайцева (в Казані), А. Є. Фаворського, І. Л. Кондакова (у Петербурзі). Бутлеров став фундатором знаменитої казанської («бутлерівської») школи хіміків-органіків. Бутлеров прочитав також безліч популярних лекцій, головним чином хіміко-технічні теми.

Окрім хімії, Бутлеров багато уваги приділяв практичним питанням сільського господарства, садівництву, бджільництву, а пізніше також розведенню чаю на Кавказі. З кінця 1860-х років. Бутлеров активно цікавився спіритизмом та медіумізмом, яким присвятив кілька статей; це захоплення Бутлерова та її спроби дати спіритизму наукове обгрунтування стали причиною його полеміки з Менделєєвим. Помер Бутлеров у дер. Бутлерівка Казанської губернії не дожила до остаточного визнання своєї теорії. Два найбільш значних російських хіміка - Д. І. Менделєєв і Н. А. Меншуткіна - лише через десять років після смерті Бутлерова визнали справедливість теорії хімічної будови.

Реакція тримеризації бензолу

ВСТУП

ФІЗІО-ХІМІЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ СІРНОЇ КИСЛОТИ

КІНЕТИКА І МЕХАНІЗМ ПРОЦЕСУ

1 Рівноважний ступінь перетворення

2 Швидкість реакції S02 до S03

3 Окислення S02 на каталізаторі в киплячому шарі

ТЕХНОЛОГІЯ СІРНОЇ КИСЛОТИ

1 Сировина для технології

2 Технологічна схема виробництва сірчаної кислоти та її опис

3 Відходи у технології сірчаної кислоти та способи їх утилізації

4 Гранично-допустимі концентрації газів, парів та пилу у виробництві сірчаної кислоти

КОНСТРУКЦІЯ ОСНОВНОГО АПАРАТУ

1 Олеумний абсорбер

2 Моногідратний абсорбер

3 Технологічні характеристики абсорберів

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ТЕХНОЛОГІЇ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Сірчана кислота – один із основних продуктів хімічної промисловості. Її застосовують у різних галузях народного господарства, оскільки вона має комплекс особливих властивостей, що полегшують її технологічне використання. Сірчана кислота не димить, не має кольору та запаху, при звичайній температурізнаходиться в рідкому стані, у концентрованому вигляді не корродує чорні метали. У той же час, сірчана кислота відноситься до сильних мінеральних кислот, утворює численні стійкі солі і дешева.

Хімічний склад сірчаної кислоти виражається формулою H2SO4.

У техніці під сірчаною кислотою розуміють будь-які суміші оксиду сірки із водою. Якщо на 1 моль SО3 припадає більше 1 моль води, то суміші є водними розчинами сірчаної кислоти, а якщо менш - розчинами сірчаного ангідриду в сірчаній кислоті (олеум) або сірчаною кислотою, що димить.

Серед мінеральних кислот сірчана кислота за обсягом виробництва та споживання посідає перше місце. Світове виробництво її за останні 25 років зросло більш ніж утричі і становить нині понад 160 млн. т на рік.

Сірчана кислота використовується для виробництва добрив - суперфосфату, амофосу, сульфату амонію та ін. Значна її витрата при очищенні нафтопродуктів, а також у кольоровій металургії, травленні металів. Особливо чиста сірчана кислота використовується у виробництві барвників, лаків, фарб, лікарських речовин, деяких пластичних мас, хімічних волокон, багатьох отрутохімікатів, вибухових речовин, ефірів, спиртів тощо.

Концентрована сірчана кислота є сильним окислювачем. Окислює HI і частково НВг до вільних галогенів, вуглець - до СО2, S - до SO2, окислює багато металів. Проведення окисно-відновних реакцій за участю H2SO4 зазвичай потребує нагрівання. Часто продуктом відновлення є SO2:

S + 2 H2SO4 = 3SO2 + 2H2O (1) + 2 H2SO4 = 2SO2 + CO2 + 2H2O (2) S + H2SO4 = SO2 + 2H2O + S (3)

Сильні відновники перетворюють H2SO4в S або H2S.

Концентрована сірчана кислота при нагріванні реагує майже з усіма металами (за винятком Au, Pt, Be, Bi, Fe, Mg, Co, Ru, Rh, Os, Ir), наприклад:

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O (4)

Сірчана кислота утворює солі - сульфати (Na2SO4) та гідросульфати (NaHSO4). Нерозчинні солі - PbSO4, CaSO4, BaSO4 та ін:

H2SO4+ BaCl2 = BaSO4 + 2HCl (5)

Холодна сірчана кислота пасивує залізо, тому її перевозять у залізній тарі. Безводна сірчана кислота добре розчиняє SO3 і реагує з ним, утворюючи піросерну кислоту, що виходить за реакцією:

H2SO4+ SO3=H2S2O7 (6)

Розчини SO3 у сірчаній кислоті називаються олеумом. Вони утворюють дві сполуки: H2SO4·SO3 та H2SO4·2SO3

За стандартами розрізняють технічну та акумуляторну сірчані кислоти.

Кислота сірчана технічна ГОСТ 2184-77

Технічна сірчана кислота розроблена для виробництва добрив, штучного волокна, капролактаму, двоокису титану, етилового спирту, анілінових барвників та цілого ряду інших виробництв. За ГОСТ 2184-77 розрізняють такі види технічної сірчаної кислоти:

· Контактну (покращену та технічну);

· олеум (покращений та технічний);

· Баштову;

· Регенеровану.

За фізико-хімічними показниками необхідно, щоб сірчана кислота відповідала нормам:

найменування показника
	Контактна					Баштова	Регенерована
	покращена	технічна		покращений	технічний
1.Масова частка моногідрату (H2SO4), %		не менше 92,5		не нормується		не менше 75	не менше 91
2.Масова частка вільного сірчаного ангідриду (SO3), % не більше
3. Масова частка заліза (Fe), %, не більше					не нормується
4.Масова частка залишку після прожарювання, %, не більше			не нормується
5. Масова частка оксидів азоту (N2O3), %, не більше		не нормується			не нормується
6.Масова частка нітросполук, %, не більше	не нормується
7.Масова частка миш'яку (As), %, не більше		не нормується			не нормується
8.Масова частка хлористих сполук (Cl), %, не більше		не нормується
9. Масова частка свинцю (Pb), %, не більше		не нормується			не нормується
10.Прозорість	прозора без розбав.	не нормується
11.Колір, см3 розчину порівняння, не більше			не нормується

Кислота сірчана акумуляторна ГОСТ 667-73

Концентрована акумуляторна сірчана кислота спеціалізована як електроліт для заливки акумуляторів свинцевих після розведення її дистильованою водою. За фізико-хімічними показниками необхідно, щоб акумуляторна сірчана кислота відповідала нормам, зазначеним у таблиці.

найменування показника
	Вищий сорт
1. Масова частка моногідрату (Н2SO4), %
2. Масова частка заліза (Fе), %, не більше
3. Масова частка залишку після прожарювання, %, не більше
4. Масова частка оксидів азоту (N2O3), %, не більше
5. Масова частка миш'яку (As), %, не більше
6. Масова частка хлористих сполук (Cl), %, не більше
7. Масова частка марганцю (Mn), %, не більше
8. Масова частка суми важких металів у перерахунку на свинець (Pb), %, не більше
9. Масова частка міді (Cu), %, не більше
10. Масова частка речовин, що відновлюють KMnO4, см3 розчину з (1/5 KMnO4) =0,01 моль/дм3, не більше

У цій роботі розглядається найважливіше завдання працівників сірчанокислотної промисловості, яка полягає у подальшому вдосконаленні виробництва шляхом використання передового досвіду. впровадження прогресивних прийомів та методів роботи, а також у розробці принципово нових способів виробництва сірчаної кислоти на основі останніх досягнень науки та техніки.

сірчана кислота абсорбер

1.
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЇ СІРНОЇ КИСЛОТИ

У сучасному виробництві сірчаної кислоти вихідною сировиною є діоксид сірки (сірчистий ангідрид), кисень та вода, взаємодія між ними протікає за сумарним стехіометричним рівнянням:

SО2 +1/2О2 +nН2О Н2SО4+(n-1)Н2О+Q (7)

Цей процес здійснюється двома способами - нітрозним та контактним.

Нітрозний спосіб окиснення SO2 до SO3 відбувається в основному в рідкій фазі і заснований на передачі кисню за допомогою оксидів азоту. Оксиди азоту, окислюючи SO2 до SO3, відновлюються до NO, який знову окислюється киснем газової суміші як рідкої, і у газової фазах.

Сутність нітрозного методу полягає в тому, що випалювач після очищення від пилу обробляється сірчаною кислотою, в якій розчинені оксиди азоту, так званої нітрозою. Діоксид сірки поглинається нітрозою і потім окислюється оксидами азоту реакції

SO2 + N2O3 + Н2O = H2SO4 + 2NO (8)

Що утворюється NO погано розчинний у нітрозі і тому виділяється з неї, а потім частково окислюється киснем у газовій фазі до діоксиду NO2. Суміш оксидів азоту NO і NO2 знову поглинається сірчаною кислотою і т. д. Оксиди азоту по суті не витрачаються в нітрозному процесі і повертаються у виробничий цикл. Однак внаслідок неповного поглинання їх сірчаною кислотою вони частково відносяться газами, що відходять; це становить незворотні втрати оксидів.

Переробка SO2 в сірчану кислоту за нітрозним способом здійснюється у продукційних вежах - циліндричних резервуарах (заввишки 15 м і більше), заповнених насадкою з глиняних кілець. Зверху, назустріч газовому згустку розбризкується "нітроза" - розбавлена ​​сірчана кислота, що містить нітрозилсерну кислоту NOOSO3H, одержувану за реакцією:

O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O (9)

Окислення SO2 оксидами азоту відбувається у розчині після його абсорбції нітрозою. Водою нітрозу гідролізується:

H + H2O = H2SO4 + HNO2 (10)

Сірчистий газ, що надійшов у вежі, з водою утворює сірчисту кислоту:

H2O = H2SO3 (11)

Взаємодія HNO2 та H2SO3 призводить до отримання сірчаної кислоти:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O (12)

Виділяється NO перетворюється на окислювальної вежі в N2O3 (точніше консистенція NO + NO2). Звідти гази надходять у поглинальні вежі, де назустріч їм зверху подається сірчана кислота. З'являється нітроза, яку перекачують у продукційні башти. Отже здійснюється безперервність виробництва та кругообіг оксидів азоту. Неминучі втрати їх із вихлопними газами заповнюються додаванням HNO3.

Сірчана кислота, одержувана нітрозним способом, має недостатньо високу концентрацію і містить шкідливі домішки (наприклад, As). Її створення супроводжується викидом в атмосферу оксидів азоту ("лисий хвіст", названий так за кольором NO2).

У нижній частині веж скупчується 76% сірчана кислота, природно, у більшій кількості, ніж її було витрачено на приготування нітрози (адже додається «новонароджена» сірчана кислота).

Недолік баштового методу у цьому, що отримана кислота має концентрацію лише 76 % (при більшої концентрації погано йде гідроліз нитрозилсерной кислоти). Концентрування ж сірчаної кислоти упарюванням становить додаткову складність. Перевага цього у тому, що домішки що у SO2, впливають хід процесу, отже початковий SO2 досить очистити від пилу, тобто. механічних забруднень.

Раніше нітрозний процес здійснювали в свинцевих камерах, тому він називався камерним способом. В даний час цей спосіб, як малопродуктивний, не застосовується. Замість нього застосовують баштовий спосіб, яким всі основні і проміжні процеси переробки SO2 протікають не в камерах, а в вежах, заповнених насадкою і зрошуваних сірчаною кислотою.

Контактний метод. Відкриття Філіпсом в Англії в 1831 р. можливості окислення SO2 киснем на поверхні твердого платинового каталізатора набуло широкого застосування лише у 70-х роках XIX століття. Таке пізніше освоєння пояснюється, по-перше, тим, що платиновий каталізатор швидко втрачав свою активність; а, по-друге, тим, що на той час не було споживачів олеуму.

У 70-х роках завдяки роботам Кнітча була встановлена ​​причина зниження активності платини: присутність миш'яку в сірчистому газі при випаленні колчедану; ним же знайдено спосіб очищення випалювального газу від каталізаторної отрути.

Нині більшу частину сірчаної кислоти у світі виробляють контактним способом. Зростання виробництва сірчаної кислоти контактним методом визначається вищим, технічним рівнем, обумовлений потребою в чистій та концентрованій кислоті, можливістю автоматизації процесу, а також зниження вмісту оксидів сірки у вихлопних газах до гранично допустимих концентрацій (ГДК). Контактний процес отримання сірчаної кислоти у світі здійснюється двома методами:

· методом одинарного контактування (ОК) зі ступенем окислення S02 в S03, що дорівнює 97,5-98%, і викидом в атмосферу вихлопних газів, що містять SO2 і SО3, вище гранично допустимої концентрації (ГДК), що зажадало додаткових витрат на спорудження таких системах відділення очищення;

· методом подвійного контактування (ДК) та подвійної абсорбції (ТАК). У системах ДК - ТАК ступінь окислення SO2 SO3 становить 99,7-99,8%, що відповідає досягненню гранично допустимої концентрації SО2 і SO3 у вихлопних газах.

Виробництво сірчаної кислоти контактним методом у системі ДК складається із стадій:

) підготовка сировини;

) одержання діоксиду сірки

4FeS2 + 11O2 →2Fe2O3 + 8SO2 + 3415 Q (t = 800 ° C) (13)

або 3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2 + Q (14)

або спалювання сірки S+O2 → SO2 (15)

)
очищення газу;

) окислення сірчистого ангідриду

2SO2 + O2 ↔2SO3 + Q (400-500 ° С, кат-р V2O5) (16)

) абсорбція SO3

H2O → H2SO4 + Q (17)

) очищення вихлопних газів.

При отриманні сірчаної кислоти за системою ДК – ТАК шоста стадія відсутня.

Мені сподобався контактний метод технології сірчаної кислоти, як найефективніший (досягається високий рівень перетворення) і сприятливіший з погляду екології (викиди відповідають нормам ГДК і ПДВ.)

КІНЕТИКА І МЕХАНІЗМ ПРОЦЕСУ

Хімізм процесу:

· Спалювання сірки

· Окислення SО2 до SО3

· Абсорбція SО3

Найважливішим завданням у виробництві сірчаної кислоти є підвищення ступеня перетворення SО2 на SО3. Окрім збільшення продуктивності по сірчаній кислоті виконання цієї задачі дозволяє вирішити й екологічні проблеми – знизити викиди у навколишнє середовище шкідливого компонента SО2.

Підвищення ступеня перетворення SО2 може бути досягнуто різними шляхами. Найпоширеніший їх - створення схем подвійного контактування.

У виробництві сірчаної кислоти контактним методом окислення SО2 реакції SO2+1/2O2↔SO3+Q відбувається в присутності каталізатора. Здатність прискорювати окислення SO2 мають різні метали, їх сплави і оксиди, деякі солі, силікати та багато інших речовин. Кожен каталізатор забезпечує певну, характерну йому ступінь перетворення. У заводських умовах вигідніше користуватися каталізаторами, за допомогою яких досягається найбільший ступінь перетворення, так як залишкова кількість неокисленого SO2 не вловлюється в абсорбційному відділенні, а видаляється в атмосферу разом з газами, що відходять.

Довгий час кращим каталізатором цього процесу вважали платину, яку в дрібнороздробленому стані наносили на волокнистий азбест, силікагель або сульфат магнію. Однак платина, хоч і має найвищу каталітичну активність, дуже дорога. Крім того, її активність сильно знижується за наявності в газі незначних кількостей миш'яку, селену, хлору та інших домішок. Тому застосування платинового каталізатора призводило до ускладнення апаратурного оформлення через необхідність ретельного очищення газу та підвищувало вартість готової продукції.

Серед неплатинових каталізаторів найбільшу каталітичну активність має ванадієвий каталізатор (на основі пентоксиду ванадію V2O5), він більш дешевий і менш чутливий до домішок, ніж платиновий каталізатор.

У виробництві сірчаної кислоти як каталізатор застосовують контактні маси на основі оксиду ванадію (V) марок БАВ і СВД, названі так за початковими буквами елементів, що входять до їх складу.

БАВ (барій, алюміній, ванадій) склад:

Існують інші винаходи каталізаторів. Винахід відноситься до каталізаторів для окислення діоксиду сірки і може бути використане у виробництві сірчаної кислоти при переробці газових сумішей із звичайним та підвищеним вмістом діоксиду сірки.

Відомий каталізатор для окислення діоксиду сірки, що складається з п'ятиокису ванадію з добавками лужних промоторів сполук натрію, калію, рубідія та (або) цезію на носії діатоміту, що містить SiO2, CaO. Суміш лужних промоторів у перерахуванні на оксиди містить, мас. Na2O 5-30; Rb2O та (або) Cs2O 15-35; K2O 8-35.

Активність каталізатора при 485oC 90,2-91% при 420oC 57,8-59,7% при випробуванні у таких умовах: V 4000 год-1, вміст діоксиду сірки у вихідній газовій суміші 7 об. інше повітря. Механічна міцність на роздавлювання 1-2 МПа

Реакція окиснення S02 екзотермічна; тепловий ефект її, як будь-якої хімічної реакції, залежить від температури.

В інтервалі 400-700°С тепловий ефект реакції окислення (кДж/моль) з достатньою для технічних розрахунків точністю може бути обчислений за формулою

Q= 10 142 - 9.26T або 24205 - 2,21T (ккал/моль) (18)

де Т – температура, До.

Реакція окислення S02 S03 оборотна. Константа рівноваги цієї реакції (Па-0,5) описується рівнянням

де Pso2, Pso3, Pо2-рівноважні парціальні Тиски SO2, SO3 і О2, Па. Величина Кр залежить від температури:

Таблиця 1. Залежність константи рівноваги від температури

390 400 425 450 475 500	1,801 1,410 0,768 0,437 0,258 0,159	525 575 600 625 650	0,100 0,044 0,030 0,021 0,015

Значення Кр в інтервалі 390-650 ° С можуть бути розраховані за формулою

(20)

або точніше

2.1 Рівноважний ступінь перетворення

Ступінь перетворення S02, що досягається на каталізаторі, залежить від його активності, складу газу, тривалості контакту газу з каталізатором, тиску та ін. Для газу даного складу теоретично можлива, тобто рівноважний ступінь перетворення залежить від температури і виражається рівнянням:

(22)

де Pso2, Pso3 - рівноважний парціальний тиск SO2 і SO3.

Підставивши в рівняння (6-5) відношення Pso3/ Pso2 із рівняння (23), отримаємо:

(24)

Якщо позначити Р - загальний тиск газу (Па), а - початковий вміст S02 в газовій суміші (об'єму. %), b - початковий вміст кисню в газовій суміші (об'ємний. %), то рівняння (6-6) набуде вигляду:

(25)

Визначення рівноважного ступеня перетворення з цього рівняння проводиться методом послідовних наближень. У праву частину рівняння підставляють очікуване значення хр та проводять обчислення. Якщо знайдене значення відрізняється від попередньо ухваленого, розрахунок повторюють.

Зі зниженням температури та підвищенням тиску газу значення хр зростає. Це пов'язано з тим, що реакція окислення протікає із тепла і зменшенням загальної кількості молекул. Нижче наведено значення хр при різних температурах н тиску 0,1 МПа для газу, що містить 7% S02, 11% 02 та 82% N2:

Таблиця 2. Залежність ступеня перетворення від температури

390 400 410 420 430 440 450 460	99,4 99,2 99,0 98,7 98,4 98,0 97,5 96,9	470 480 490 500 510 520 530 540	96,2 95,4 64,5 93,4 92,1 90,7 89,2 87,4	550 560 570 580 590 650 700 1000	85,5 82,5 80,1 77,6 75,0 58,5 43,6 5,0

Рівноважний ступінь перетворення залежить від співвідношення SO2 і О2 в газі, яке в свою чергу залежить від виду сировини, що випалюється, і кількості повітря, що подається. Чим більше введено повітря, тим менше S02 і більше 02 міститься в газовій суміші і, отже, тим вищий рівноважний ступінь перетворення.

Таблиця 3. Залежність рівноважного ступеня перетворення тиску

	Хр* 100 при тиску (МПа)
400 450 500 550 600	99,2 97,5 93,4 85,5 73,4	99,6 98,9 96,9 92,9 85.8	99,7 99,2 97,8 94,9 89,5	99,9 99,5 98,6 96,7 93,3	99,9 99,6 99,0 97,7 95,0	99,9 99,7 99,3 93,3 96,4

Таблиця 4. Залежність рівноважного ступеня перетворення хр від складу газової суміші (при 475 ° С та тиску 0,1 МПа)

		18,4 16,72 15,28 13,86 12,43	97,1 97,0 96,8 96,5 96,2		11,0 9,58 8,15 6,72	95,8 95,2 94,3 92,3

2.2 Швидкість реакції S02 до S03

У виробничих умовах важливе значення має швидкість окиснення S02.

Швидкість процесу окиснення S02 в S03 на ванадієвому каталізаторі (у нерухомому шарі) виражається рівнянням

(26)

де x-ступінь перетворення, частки одиниці; τ - час контакту, с; а-початкова концентрація SOa, частки одиниці; хр - рівноважний ступінь перетворення, частки; b – початкова концентрація кисню, частки; Т-температура, К; Р – загальний тиск, Па; Кр - константа рівноваги [рівняння (6-4)], Па-0,5; k - константа швидкості реакції, с-1-Па-1:

(28)

k0 – коефіцієнт; E-енергія активації, Дж/моль;

Енергія активації реакції окислення оксиду сірки (IV) киснем до оксиду сірки (VI) дуже велика. Тому, без каталізатора реакція окислення навіть при високій температуріпрактично не йде. Застосування каталізатора дозволяє знизити енергію активації та збільшити швидкість окислення.

3 Окислення S02 на каталізаторі в киплячому шарі

У киплячому шарі відбувається дуже інтенсивне перемішування газу з частинками каталізатора, внаслідок чого температура та склад газу практично однакові у всьому обсязі каталізатора. При цьому значно збільшується швидкість зовнішньої дифузії S02 та О2 до поверхні каталізатора.

Гідравлічний опір киплячого шару не залежить від розміру зерен, тому для каталітичного окислення S02 в киплячому шарі застосовуються дуже дрібні сферичні гранули (радіус 0,5-2 мм), що забезпечує практично повне використання внутрішньої поверхні каталізатора.

Кінетика процесу окислення діоксиду сірки у зваженому шарі каталізатора значною мірою визначається гідродинамічними факторами, оскільки крім інтенсивного радіального та осьового перемішування можливий проскок газу у вигляді бульбашок. Врахувати всі чинники дуже важко. Однак дослідно-промислові та промислові випробування показують, що у реакторах великого діаметра досягаються умови повного перемішування. Тому швидкість окиснення S02 у цьому випадку можна прийняти однаковою у всіх точках киплячого шару і, отже, розрахункове рівняння (6-19) можна представити у такому вигляді:

(29)

Де x - ступінь перетворення на виході газу з киплячого шару (вона така ж у всьому шарі каталізатора)

Залежність Хр від температури, тиску та вмісту оксиду сірки (IV) у випалювальному газі представлена ​​на рис. 1.

Мал. 1. Залежність рівноважного ступеня перетворення оксиду сірки (IV) на оксид сірки (VI) від температури (А), тиску (Б) та вмісту оксиду сірки (IV) у газі (В).

Для газу, одержуваного випалом колчедана і спалюванням сірки повітря, досягнення ступеня перетворення понад 98% недоцільно, оскільки це пов'язані з різким збільшенням кількості каталізатора. Тим часом при високій продуктивності сірчанокислотних установок (що будуються в даний час) і ступеня перетворення 98% санітарна норма вмісту S02 в атмосфері може бути досягнута тільки у разі спорудження дуже високої (і тому дорогої) труби для газів, що відходять, або при проведенні додаткової санітарної очистки відхідних газів від S02- Наприклад, при продуктивності установки 5000 т/сут кількість SO2, що викидається в атмосферу (в одній точці), становить 100 т/сут (у перерахунку на H2S04).

Для збільшення кінцевого ступеня перетворення S02 застосовують подвійне контактування (ДК). Сутність його полягає в тому, що окиснення S02 (контактування) ведуть у дві стадії, на першій стадії забезпечується ступінь перетворення 90%. Потім з реакційної суміші виділяють S03, після чого проводять другу стадію контактування, в якій досягається ж=95% від S02, що залишився; загальна міра перетворення становить 99,5%.

Реакція окислення S02 оборотна, тому загальна швидкість процесу W виражається як:

де , - Швидкості прямої і зворотної реакцій; , -Константи швидкості прямої та зворотної реакцій; CSO2, CO2, CSO3 - концентрації в газі SО2, О2, SО3; l,m,n -порядок відповідної реакції.

З рівняння (30) випливає, що якщо SО3 виводиться з реакційної суміші після першої стадії контактування, перед другою стадією CSO3=0 і r2 =0. Отже швидкість процесу збільшується. У цьому випадку кінцевий ступінь перетворення виражається рівнянням

(31)

де x1, x2, хп-ступеня перетворення першої, другої (від решти після першого щаблі) і кінцевої стадіях, частки.

Отже, хп = 0,9+ (1-0,9)0,95 = 0,995.

Протиріччя між кінетикою та термодинамікою процесу окислення оксиду сірки (IV) досить успішно знімається конструкцією та температурним режимом роботи контактного апарату. Це досягається розбивкою процесу на стадії, кожна з яких відповідає оптимальним умовампроцесу контактування

Таблиця 5. Ступінь перетворення на кожному щаблі контактного апарату

3 ТЕХНОЛОГІЯ СІРНОЇ КИСЛОТИ

3.1 Сировина для технології

Вихідними реагентами для отримання сірчаної кислоти можуть бути елементна сірка та сірковмісні сполуки, з яких можна отримати або сірку, або діоксид сірки. Такими сполуками є сульфіди заліза, сульфіди кольорових металів (міді, цинку тощо), сірководень та ряд інших сірчистих сполук.

Традиційно основні джерела сировини - сірка та залізний (сірчаний) колчедан. Поступово частка колчедану як сировинного джерела зменшується, що пов'язано і з великими транспортними витратами на його транспортування (крім сірки в ньому велика частка інших компонентів), і з неможливістю позбутися відходу - недогарка. Значне місце в сировинному балансі виробництва сірчаної кислоти займають гази кольорової кольорової металургії, що містять діоксид сірки.

Для захисту довкілляу всьому світі вживаються заходи щодо використання відходів промисловості, що містять сірку. В атмосферу з газами теплових електростанції і металургійних заводів викидається діоксиду сірки значно більше, ніж застосовується для виробництва сірчаної кислоти. Наприклад, у 1980-х голах світове споживання сірки становило приблизно 65 млн т/рік, а губилося 50, з газами, що відходять (у перерахунку на сірку) пошту 100 млн т. У той же час через низьку концентрацію SO2, в таких відходять газах їх переробка поки що не завжди здійсненна.

Залізний колчедан

Природний залізний колчедан є складною породою, що складається з сульфіду заліза FeS2, сульфідів інших металів (міді, цинку, свинцю, нікелю, кобальту та ін.), карбонатів металів і порожньої породи. На території РФ існують поклади колчедану, на Уралі та Кавказі, де його добувають у копальнях у вигляді рядового колчедану.

Процес підготовки рядового колчедану до виробництва ставить за мету вилучення з нього цінних кольорових металів та підвищення концентрації дисульфіду заліза. Збільшення вмісту дисульфіду заліза у сировині шляхом флотації колчедану, а також збагачення повітря киснем підвищують рушійну силу процесу випалу.

За фізико-хімічними показниками флотаційний сірчаний колчедан має відповідати нормам, зазначеним у табл.6.

Таблиця 6

Найменування показників	Норми для марок
1. Зовнішній вигляд	Сипучий порошок Не допускаються сторонні включення (шматки породи, руди, дерева, бетону, металу та ін.)
3. Сумарний вміст свинцю та цинку, %, не більше	Не нормується
7. Масова частка хлору, %, не більше

Сірка знаходиться у природі у формі сульфідів металів та сульфатів металів, входить до складу кам'яного вугілля, нафти, природного та попутного газів. Близько 50% сірки, що видобувається, використовується для виробництва сірчаної кислоти.

Елементарна сірка може бути отримана з сірчаних руд або газів, що містять сірководень або оксид сірки SO2. Відповідно до цього розрізняють сірку самородну і сірку газову (комову).

Термічний метод отримання сірки із самородних руд полягають у її виплавленні за допомогою водяної пари та очищення сирої сірки перегонкою. Одержання газової сірки із сірководню, що видобувається при очищенні горючих та технологічних газів, засноване на процесі неповного окислення його над твердим каталізатором:

H2S + O2 = 2H2O + S2 (32)

Значні кількості сірки можуть бути одержані з продуктів мідеплавильного виробництва, що містять різні сполуки сірки. При цьому в процесі плавки протікають реакції, що призводять до утворення сірки елементарної:

2FeS2 = 2FeS + S2 (33) + С = S + СО2 (34)

За фізико-хімічними показниками технічна сірка має відповідати нормам, зазначеним у таблиці 7

Таблиця 7

найменування показника
1. Масова частка сірки, %, щонайменше
2. Масова частка золи, %. не більше
3. Масова частка органічних речовин, %, не більше
4. Масова частка кислот у перерахунку на сірчану кислоту, %, не більше
5. Масова частка миш'яку, %, не більше
6. Масова частка селену, %, не більше
7. Масова частка води, %, трохи більше
8. Механічні забруднення (папір, дерево, пісок та ін.)	Не допускається

3.2 Технологічна схема виробництва сірчаної кислоти та її опис

Найбільшу кількість установок з виробництва сірчаної кислоти використовує як сировину сірку. Сірка нижче побічним продуктом переробки природного газу та деяких інших промислових газів (генераторного, газон нафтопереробки). Такі гази завжди містять якусь кількість сірчистих сполук. Спалювання неочищеного від сірки газу призведе до забруднення довкілля оксидами сірки. Тому сірчисті сполуки зазвичай спочатку видаляють і вигляді сірководню, який потім частково спалюють до SO2, після чого суміш сірководню та діоксиду сірки взаємодіє на шарі бокситу при 270-300 ºС, перетворюючись в результаті цієї взаємодії S і Н2O. Отримана таким чином сірка називається "газовою". Крім «газової», як сировина може використовуватися самородна сірка.

Сірка як сировина для виробництва сірчаної кислоти має низку переваг. По-перше, вона на відміну від сірчаного колчедану, майже не містить домішок, які могли б являти собою каталітичні отрути на стадії контактного окислення діоксиду сірки, наприклад сполук миш'яку. По-друге, при її спалюванні не утворюється твердих та інших відходів, які вимагали б складування або пошуку методів їх подальшої переробки (при випалюванні колчедану на 1 т вихідного колчедану утворюється практично стільки ж твердого відходу - недогарка). По-третє, сірку значно дешевше транспортувати, ніж колчедан, оскільки це концентрована сировина.

Розглянемо "коротку" схему отримання сірчаної кислоти із сірки методом ДКДА (рис. 2).

Мал. 2. Схема виробництва сірчаної кислоти із сірки за методом подвійного контактування та подвійної абсорбції:

Пекти для спалювання сірки; 2 – котел-утилізатор; 3-економайзер 4 - пускова топка: 5. 6 - теплообмінники пускової топки. 7 – контактний апарат: 8 – теплообмінники 9 – сушильна вежа. 10, 11 - перший та другий моногідратні абсорбери. 12 – збірники кислоти: 13 – вихлопна труба.

Розплавлену сірку пропускають через сітчасті фільтри для очищення від можливих механічних домішок (сірка плавиться при температурі. трохи вище 100 ºС, тому такий спосіб її очищення найбільш простий) і направляють у піч 1, в яку як окислювач подають повітря, попередньо осушений продукційною сірчаною кислотою в сушильній вежі 9. Випалювальний газ, що виходить з печі, охолоджують в котлі-утилізаторі 2 з 1100-1200 ºС до 440-450 ºС і направляють з цією температурою, що дорівнює температурі запалювання промислових каталізаторів на основі пентоксида ванад7 .

Температурний режим, необхідний для наближення робочої лінії процесу до лінії оптимальних температур, регулюється пропусканням потоків частково вступив у реакцію випалювального газу через теплообмінники 8, де відбувається його охолодження потоками газу, що нагріваються після абсорбції (або осушеного повітря). Після третього ступеня контактування випалювальний газ охолоджують у теплообмінниках 8 і направляють у проміжний моногідратний абсорбер 10, зрошуваний циркулюючою через збірник кислоти 12 сірчаною кислотою з концентрацією, близькою до 98,3%. Після вилучення в абсорбері 10 триоксиду сірки і досягнутого внаслідок цього відхилення майже досягнутого рівноваги газ знову нагрівають до температури запалення в теплообмінниках 8 і направляють на четвертий ступінь контактування.

У цій схемі для охолодження газу після четвертого ступеня та додаткового змішування рівноваги до нього додають частину осушеного повітря. Гази, що прореагували в контактному апараті, пропускають для охолодження через економайзер 3 і направляють в заключний 11 моногідратний абсорбер 11, з якого не містять оксидів сірки гази викидають через вихлопну трубу 13 в атмосферу.

Для пуску установки (виведення її на заданий технологічний, зокрема температурний режим) передбачені пускова топка 4 і теплообмінники пускової топки 5 і 6. Ці апарати відключаються після виведення установки в робочий режим.

3 Відходи у технології сірчаної кислоти та способи їх утилізації

При виробництві сірчаної кислоти в атмосферне повітря внаслідок негерметичності обладнання та неповноти перетворення діоксиду сірки на сірчаний ангідрид викидаються значні кількості оксидів сірки. Наприклад, при одинарному контактуванні ступінь перетворення SO2 в SO3 досягає 98% і вміст діоксиду сірки в газах, що відходять, перевищує допустимі норми викиду в атмосферу в 5 і більше разів. Тому для таких систем передбачаються спеціальні установки очищення газів, що відходять. Отримання сірчаної кислоти методом подвійного контактування забезпечує конверсію до 99,8%, при цьому викиди SO2 в атмосферу знижуються в 2 - 3 рази порівняно з одностадійним контактуванням і додаткове очищення газу не потрібно. Продуктивність системи збільшується на 20-25%, підвищується коефіцієнт використання сировини.

Неорганізовані викиди азрозолей сірчаної кислоти від олеумних установок становлять від 0,5 до 5 кг/т готової продукції.

Для очищення відхідних газів сірчанокислотного виробництва найбільш широко використовуються аміачні способи: аміачно-сульфатний з отриманням товарного сульфату амонію або його розчинів і аміачно-циклічний з отриманням 100% діоксиду сірки і товарного бісульфіту амонію. Зазначені способи очищення газів дозволяють утилізувати діоксид сірки та одночасно отримати цінні продукти. Таким чином, виробництво сірчаної кислоти поступово стає безвідходним. В даний час забруднення повітря зазвичай уловлюють за допомогою одного з наступних методів:

· Модифікація технологічного процесуз метою запобігання або мінімізації утворення забруднюючого продукту.

· Встановлення нових ефективніших апаратів.

· Електрофільтри, циклони, промивні башти тощо.

· Використання хімічних чи фізичних процесів, наприклад адсорбції, абсорбції, допалювання, подвійного контактування, каталітичного знешкодження тощо.

· Конструктивні рішення, наприклад подвійні, а не одинарні затвори, закриті вентильні системи, що уловлюють викиди.

· Конструкція установки повинна забезпечувати надійну та безпечну роботу апаратів, можливість огляду та очищення, промивання, продування та ремонту, а також проведення необхідних випробувань.

· Трубопроводи, балони, цистерни забарвлюють у кольори, відповідні їх вмісту, і забезпечують написом з найменуванням речовини, що зберігається або транспортується. Для спостереження за режимом виробництва сірчаної кислоти встановлюються засоби автоматичного контролю.

При отриманні діоксиду сірки із сірчаного колчедану утворюється піритний огарок. Піритні недогарки складаються головним чином із заліза (40-63 %) з невеликими домішками сірки (1-2 %), міді (0,33-0,47 %), цинку (0,42-1,35 %), свинцю ( 0,32-0,58%), дорогоцінних (10-20 г/т) та інших металів.

Газ, що виходить з випалювальної печі, забруднений гороковим пилом та іншими домішками. Концентрація пилу в діоксиді сірки в залежності від конструкції печей, якості та ступеня помелу сировини становить від 1 до 200 г/м3. Обсяг випалювальних газів становить сотні тисяч кубометрів на добу. Перед переробкою ці гази очищають у циклонах та сухих (агаркових) електрофільтрах до залишкового вмісту пилу близько 0,1 г/м3. Пічні гази піддають додатковому очищенню шляхом послідовного промивання охолодженої 60-75% (в порожніх вежах) і 25-40% (в насадкових вежах) сірчаною кислотою з уловлюванням туману, що утворюється, в мокрих електрофільтрах. Процес додаткового очищення пічних газів від пилу супроводжується утворенням шламів, що накопичуються в апаратурі промивного відділення та мокрих електрофільтрів.

Таким чином, твердими відходами виробництва сірчаної кислоти із сірчаного колчедану є піритні недогарки, пил циклонів і сухих електрофільтрів, шлами промивних веж, що збираються у відстійниках, збірниках та холодильниках кислоти, та шлами мокрих електрофільтрів.

При випалюванні сірчаного колчедану відходи піритних недогарків становлять ~70 % від маси колчедану. На 1 т виробленої кислоти вихід недогарка в кращому випадку становить 0,55 т. Так як сировиною для отримання сірчаної кислоти поряд з сірчаним колчеданом, що видобувається спеціально для цієї мети, є відходи, що утворюються при збагаченні сульфідних руд флотаційним методом і відходи, що утворюються при збагаченні кам'яного вугілля, то розрізняють три види піритних недогарків (огарки з колчеданів, недогарки з флотаційних хвостів збагачення сульфідних руд, вуглисті недогарки), що значно відрізняються один від одного як по хімічного складутак і за фізичними характеристиками. Негарники перших двох типів відрізняються значним вмістом міді, цинку, срібла, золота та інших металів.

Утилізація піритних недогарків можлива за кількома напрямками: для вилучення кольорових металів та виробництва чавуну та сталі, в цементній та скляній промисловості, сільському господарствіта ін.

4 Гранично-допустимі концентрації газів, парів та пилу у виробництві сірчаної кислоти

Речовини	У повітрі робочої зони виробничих приміщень, мг/м3	В атмосферному повітрі населених місць
		максимальна разова, мг/м3	середньодобова, мг/м3
Мінеральний та рослинний пил, що не містить SiO2 та токсичних речовин
Миш'яковий та миш'яковистийангідриди
Миш'яковистий водень
Оксиди азоту (у перерахунку на N2O3)
Оксид вуглецю
Пил цементу, глин, мінералів та їх сумішей, що не містить вільної SiO2
Пил пентоксиду ванадію
Ртуть металева
Свинець та його неорганічні сполуки
Селен аморфний
Селянистий ангідрид
Сірчана кислота, сірчаний ангідрид
Сірчистий ангідрид
Сірководень
Фосфорний водень
Фтористий водень
Хлористий водень та соляна кислота (у перерахунку на НС1)

КОНСТРУКЦІЯ ОСНОВНОГО АПАРАТУ

В абсорберах сірчана кислота витягує з газової суміші лише триоксид сірки, решта газу, пройшовши абсорбери, видаляється в атмосферу. Зазвичай SO3 поглинається у двох послідовно з'єднаних абсорберах: у першому – олеумному та у другому – моногідратному.

Основний показник роботи абсорбційного відділення – повнота абсорбції SO3; при оптимальному режимі моногідратного абсорбера гази, що відходять, практично прозорі, в них містяться тільки сліди сірчаної кислоти. При концентрації кислоти, що зрошує моногідратний абсорбер, менше і більше 98,3% H2 SO4 утворюється туман і гази, що відходять, стають видимими. У моногідратному абсорбері туман утворюється також за підвищеної вологості газу. Зазвичай у газі після сушильних веж залишається 0,01% водяної пари. Оскільки в газі після контактного апарату міститься велика кількість SO3, то при охолодженні газу пари води повністю перетворюються на пари H2SO4, концентрація яких становить також 0,01%, або 0,437 г/м3.

Пара сірчаної кислоти конденсуються на поверхні насадки абсорбера. При дуже низькій температурі зрошувальної кислоти або при підвищеній вологості газу (зміст сірчаної кислоти в газі більше 0,437 г/м3) частина парів сірчаної кислоти конденсується в об'ємі з утворенням туману, який не осаджується в абсорберах і викидається в атмосферу.

При випуску товарної продукції як технічної контактної кислоти її зазвичай виводять із сушильних веж. Для цього в одній із сушильних веж підтримують концентрацію кислоти, яка відповідає стандартним вимогам на контактну технічну сірчану кислоту, і в міру накопичення її передають зі збірки на склад. У таких випадках в абсорбційному відділенні (де відбувається розведення) виділяється значно більше тепла, ніж під час випуску олеуму, оскільки моногідрат доводиться розбавляти водою.

1
Олеумний абсорбер

Мал. 3 Конструкція олеумного абсорбера

Сталева обичайка; 2 – люки; 3 - огорожа на кришці; 4 - труба для подачі кис-лоти; 5 - напірний бачок; 6 – тяга для підвіски плит; 7 - сталева плита зі стаканчиками для розподілу кислоти; 8 - насадка (знизу по дну ряду кілець 150x150, 120X120, 100х100, 80X80 мм, зверху 143 ряду кілець 50x50 мм); 9 - колосникові грати; 10 - стійка (залізна труба); 11 - сталева сітка з кислототривкою обмазкою: 12 - днище (кислотоупорний цегла); 13 – опорні балки; 14 – газова коробка.

На старих заводах стінки абсорбера футеровані кислототривкою цеглою, а колосникові грати змонтовані з андезитових або інших кислототривких плит. На нових контактних заводах сталеві стінки олеумного абсорбера не футеровані, колосникові грати змонтовані зі сталевих балок.

Для рівномірного розподілу кислоти по насадці абсорбера застосовуються різні пристрої та пристосування - сталеві плити, в які вставлені сталеві або порцелянові трубки, розподільні жолоби, розпилювачі та ін. Оскільки навіть для випуску всієї продукції у вигляді олеуму тільки 1/3 триоксиду сірки має поглинатися в олеумному абсорбері, поверхня зіткнення в ньому газу з олеумом, що зрошує, може бути невеликий, внаслідок чого на деяких заводах встановлюють олеумні абсорбери без насадки. Необхідна поверхня зіткнення газу з рідиною створюється шляхом розбризкування олеуму.

Розміри олеумного абсорбера та кількість олеуму, що подається на зрошення, залежить від продуктивності сірчанокислотної системи. Зазвичай на 1 т/год продукції потрібна поверхня насадки в абсорбері від 600 до 1000 м2 при швидкості газу в насадці до 1 м/сек щільності зрошення 10-12 м3/м2 перерізу олеумного абсорбера.

2 Моногідратний абсорбер

Моногідратний абсорбер зрошується 98,3%-ною сірчаною кислотою. В абсорбері кислота поглинає SО3 та концентрація її підвищується. У збірнику моногідрату кислота розбавляється водою або сушильною кислотою до початкової концентрації та через холодильник знову надходить на зрошення моногідратного абсорбера; густина зрошення становить близько 20м3/(м2*ч).

Мал. 4 Конструкція моногідратного абсорбера

Сталева обічайка: 2 - кислототривка цегла; 3 – азбест; 4 – люки; 5 – тяги для підвіски плити; 6 - напірний бачок; 7 – труба для подачі кислоти; 8 – огорожа на кришці; 9 – кришка; 10 – розподільник кислоти по плиті; 11 - оглядове вікно; 12 - насадка (знизу по два ряди кілець 150 X 150. 120х 120. 100x100 80X 80мм, вище 144 ряду кілець 60X 50 мм, зверху кільця 80Х80 мм навалом); 13 – газова коробка; 14 – сталева опорна балка; 15 - опорна конструкція з цегляними арками; 16 - цегляні колосникові грати.

На деяких установках олеумний абсорбер підключений до моногідратного абсорберу шунт. У цьому випадку газ після ангідридного холодильника поділяється на два потоки, один з яких направляється безпосередньо в моногідратний абсорбер, а другий спочатку надходить в олеумний абсорбер, а з нього моногідратний. Така схема дозволяє включати в роботу олеумний абсорбер лише у випадках, коли необхідно випускати олеум.

Пропонується інша конструкція абсорбційної вежі, яка включає в себе (рис5): футерований кислототривкою цеглою корпус (1), тангенціально виконаний вхідний патрубок для введення газової або повітряної суміші (2), викладену з кислототривкої цегли циліндричну газорозподільну решітку різної довжини для проходу газу кожному її рівні. На газорозподільних гратах викладений з кислототривкої цегли циліндричний корпус такого ж діаметра (4). Корпус вежі заповнений насадкою (5) та забезпечений кислоторозподільним пристроєм (6).

Абсорбційна вежа працює наступним чином:

Газова суміш або повітря надходить через вхідний тангенціально виконаний патрубок (2) в кільцевий простір між корпусом (1) і внутрішнім, викладеним з кислототривкої цегли, циліндричним корпусом (4) на газорозподільній решітці (3), розподіляється по всьому периметру кільцевого простору через газові канали газорозподільних ґрат на насадку абсорбційної вежі (5), на якій відбуваються теплообмінні та масообмінні процеси. Насадка зрошується концентрованою сірчаною кислотою через кислоторозподільні пристрої (6)

Для системи потужністю 120 т на добу абсорбери встановлюються діаметром 3,3 м. Розподіл зрошуючої кислоти проводиться за допомогою системи сталевих чи чавунних жолобів, розташованих під кришкою абсорбера. Висота олеумного абсорбера 12 м, а моногідратного – 13,5 м.

Схеми абсорбційних відділень на заводах мало відрізняються один від одного, подібні також технологічні режими, що застосовуються. Нижче наведено приблизні норми технологічного режиму абсорбційного відділення одному з контактних заводів:

Температура на виході з абсорбера, °С, не більше олеумного. .................................................. ................. 60

моногідратного................................................. ......................................... 60

Концентрація зрошувальної кислоти в абсорбері

в олеумному, % SO3 (своб) .......................................... ...........................20±1

в моногідратному, % H2SO4............................................. ............... 98,6±0,2

Ступінь абсорбції, %, не менше........................................... ............ 99,95

3 Технологічні характеристики абсорберів

Продуктивність заводу, т/год

H2S04 ………………………………………………………………….10

Ступінь перетворення х………………………………………………………0,98 Повнота поглинання SO3

в олеумному абсорбері y……………………………………………….0,5

загальна z ……………………………………………………………………..0,9995

Концентрація

олеуму, що зрошує олеумний абсорбер, % SО3(своб) …20

моногідрату Див, % H2SO4……………………………98

сушильної кислоти Сп, % H2SO4 ………....……………………………93

Витрата випалювального газу, м3/ч ……………………………………. 26820

в тому числі:

so2 …………………………………………………………………… 2350

О2 ...…………………………………………………………………….2220

N2 …………………………………………………………………... 21460

пари Н2О ………………………………………………………...……660

SO3 ………………………………………………………………………130

Барометричний тиск Р, Па ………………………………..1.01*105

Розрідження перед сушильною вежею Pp, Па……………………,9*103

Температура газу на вході в сушильну вежу, °С………………….32

Тиск парів води у цьому газі РН2O, Па ……………….4,75*103

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ТЕХНОЛОГІЇ СІРНОЇ КИСЛОТИ

Собівартість сірчаної кислоти істотно залежить від виду сировини, що переробляється, так як вартість сірки в різній сировині неоднакова. Наприклад, вартість 1 т сірки в колчедані вдвічі нижча, ніж у природній сірці; вартість сірки у газах металургійної промисловості взагалі не враховується.

Вплив типу сировини на собівартість позначається також у тому, що технологічна схема та її апаратурне оформлення різні під час роботи на різній сировині. Так, при використанні природної сірки відпадає необхідність промивання газу, а при спалюванні сірководню не потрібні промивання та осушення газу, завдяки чому зменшуються витрати на переробку сировини. Собівартість сірчаної кислоти залежить і багатьох інших чинників: віддаленості сірчанокислотного заводу від джерел сировини, вартості води, електроенергії та інших.

Зі збільшенням продуктивності сірчанокислотної системи собівартість продукції знижується, оскільки у своїй зменшуються амортизаційні витрати, підвищується продуктивність праці, знижуються Витрати утримання устаткування тощо. буд. Собівартість сірчаної кислоти знижується також зі збільшенням інтенсивності апаратури.

Важливим показником процесу виробництва сірчаної кислоти є вартість переробки сировини, до неї включаються всі витрати, крім вартості сировини. Вартість переробки безперервно знижується принаймні удосконалення технологічної схеми виробництва, поліпшення її апаратурного оформлення, зниження витратних коефіцієнтів, збільшення продуктивність системи тощо. буд. Вартість переробки- основний показник, характеризує технічну оснащеність і організацію виробництва.

Таблиця 8. Середні витратні коефіцієнти у виробництві контактної сірчаної кислоти залежно від виду сировини (на 1 кг H2S04)

Таблиця 9. Витратні коефіцієнти для виробництва 1 т сірчаної кислоти із чистої сірки методом ДК-ДА

ВИСНОВКИ

У цьому рефераті було розглянуто фізичні, хімічні властивості сірчаної кислоти. Вивчено основні сфери її застосування. Наведено існуючі методи одержання кислоти. Виявлено, що найбільше ефективним методомотримання сірчаної кислоти є метод подвійного контактування та подвійної абсорбції. Наведено необхідні довідкові дані. При отриманні випалювального газу шляхом спалювання сірки відпадає необхідність очищення домішок, на відміну спалювання залізного колчедана. Наразі триває розробка ефективних каталізаторів для одержання триоксиду сірки з максимальним ступенем перетворення, а також розробка установок для одержання олеуму з метою запобігання викидам, що не відповідають нормам ГДК та ПДВ. З іншого боку, незалежно від виду сировини, що містить сировину, доцільно застосовувати відходи кислотного виробництва в інших виробництвах (наприклад, недогарки колчедану в металургії). Оскільки запаси сірки і піриту вичерпуються, отримання сировини для кислоти з газів, що відходять, теж вирішує екологічну проблему. Таким чином, технологія сірчаної кислоти прагне безвідходного виробництва.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Амелін А. Р., Технологія сірчаної кислоти, 2 видавництва, М., 1983. - 360 c.

ГОСТ 2184-77 Кислота сірчана технічна. Технічні умови

ГОСТ 667-73 Кислота сірчана акумуляторна. Технічні умови

4. Мельников Є.Я, Салтанова В.П., Наумова А.М., Блінова Ж.С. Технологія неорганічних речовин та мінеральних добрив. Підручник для технікумів М.: Хімія, 1983. – 432 с.

5. Боресков Г.К. Каталіз у виробництві сірчаної кислоти М.-Л.: Держхіміздат, 1954. – 348 с.

Патент РФ №94025148/04 Добкіна Є.І.; Кузнєцова С.М.; Ларіонов А.М. Каталізатор для окислення діоксиду сірки//патент Росії №2080176, 27.05.1997

ГОСТ 444-75 Колчедан сірчаний флотаційний. Технічні умови

8. ГОСТ 127.1-93. Сірка технічна. Технічні умови

Кутєпов А.М., Бондарєва Т.І., Беренгартен М.Г. Загальна хімічна розробка. 3-тє вид. Навч. для вузів. - 3-тє вид., перероб. – М.: Академкнига, 2004. – 528 с.: іл.

10. О.А. Федяєва Промислова екологія . Конспект лекцій. – Омськ: Вид-во ОмДТУ, 2007. – 145 c.

Довідник сірчанокислотника / Під. ред. К.М. Малина. - М: Хімія, 1971.

12. Сиром'ятників В.Д. , Ігін В.В. , Філатов Ю.В., Сущев В.С. , Голоус В.І. Патент UA 2240976 Абсорбційна башта.

13. Соколовський А.А., Яшка О.В. Технологія мінеральних добрив та кислот. - М: Хімія, 1979. - 384 с.

14. Реферативний журнал "Хімія".

У місті Ревда з рейок зійшли 15 вагонів із сірчаною кислотою. Вантаж належав до Середньоуральського мідеплавильного заводу.

НП сталася на відомчих залізничних коліях у 2013-му році. Кислота розлилася на площі 1000 квадратних кілометрів.

Це свідчить про масштаби потреби промисловців у реагенті. У Середні віки, наприклад, на рік були потрібні лише десятки літрів сірчаної кислоти.

У 21-му столітті світове вироблення речовини на рік – десятки мільйонів тонн. За обсягом виробництва та застосування судять про розвиток хімічних галузей країн. Отже, реагент вартий уваги. Опис почнемо з властивостей речовини.

Властивості сірчаної кислоти

Зовні 100% сірчана кислота- Масляниста рідина. Вона безбарвна і важка, відрізняється крайньою гігроскопічністю.

Це означає, що речовина поглинає із атмосфери пари води. При цьому кислота виділяє тепло.

Тому до концентрованої форми речовини воду додають малими дозами. Влий багато і швидко, полетять бризки кислоти.

З огляду на її властивість роз'їдати матерії, в тому числі і живі тканини, ситуація небезпечна.

Концентрованою сірчаною кислотоюназивають розчин, у якому реагенту більше 40%. Такий здатний розчинити,.

Розчин сірчаної кислотидо 40% — неконцентрований, хімічно поводиться інакше. Воду в нього доливати можна досить швидко.

Паладій з не розчиняться, зате розпадуться і . А от концентрату кислоти всі три метали не підвладні.

Якщо дивитися на , сірчана кислота у розчиніреагує з активними металами, що стоять до водню.

Насичена ж речовина взаємодіє і з неактивними. Виняток – благородні метали. Чому ж концентрат не чіпає залізо, мідь?

Причина їх пасивації. Так називають процес покриття металів захисною плівкою оксидів.

Вона і перешкоджає розчиненню поверхонь, щоправда, лише у звичайних умовах. При нагріванні реакція можлива.

Розведена сірчана кислотабільше схожа на воду, ніж олія. Концентрат ж, відзначимо не тільки по тягучості та щільності, але й диму, що походить від речовини на повітрі.

На жаль, у Мертвому озері на Сицилії вміст кислоти менший за 40%. за зовнішньому виглядуводоймища не скажеш, що вона небезпечна.

Однак, з дна сочиться небезпечний реагент, що утворюється в породах земної кори. Сировиною може бути, наприклад, .

Цей мінерал ще називають сірчаним. При контакті з повітрям і водою розпадається на двох і трьох валентне залізо.

Другий продукт реакції – сірчана кислота. Формулагероїні, відповідно: - H 2 SO 3 . Нема ні специфічного кольору, ні запаху.

Опустивши, за незнанням, руку у води сицилійського озера Смерті на кілька хвилин, люди позбавляються.

Враховуючи здатність водоймища, що роз'їдає, місцеві злочинці взялися скидати в нього трупи. Кілька днів і від органіки не залишається і сліду.

Продуктом реакції сірчаної кислоти з органікою нерідко є. Реагент відщеплює від органіки воду. Ось і залишається вуглець.

У результаті паливо можна отримати з «сирої» деревини. Людські тканини – не виняток. Але це вже сюжет для фільму жахів.

Якість пального одержуваного з обробленої органіки низька. Кислота реакції є окислювачем, хоча, може бути і відновником.

В останній ролі речовина виступає, наприклад, взаємодіючи з галогенами. Це елементи 17-ої групи таблиці Менделєєва.

Всі ці речовини не є сильними відновниками. Якщо ж кислота зустрічається з такими, виступає лише ролі окислювача.

Приклад: реакція з сірководнем. А які реакції дають саму сірчану кислоту, як її видобувають та виробляють?

Видобуток сірчаної кислоти

У минулі століття реагент добували не тільки із залізної руди, яка називалася піритом, а й із залізного купоросу, а так само, галунів.

Під останнім поняттям ховаються кристалогідрати сульфатів, подвійні .

В принципі, всі перераховані мінерали є сірковмісною сировиною, тому можуть застосовуватися для виробництва сірчаної кислотита у сучасності.

Мінеральна основа буває різною, але результат її обробки один – сірчаний ангідрит із формулою SO 2 . Утворюється під час реакції з киснем. Виходить, слід спалити основу.

Отриманий ангідрит проходить абсорбцію водою. Формула реакції така: SO 2 +1/2O 2 +H 2) -àH 2 SO 4 . Як видно, у процесі бере участь кисень.

У звичайних умовах сірчистий ангідрид із ним взаємодіє повільно. Тому промисловці окислюють сировину на каталізаторах.

Спосіб називається контактним. Є ще нітрозний підхід. Це окислення оксидами.

Перші згадки про реагент та його видобуток містить працю, датовану 940-м роком.

Це записи одного з перських алхіміків на ім'я Абубекер аль-Разі. Проте, про кислі гази, одержувані шляхом прожарювання галунів, говорив і Джафар аль-Суфі.

Цей арабський алхімік жив ще у 8 столітті. Однак, судячи з записів, у чистому вигляді сірчану кислоту не отримав.

Застосування сірчаної кислоти

Понад 40% кислоти йдуть виробництва мінеральних добрив. У ході суперфосфат, сульфат амонію, амофос.

Все це комплексні підживлення, на які роблять ставки фермери та великі виробники.

До добрив додають моногідрат. Це чиста, 100% кислота. Кристалізується вже за 10 градусів Цельсія.

Якщо використовують розчин, беруть 65%. Такий, наприклад, додають суперфосфат, одержуваний з мінералу .

На виробництво лише однієї тонни добрива витрачається 600 кіло концентрату кислоти.

Близько 30% сірчаної кислоти витрачаються на очищення вуглеводнів. Реагент покращує якість мастил, гасу, парафіну.

До них примикають мінеральні олії та жири. Їх також очищають за допомогою сірчаного концентрату.

Здатність реагенту розчиняти метали застосовується під час переробки руд. Їхнє розкладання настільки ж бюджетне, як і сама кислота.

Не розчиняючи залізо, вона не розчиняє і містить його. Отже, можна використовувати апаратуру з неї, а чи не дорогих .

Підійде, так само, дешевий, теж зроблений на основі феруму. Що ж стосується металів, що добуваються за допомогою сірчаної кислоти, можна отримати ,

Здатність кислоти поглинати воду з атмосфери, робить реагент чудовим осушувачем.

Якщо впливати на повітря 95-відсотковим розчином, залишкова вологість складе всього 0,003 міліграма парів води на літр газу, що осушується. Метод застосовують у лабораторіях та на промислових виробництвах.

Варто відзначити роль як чистої речовини, а й його сполук. Вони знадобляться, переважно, в медицині.

Барієва каша, наприклад, затримує рентгенівське випромінювання. Лікарі заповнюють речовиною порожнисті органи, полегшуючи дослідження рентгенологів. Формула барієвої каші: - BaSO 4 .

Природний, до речі, теж містить сірчану кислоту, і теж потрібний медикам, але вже при фіксації переломів.

Необхідний мінерал і будівельникам, які використовують його як сполучний, скріплюючий матеріал, а так само, для декоративного оздоблення.

Ціна сірчаної кислоти

Цінана реагент – одна із причин його популярності. Кілограм технічної сірчаної кислоти можна придбати лише за 7 рублів.

Стільки за свою продукцію просять, наприклад, менеджери одного з підприємств Ростова на Дону. Розливають каністрами 37 кіло.

Це стандартний обсяг тари. Зустрічаються, як і, каністри 35 і 36 кілограмів.

Купити сірчану кислотуспеціалізованого плану, наприклад, акумуляторну, трохи дорожче.

За 36-кілограмову каністру просять, зазвичай, від 2000 рублів. Ось, до речі, ще одна галузь застосування реагенту.

Не секрет, що розведена дистильованою водою кислота – це електроліт. Він потрібний не тільки для звичайних батарейок, а й машинних акумуляторів.

Розряджаються вони, оскільки сірчана кислота витрачається, при цьому виділяється легша вода. Падає щільність електроліту, отже, та її ефективність.