Το άνυδρο θειικό οξύ είναι ένα βαρύ, άχρωμο ελαιώδες υγρό που διαλύεται στο νερό σε οποιαδήποτε αναλογία. Είναι υγροσκοπικό, μη πτητικό, άοσμο και δεν αγώγει ηλεκτρική ενέργεια. Σε θερμοκρασία 10,3 °C σκληραίνει, σχηματίζοντας κρυστάλλους παρόμοιους με τον πάγο. Το σημείο βρασμού είναι 296,2 °C· με περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας, αποσυντίθεται. Πυκνότητα 1,83 g/ml (200 °C). Αυτή είναι μια μοριακή ουσία που ανήκει σε ισχυρά διβασικά οξέα. Τα διαλύματα SO 3 σε θειικό οξύ ονομάζονται ελαιούχο και σχηματίζουν δύο ενώσεις H 2 SO 4 SO 3 και H 2 SO 4 2 SO 3. Το έλαιο περιέχει επίσης πυροθειικό οξύ, που λαμβάνεται με την αντίδραση: H 2 SO 4 + SO3 = H2S2O7.

Οι χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από αυτό
συγκέντρωση. Στα εργαστήρια και τη βιομηχανία, χρησιμοποιείται αραιωμένο και συμπυκνωμένο θειικό οξύ, αν και αυτή η διαίρεση είναι αυθαίρετη (δεν μπορεί να καθοριστεί ένα σαφές όριο μεταξύ τους).

Αλληλεπίδραση με μέταλλα.

Το αραιό θειικό οξύ αντιδρά με ορισμένα μέταλλα, όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, το μαγνήσιο, απελευθερώνοντας υδρογόνο:

Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2

Ορισμένα μέταλλα χαμηλής δράσης, όπως ο χαλκός, ο άργυρος, ο χρυσός, δεν αντιδρούν με αραιό θειικό οξύ.
Το πυκνό θειικό οξύ είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Οξειδώνει πολλά μέταλλα. Προϊόντα μείωσης οξέος
συνήθως το οξείδιο του θείου (IV), το υδρόθειο και το θείο (H 2 S και S σχηματίζεται στις αντιδράσεις του οξέος με ενεργά μέταλλα- μαγνήσιο, ασβέστιο, νάτριο, κάλιο κ.λπ.).

Παραδείγματα αντιδράσεων:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Mg + 2H 2 SO 4 = MgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O ή
4Mg + 5H 2 SO 4 = 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Το θειικό οξύ υψηλής συγκέντρωσης (σχεδόν άνυδρο) δεν αλληλεπιδρά με τον σίδηρο ως αποτέλεσμα της παθητικοποίησης του μετάλλου. Το φαινόμενο της παθητικοποίησης σχετίζεται με το σχηματισμό στην επιφάνεια του μετάλλου μιας ανθεκτικής συνεχούς μεμβράνης που αποτελείται από οξείδια ή άλλες ενώσεις, που εμποδίζει την επαφή του μετάλλου με το οξύ. Χάρη στην παθητικοποίηση, είναι δυνατή η μεταφορά και αποθήκευση συμπυκνωμένου θειικού οξέος σε χαλύβδινα δοχεία. Το πυκνό θειικό οξύ παθητικοποιεί επίσης το αλουμίνιο, το νικέλιο, το χρώμιο και το τιτάνιο.
Αλληλεπίδραση με αμέταλλα.
Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ μπορεί να οξειδώσει μη μέταλλα, για παράδειγμα:

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

Οι οξειδωτικές ιδιότητες του πυκνού θειικού οξέος μπορούν επίσης να εμφανιστούν με ορισμένες πολύπλοκες ουσίες - αναγωγικούς παράγοντες, για παράδειγμα:

2KBr + 2H 2 SO 4 = Br 2 + SO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 O

Αλληλεπίδραση με βασικά οξείδια και βάσεις.
Το θειικό οξύ εμφανίζει όλες τις τυπικές ιδιότητες των οξέων. Έτσι, αντιδρά με βασικά και αμφοτερικά οξείδια και υδροξείδια σχηματίζοντας άλατα. Ως διβασικό οξύ, το H 2 SO 4 σχηματίζει δύο τύπους αλάτων: μέτρια άλατα - θειικά και όξινα άλατα– υδροθειικά.
Παραδείγματα αντιδράσεων:

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
θειικό αλουμίνιο

2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O
θειικό κάλιο
KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O
όξινο θειικό κάλιο

Τα θειικά υδρογόνο σχηματίζονται όταν το οξύ προσλαμβάνεται σε περίσσεια. Πολλά άλατα θειικού οξέος απελευθερώνονται από διαλύματα με τη μορφή κρυσταλλικών υδριτών, για παράδειγμα: Al 2 (SO 4) 3 ∙18H 2 O, Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O

Αλληλεπίδραση με άλατα.
Με ορισμένα άλατα, το οξύ εισέρχεται σε αντιδράσεις ανταλλαγής, για παράδειγμα:

CaCO 3 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + CO 2 + H 2 O
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

Η τελευταία αντίδραση είναι ποιοτικό για το θειικό οξύκαι τα άλατά του: η παρουσία τους στο διάλυμα κρίνεται από το σχηματισμό ενός λευκού ιζήματος BaSO 4, το οποίο είναι πρακτικά αδιάλυτο σε πυκνό νιτρικό οξύ.
Αλληλεπίδραση με το νερό.
Όταν διαλύεται στο νερό, το θειικό οξύ αλληλεπιδρά ενεργά με αυτό σχηματίζοντας ένυδρα:

NH 2 O + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ nH 2 O

όπου n = 1, 2, 3, 4 και 6,5.

Λόγω της ικανότητάς του να δεσμεύει το νερό, το θειικό οξύ είναι καλό ξηραντικό.

Σχέδιο για τη χρήση θειικού οξέος

Ρύζι. Κύριες χρήσεις του θειικού οξέος

Οι κύριες μέθοδοι για την παραγωγή θειικού οξέος είναι η επαφή, χρησιμοποιώντας στερεούς καταλύτες (επαφές) και το νιτρώδες - με οξείδια του αζώτου.

Στην τεχνολογία, το θειικό οξύ ονομάζεται το μείγμα του τόσο με νερό όσο και με θειικό ανυδρίτη SO3. Αν η μοριακή αναλογία SO3:H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - διάλυμα SO3 σε θειικό οξύ (ελαίου).

• 1 Τίτλος
• 2 Φυσική και σωματική Χημικές ιδιότητες
  • 2.1 Oleum
• 3 Χημικές ιδιότητες
• 4 Εφαρμογή
• 5 Τοξικό αποτέλεσμα
• 6 Ιστορικές πληροφορίες
• 7 Πρόσθετες πληροφορίες
• 8 Παρασκευή θειικού οξέος
  • 8.1 Πρώτη μέθοδος
  • 8.2 Δεύτερη μέθοδος
• 9 Πρότυπα
• 10 Σημειώσεις
• 11 Λογοτεχνία
• 12 Σύνδεσμοι

Ονομα

ΣΕ XVIII-XIX αιώνεςΤο θείο για την πυρίτιδα παρήχθη από θειούχο πυρίτη (πυρίτη) σε εργοστάσια βιτριολίου. Το θειικό οξύ εκείνη την εποχή ονομαζόταν «έλαιο βιτριόλης» (κατά κανόνα ήταν κρυσταλλικό ένυδρο, με σύσταση που θυμίζει λάδι), προφανώς εξ ου και η προέλευση του ονόματος των αλάτων του (ή μάλλον, κρυσταλλικά ένυδρα) - βιτριόλη .

Φυσικές και φυσικοχημικές ιδιότητες

Πολύ ισχυρό οξύ, στους 18°C ​​pKa (1) = −2,8, pKa (2) = 1,92 (K2 1,2 10−2); μήκη δεσμού στο μόριο S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, γωνία HOSOH 104°, OSO 119°; βράζει, σχηματίζοντας αζεοτροπικό μείγμα (98,3% H2SO4 και 1,7% H2O με σημείο βρασμού 338,8 °C). Το θειικό οξύ που αντιστοιχεί σε 100% περιεκτικότητα σε H2SO4 έχει την ακόλουθη σύνθεση (%): H2SO4 99,5, HSO4− - 0,18, H3SO4+ - 0,14, H3O+ - 0,09, H2S2O7 - 0,04, HS2O7- - 0,05. Αναμειγνύεται με νερό και SO3, σε όλες τις αναλογίες. Σε υδατικά διαλύματα, το θειικό οξύ διασπάται σχεδόν πλήρως σε H3O+, HSO3+ και 2HSO4−. Σχηματίζει υδρίτες H2SO4 nH2O, όπου n = 1, 2, 3, 4 και 6,5.

Ελαιο

Κύριο άρθρο: Ελαιο

Τα διαλύματα του θειικού ανυδρίτη SO3 σε θειικό οξύ ονομάζονται ελαιούχο, σχηματίζουν δύο ενώσεις H2SO4 SO3 και H2SO4 2SO3.

Το ελαιόλαδο περιέχει επίσης πυροθειικά οξέα, που λαμβάνονται από τις αντιδράσεις:

Το σημείο βρασμού των υδατικών διαλυμάτων θειικού οξέος αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσής του και φτάνει στο μέγιστο σε περιεκτικότητα 98,3% H2SO4.

Ιδιότητες υδατικών διαλυμάτων θειικού οξέος και ελαίου

Περιεκτικότητα % κατά βάρος		Πυκνότητα στους 20 ℃, g/cm³	Σημείο τήξης, ℃	Σημείο βρασμού, ℃
H2SO4	SO3 (δωρεάν)
10	-	1,0661	−5,5	102,0
20	-	1,1394	−19,0	104,4
40	-	1,3028	−65,2	113,9
60	-	1,4983	−25,8	141,8
80	-	1,7272	−3,0	210,2
98	-	1,8365	0,1	332,4
100	-	1,8305	10,4	296,2
104,5	20	1,8968	−11,0	166,6
109	40	1,9611	33,3	100,6
113,5	60	2,0012	7,1	69,8
118,0	80	1,9947	16,9	55,0
122,5	100	1,9203	16,8	44,7

Το σημείο βρασμού του ελαίου μειώνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε SO3. Καθώς η συγκέντρωση των υδατικών διαλυμάτων του θειικού οξέος αυξάνεται, η συνολική τάση ατμών πάνω από τα διαλύματα μειώνεται και φτάνει στο ελάχιστο σε περιεκτικότητα 98,3% H2SO4. Καθώς η συγκέντρωση του SO3 στο ελαιόλαδο αυξάνεται, η συνολική τάση ατμών πάνω από αυτό αυξάνεται. Πίεση ατμού πάνω υδατικά διαλύματαΤο θειικό οξύ και το ελαιούχο μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας την εξίσωση:

οι τιμές των συντελεστών Α και εξαρτώνται από τη συγκέντρωση του θειικού οξέος. Ο ατμός πάνω από υδατικά διαλύματα θειικού οξέος αποτελείται από ένα μείγμα υδρατμών, H2SO4 και SO3, και η σύνθεση του ατμού διαφέρει από τη σύνθεση του υγρού σε όλες τις συγκεντρώσεις θειικού οξέος, εκτός από το αντίστοιχο αζεοτροπικό μείγμα.

Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διάσταση αυξάνεται:

Εξίσωση για την εξάρτηση από τη θερμοκρασία της σταθεράς ισορροπίας:

Σε κανονική πίεση, βαθμός διάστασης: 10-5 (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K).

Η πυκνότητα του 100% θειικού οξέος μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση:

Με την αύξηση της συγκέντρωσης των διαλυμάτων θειικού οξέος, η θερμοχωρητικότητα τους μειώνεται και φτάνει στο ελάχιστο για 100% θειικό οξύ· η θερμοχωρητικότητα του ελαίου αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε SO3.

Με την αύξηση της συγκέντρωσης και τη μείωση της θερμοκρασίας, η θερμική αγωγιμότητα λ μειώνεται:

όπου C είναι η συγκέντρωση του θειικού οξέος, σε%.

Το έλαιο H2SO4·SO3 έχει το μέγιστο ιξώδες· με την αύξηση της θερμοκρασίας, το η μειώνεται. Ηλεκτρική αντίστασηΤο θειικό οξύ είναι ελάχιστο σε συγκέντρωση SO3 και 92% H2SO4 και μέγιστο σε συγκέντρωση 84 και 99,8% H2SO4. Για το ελαιόλαδο, το ελάχιστο ρ είναι σε συγκέντρωση 10% SO3. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, το ρ του θειικού οξέος αυξάνεται. Διηλεκτρική σταθερά 100% θειικού οξέος 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); κρυοσκοπική σταθερά 6,12, βουλλιοσκοπική σταθερά 5,33; ο συντελεστής διάχυσης των ατμών θειικού οξέος στον αέρα ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία. D = 1,67·10-5T3/2 cm2/s.

Χημικές ιδιότητες

Το θειικό οξύ σε συμπυκνωμένη μορφή όταν θερμαίνεται είναι ένας αρκετά ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. οξειδώνει το HI και εν μέρει το HBr σε ελεύθερα αλογόνα, τον άνθρακα σε CO2, το θείο σε SO2, οξειδώνει πολλά μέταλλα (Cu, Hg, με εξαίρεση τον χρυσό και την πλατίνα). Σε αυτή την περίπτωση, το πυκνό θειικό οξύ ανάγεται σε SO2, για παράδειγμα:

Οι πιο ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες μειώνουν το πυκνό θειικό οξύ σε S και H2S. Το πυκνό θειικό οξύ απορροφά τους υδρατμούς, επομένως χρησιμοποιείται για την ξήρανση αερίων, υγρών και στερεών, για παράδειγμα σε ξηραντήρες. Ωστόσο, το συμπυκνωμένο H2SO4 ανάγεται μερικώς από το υδρογόνο, γι' αυτό και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ξήρανση. Διάσπαση νερού από ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣκαι αφήνοντας πίσω μαύρο άνθρακα (κάρβουνο), συμπυκνωμένο θειικό οξύ προκαλεί απανθράκωση του ξύλου, της ζάχαρης και άλλων ουσιών.

Το αραιό H2SO4 αλληλεπιδρά με όλα τα μέταλλα που βρίσκονται στην ηλεκτροχημική σειρά τάσης στα αριστερά του υδρογόνου με την απελευθέρωσή του, για παράδειγμα:

Οι οξειδωτικές ιδιότητες του αραιού H2SO4 δεν είναι χαρακτηριστικές. Το θειικό οξύ σχηματίζει δύο σειρές αλάτων: μέτρια - θειικά και όξινα - υδροθειικά, καθώς και εστέρες. Το υπεροξομονοθειικό οξύ (ή καρο οξύ) H2SO5 και το υπεροξοδιθειικό οξύ H2S2O8 είναι γνωστά.

Το θειικό οξύ αντιδρά επίσης με βασικά οξείδια, σχηματίζοντας θειικό άλας και νερό:

Στις μεταλλουργικές μονάδες, χρησιμοποιείται διάλυμα θειικού οξέος για την αφαίρεση στρώματος οξειδίου μετάλλου από την επιφάνεια μεταλλικών προϊόντων που υπόκεινται σε υψηλή θερμότητα κατά τη διαδικασία κατασκευής. Έτσι, το οξείδιο του σιδήρου απομακρύνεται από την επιφάνεια του λαμαρίνας με τη δράση ενός θερμαινόμενου διαλύματος θειικού οξέος:

Μια ποιοτική αντίδραση στο θειικό οξύ και τα διαλυτά άλατά του είναι η αλληλεπίδρασή τους με διαλυτά άλαταβάριο, το οποίο σχηματίζει ένα λευκό ίζημα θειικού βαρίου, αδιάλυτο σε νερό και οξέα, για παράδειγμα:

Εφαρμογή

Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται:

• στην επεξεργασία μεταλλευμάτων, ιδιαίτερα στην εξόρυξη σπάνιων στοιχείων, συμπ. ουράνιο, ιρίδιο, ζιρκόνιο, όσμιο κ.λπ.
• στην παραγωγή ορυκτών λιπασμάτων·
• ως ηλεκτρολύτης σε μπαταρίες μολύβδου.
• για τη λήψη διαφόρων ορυκτών οξέων και αλάτων.
• στην παραγωγή χημικών ινών, βαφών, καπνού και εκρηκτικά;
• στις βιομηχανίες πετρελαίου, μεταλλουργίας, κλωστοϋφαντουργίας, δέρματος και άλλων.
• V Βιομηχανία τροφίμων- καταχωρημένο ως πρόσθετο τροφίμων Ε513(γαλακτωματοποιητής);
• στη βιομηχανική οργανική σύνθεση σε αντιδράσεις:
  • αφυδάτωση (παραγωγή διαιθυλαιθέρα, εστέρες).
  • ενυδάτωση (αιθανόλη από αιθυλένιο).
  • σουλφονίωση (συνθετικά απορρυπαντικά και ενδιάμεσα στην παραγωγή βαφών).
  • αλκυλίωση (παραγωγή ισοοκτανίου, πολυαιθυλενογλυκόλης, καπρολακτάμης) κ.λπ.
  • Για την αποκατάσταση ρητινών σε φίλτρα στην παραγωγή απεσταγμένου νερού.

Η παγκόσμια παραγωγή θειικού οξέος είναι περίπου. 160 εκατομμύρια τόνους ετησίως. Ο μεγαλύτερος καταναλωτής θειικού οξέος είναι η παραγωγή ορυκτών λιπασμάτων. Τα λιπάσματα φωσφόρου P2O5 καταναλώνουν 2,2-3,4 φορές περισσότερη μάζα θειικού οξέος και το (NH4)2SO4 θειικό οξύ καταναλώνει το 75% της μάζας του καταναλωμένου (NH4)2SO4. Ως εκ τούτου, τείνουν να κατασκευάζουν εργοστάσια θειικού οξέος σε συνδυασμό με εργοστάσια για την παραγωγή ορυκτών λιπασμάτων.

Τοξικό αποτέλεσμα

Το θειικό οξύ και το ελαιούχο είναι πολύ διαβρωτικές ουσίες. Επηρεάζουν το δέρμα, τους βλεννογόνους και την αναπνευστική οδό (προκαλούν χημικά εγκαύματα). Κατά την εισπνοή ατμών αυτών των ουσιών, προκαλούν δυσκολία στην αναπνοή, βήχα και συχνά λαρυγγίτιδα, τραχειίτιδα, βρογχίτιδα κ.λπ. Η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση αερολύματος θειικού οξέος στον αέρα της περιοχής εργασίας είναι 1,0 mg/m³, σε ατμοσφαιρικός αέρας 0,3 mg/m³ (μέγιστο εφάπαξ) και 0,1 mg/m³ (μέσος όρος ημερησίως). Η επιβλαβής συγκέντρωση ατμού θειικού οξέος είναι 0,008 mg/l (έκθεση 60 λεπτά), θανατηφόρα 0,18 mg/l (60 λεπτά). Κατηγορία κινδύνου II. Ένα αεροζόλ θειικού οξέος μπορεί να σχηματιστεί στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα των εκπομπών από χημικές και μεταλλουργικές βιομηχανίες που περιέχουν οξείδια S και να πέσει με τη μορφή όξινης βροχής.

Ιστορικές πληροφορίες

Το θειικό οξύ είναι γνωστό από την αρχαιότητα, το οποίο εμφανίζεται στη φύση σε ελεύθερη μορφή, για παράδειγμα, με τη μορφή λιμνών κοντά σε ηφαίστεια. Ίσως η πρώτη αναφορά όξινων αερίων που παράγονται από την πύρωση της στυπτηρίας ή του θειικού σιδήρου της «πράσινης πέτρας» βρίσκεται σε γραπτά που αποδίδονται στον Άραβα αλχημιστή Jabir ibn Hayyan.

Τον 9ο αιώνα, ο Πέρσης αλχημιστής Ar-Razi, φρύνωντας ένα μείγμα θειικού σιδήρου και χαλκού (FeSO4 7H2O και CuSO4 5H2O), έλαβε επίσης ένα διάλυμα θειικού οξέος. Αυτή η μέθοδος βελτιώθηκε από τον Ευρωπαίο αλχημιστή Albert Magnus, ο οποίος έζησε τον 13ο αιώνα.

Σχέδιο για την παραγωγή θειικού οξέος από θειικό σίδηρο - θερμική αποσύνθεση θειικού σιδήρου (II) ακολουθούμενη από ψύξη του μείγματος

Μόριο θειικού οξέος Dalton

1. 2FeSO4+7H2O→Fe2O3+SO2+H2O+O2
2. SO2+H2O+1/2O2 ⇆ H2SO4

Τα έργα του αλχημιστή Βαλεντίν (13ος αιώνας) περιγράφουν μια μέθοδο παραγωγής θειικού οξέος με απορρόφηση αερίου (θειικός ανυδρίτης) που απελευθερώνεται από την καύση ενός μείγματος σκόνης θείου και νιτρικών αλάτων με νερό. Στη συνέχεια, αυτή η μέθοδος αποτέλεσε τη βάση του λεγόμενου. Μέθοδος «θαλάμου», που πραγματοποιείται σε μικρούς θαλάμους επενδεδυμένους με μόλυβδο, ο οποίος δεν διαλύεται σε θειικό οξύ. Στην ΕΣΣΔ, αυτή η μέθοδος υπήρχε μέχρι το 1955.

Οι αλχημιστές του 15ου αιώνα γνώριζαν επίσης μια μέθοδο για την παραγωγή θειικού οξέος από πυρίτη - θεοπυρίτη, μια φθηνότερη και πιο κοινή πρώτη ύλη από το θείο. Το θειικό οξύ παράγεται με αυτόν τον τρόπο εδώ και 300 χρόνια, σε μικρές ποσότητες σε γυάλινους αποστακτήρες. Στη συνέχεια, σε σχέση με την ανάπτυξη της κατάλυσης, αυτή η μέθοδος αντικατέστησε τη μέθοδο θαλάμου για τη σύνθεση θειικού οξέος. Επί του παρόντος, το θειικό οξύ παράγεται από την καταλυτική οξείδωση (σε V2O5) του οξειδίου του θείου (IV) σε οξείδιο του θείου (VI) και την επακόλουθη διάλυση του οξειδίου του θείου (VI) σε θειικό οξύ 70% για να σχηματιστεί ελαίο.

Στη Ρωσία, η παραγωγή θειικού οξέος οργανώθηκε για πρώτη φορά το 1805 κοντά στη Μόσχα στην περιοχή Zvenigorod. Το 1913, η Ρωσία κατέλαβε την 13η θέση στον κόσμο στην παραγωγή θειικού οξέος.

Επιπλέον πληροφορίες

Μικροσκοπικά σταγονίδια θειικού οξέος μπορούν να σχηματιστούν στα μεσαία και ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας ως αποτέλεσμα της αντίδρασης υδρατμών και ηφαιστειακής τέφρας που περιέχει μεγάλες ποσότητες θείου. Το προκύπτον εναιώρημα, λόγω του υψηλού albedo των νεφών θειικού οξέος, καθιστά δύσκολο το ηλιακό φως να φτάσει στην επιφάνεια του πλανήτη. Ως εκ τούτου (και επίσης ως αποτέλεσμα του μεγάλου αριθμού μικροσκοπικών σωματιδίων ηφαιστειακής τέφρας στην ανώτερη ατμόσφαιρα, τα οποία επίσης εμποδίζουν την πρόσβαση στο ηλιακό φως στον πλανήτη), μπορεί να συμβούν σημαντικές κλιματικές αλλαγές μετά από ιδιαίτερα ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις. Για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα της έκρηξης του ηφαιστείου Ksudach (Χερσόνησος Kamchatka, 1907), μια αυξημένη συγκέντρωση σκόνης στην ατμόσφαιρα παρέμεινε για περίπου 2 χρόνια και παρατηρήθηκαν χαρακτηριστικά νυχτερινά νέφη θειικού οξέος ακόμη και στο Παρίσι. Η έκρηξη του όρους Pinatubo το 1991, η οποία απελευθέρωσε 3.107 τόνους θείου στην ατμόσφαιρα, είχε ως αποτέλεσμα το 1992 και το 1993 να είναι σημαντικά ψυχρότερο από το 1991 και το 1994.

Παρασκευή θειικού οξέος

Κύριο άρθρο: Παραγωγή θειικού οξέος

Πρώτος τρόπος

Δεύτερος τρόπος

Σε εκείνες τις σπάνιες περιπτώσεις που το υδρόθειο (H2S) εκτοπίζει το θειικό (SO4-) από ένα άλας (με μέταλλα Cu, Ag, Pb, Hg), το παραπροϊόν είναι το θειικό οξύ.

Τα σουλφίδια αυτών των μετάλλων έχουν την υψηλότερη αντοχή, καθώς και ένα χαρακτηριστικό μαύρο χρώμα.

Πρότυπα

• Τεχνικό θειικό οξύ GOST 2184-77
• Μπαταρία θειικό οξύ. Τεχνικές προδιαγραφές GOST 667-73
• Θειικό οξύ ειδικής καθαρότητας. Τεχνικές προδιαγραφές GOST 1422-78
• Αντιδραστήρια. Θειικό οξύ. Τεχνικές προδιαγραφές GOST 4204-77

Σημειώσεις

1. Ushakova N. N., Figurnovsky N. A. Vasily Mikhailovich Severgin: (1765-1826) / Εκδ. I. I. Shafranovsky. Μ.: Nauka, 1981. Σ. 59.
2. 1 2 3 Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 91. Χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος // Ανόργανη χημεία: Διδακτικό βιβλίο για τις τάξεις 7-8 Λύκειο. - 18η έκδ. - Μ.: Εκπαίδευση, 1987. - Σ. 209-211. - 240 δευτ. - 1.630.000 αντίτυπα.
3. Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 92. Ποιοτική αντίδραση στο θειικό οξύ και τα άλατά του // Ανόργανη χημεία: Σχολικό βιβλίο για τις τάξεις 7-8 της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. - 18η έκδ. - Μ.: Εκπαίδευση, 1987. - Σ. 212. - 240 σελ. - 1.630.000 αντίτυπα.
4. Ο καλλιτεχνικός διευθυντής του θεάτρου Μπολσόι, Σεργκέι Φιλίν, είχε πιτσιλιστεί θειικό οξύ στο πρόσωπό του
5. Epstein, 1979, σελ. 40
6. Epstein, 1979, σελ. 41
7. δείτε το άρθρο «Ηφαίστεια και κλίμα» (ρωσικά)
8. Ρωσικό αρχιπέλαγος - Η ανθρωπότητα φταίει για την παγκόσμια κλιματική αλλαγή; (Ρωσική)

Βιβλιογραφία

• Handbook of sulfuric acid, ed. Κ. Μ. Μαλίνα, 2η έκδ., Μ., 1971
• Epshtein D. A. Γενικός χημική τεχνολογία. - Μ.: Χημεία, 1979. - 312 σελ.

Συνδέσεις

• Άρθρο «Θιικό οξύ» (Χημική Εγκυκλοπαίδεια)
• Πυκνότητα και τιμή pH θειικού οξέος στους t=20 °C

Θειικά

Αλουμίνιο (KAl(SO4)2 12H2O) Θειικό αργίλιο αμμώνιο ((NH4)Al(SO4)2) Θειικό σίδηρο αμμώνιο (NH4Fe(SO4)2) Θειικό αμμώνιο σίδηρο(II) (22) Θειικό αμμώνιο σίδηρο(III) (NH4Fe( SO4)2) Θειικό αμμώνιο (IV) δημητρίου ((NH4)4Ce(SO4)4) Επταένυδρο θειικό μαγνήσιο (MgSO4) όξινο θειικό αμμώνιο ((NH4)HSO4) όξινο θειικό κάλιο (KHSO4) όξινο θειικό νάτριο (διθειικό νάτριο (NaHSO4) K2S2O7) Δισθειικό νάτριο (Na2S2O7) Βασικός θειικός σίδηρος(III) ((ΟΗ)2) Στυπτηρία Βιτρίλιο Θειικό οξείδιο του τιτανίου (TiOSO4) Ελαίο (H2SO4 xSO3) Πυροθειικό οξύ (H2S2O7) (H2SO4) Ακτινικό (H2SO4) Ακτινικό(Ι) Tuttonium(I) SO4)3) Θειικό αργίλιο (Al2(SO4)3) Θειικό αργίλιο (NaAl(SO4)2) Θειικό αμμώνιο ((NH4)2SO4) Θειικό βάριο (BaSO4) Θειικό βηρύλλιο (BeSO4) θειικό βαναδύλιο (VOSO4) θειικό βανάδιο ( III) (V2(SO4)3) Θειικό βισμούθιο (Bi2(SO4)3) Θειικό υδροξυαμμώνιο ((NH3OH)2SO4) Θειικό σίδηρο(II) (FeSO4) Θειικό σίδηρο(III) (Fe2(SO4)3) Θειικό ίνδιο(III) (In2(SO4)3) Θειικό ιρίδιο (III) (Ir2(SO4)3) Θειικό κάδμιο (CdSO4) Θειικό κάλιο (K2SO4) Θειικό ασβέστιο (CaSO4) Θειικό κοβάλτιο (II) (CoSO4) Θειικό κοβάλτιο (III) (Co2 ( SO4)3) Θειικό λίθιο (Li2SO4) Θειικό μαγνήσιο (MgSO4) θειικό μαγγάνιο (II) (MnSO4) θειικό μαγγάνιο (III) (Mn2(SO4)3) θειικός χαλκός (I) (Cu2SO4) θειικός χαλκός (II) (CuSO4) Θειικό νάτριο (Na2SO4) Θειικό νικέλιο (II) (NiSO4) Θειικός κασσίτερος (II) (SnSO4) Θειικό πρασεοδύμιο (Pr2(SO4)3) Θειικός υδράργυρος (I) (Hg2SO4) Θειικός υδράργυρος (II) θειικός (HgSO4) Θειικός μόλυβδος (II) ) (PbSO4) Θειικός άργυρος (Ag2SO4) Θειικό στρόντιο (SrSO4) Θειικό αντιμόνιο (Sb2(SO4)3) θειικό θάλλιο (I) (Tl2SO4) θειικό θάλλιο (III) θειικό (Tl2(SO4)3) θειικό χαλκό (II) τετρααμίνη Cu(NH3)4SO4) Θειικό τιτάνιο (III) (Ti2(SO4)3) Θειικό τιτάνιο(IV) (Ti(SO4)2) Θειικό ουράνιο (U(SO4)2) Θειικό ουρανύλιο (UO2SO4) Θειικό χρώμιο(III) ( Cr2(SO4)3) Χρώμιο(III)-θειικό κάλιο (KCr(SO4)2) Θειικό καίσιο (Cs2SO4) Θειικό δημήτριο(IV) (Ce(SO4)2) Θειικός ψευδάργυρος (ZnSO4) Θειικό ζιρκόνιο (Zr(SO4)2 )

θειικό οξύ, θειικό οξύ Wikipedia, υδρόλυση θειικού οξέος, θειικό οξύ την επίδρασή του 1, κατηγορία κινδύνου θειικού οξέος, αγορά θειικού οξέος στην Ουκρανία, εφαρμογή θειικού οξέος, θειικό οξύ διαβρώνεται, θειικό οξύ με νερό, τύπος θειικού οξέος

Πληροφορίες για το θειικό οξύ

Το τριοξείδιο του θείου εμφανίζεται συνήθως ως άχρωμο υγρό. Μπορεί επίσης να υπάρχει με τη μορφή πάγου, ινωδών κρυστάλλων ή αερίου. Όταν το τριοξείδιο του θείου εκτίθεται στον αέρα, αρχίζει να απελευθερώνεται λευκός καπνός. Είναι συστατικό μιας τέτοιας χημικά δραστικής ουσίας όπως το συμπυκνωμένο θειικό οξύ. Είναι ένα διαυγές, άχρωμο, λιπαρό και πολύ επιθετικό υγρό. Χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπασμάτων, εκρηκτικών, άλλων οξέων, στη βιομηχανία πετρελαίου και σε μπαταρίες μολύβδου-οξέος στα αυτοκίνητα.

Συμπυκνωμένο θειικό οξύ: ιδιότητες

Το θειικό οξύ είναι εξαιρετικά διαλυτό στο νερό, έχει διαβρωτικό αποτέλεσμα σε μέταλλα και υφάσματα και κατά την επαφή απανθρακώνει το ξύλο και τα περισσότερα άλλα υλικά. οργανική ύλη. Δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία από την εισπνοή μπορεί να προκύψουν ως αποτέλεσμα μακροχρόνιας έκθεσης σε χαμηλές συγκεντρώσεις της ουσίας ή βραχυπρόθεσμης έκθεσης σε υψηλές συγκεντρώσεις.

Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ χρησιμοποιείται για την παρασκευή λιπασμάτων και άλλων χημικών ουσιών, στη διύλιση πετρελαίου, στην παραγωγή σιδήρου και χάλυβα και για πολλούς άλλους σκοπούς. Επειδή έχει αρκετά υψηλό σημείο βρασμού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να απελευθερώσει περισσότερα πτητικά οξέα από τα άλατά τους. Το πυκνό θειικό οξύ έχει ισχυρή υγροσκοπική ιδιότητα. Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως ξηραντικός παράγοντας για αφυδάτωση (αφαίρεση νερού χημική μέθοδος) πολλές ενώσεις, όπως οι υδατάνθρακες.

Αντιδράσεις θειικού οξέος

Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ αντιδρά με τη ζάχαρη με ασυνήθιστο τρόπο, αφήνοντας πίσω του μια εύθραυστη, σπογγώδη μαύρη μάζα άνθρακα. Παρόμοια αντίδραση παρατηρείται όταν εκτίθεται σε δέρμα, κυτταρίνη και άλλες φυτικές και ζωικές ίνες. Όταν το συμπυκνωμένο οξύ αναμιγνύεται με νερό, παράγει ένας μεγάλος αριθμός απόαρκετή θερμότητα για στιγμιαίο βράσιμο. Για να αραιωθεί, θα πρέπει να προστεθεί αργά σε κρύο νερό με συνεχή ανάδευση για να περιοριστεί η συσσώρευση θερμότητας. Το θειικό οξύ αντιδρά με το υγρό, σχηματίζοντας υδρίτες με έντονες ιδιότητες.

φυσικά χαρακτηριστικά

Ένα άχρωμο και άοσμο υγρό σε αραιωμένο διάλυμα έχει ξινή γεύση. Το θειικό οξύ είναι εξαιρετικά επιθετικό όταν εκτίθεται στο δέρμα και σε όλους τους ιστούς του σώματος, προκαλώντας σοβαρά εγκαύματα σε άμεση επαφή. Στην καθαρή του μορφή, το H 2 SO4 δεν είναι αγωγός του ηλεκτρισμού, αλλά η κατάσταση αλλάζει προς την αντίθετη κατεύθυνση με την προσθήκη νερού.

Μερικές ιδιότητες είναι ότι το μοριακό βάρος είναι 98,08. Το σημείο βρασμού είναι 327 βαθμοί Κελσίου, το σημείο τήξης είναι -2 βαθμοί Κελσίου. Το θειικό οξύ είναι ένα ισχυρό ανόργανο οξύ και ένα από τα κύρια προϊόντα της χημικής βιομηχανίας λόγω των ευρειών εμπορικών του εφαρμογών. Σχηματίζεται φυσικά από την οξείδωση θειούχων υλικών όπως ο θειούχος σίδηρος.

Οι χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος (H 2 SO4) εκδηλώνονται σε διάφορες χημικές αντιδράσεις:

1. Όταν αλληλεπιδρούν με αλκάλια, σχηματίζονται δύο σειρές αλάτων, συμπεριλαμβανομένων των θειικών.
2. Αντιδρά με ανθρακικά και διττανθρακικά άλατα σχηματίζοντας άλατα και διοξείδιο του άνθρακα (CO 2).
3. Επηρεάζει διαφορετικά τα μέταλλα, ανάλογα με τη θερμοκρασία και τον βαθμό αραίωσης. Το κρύο και αραιό απελευθερώνει υδρογόνο, το ζεστό και συμπυκνωμένο απελευθερώνει εκπομπές SO 2.
4. Ένα διάλυμα H 2 SO4 (πυκνό θειικό οξύ) αποσυντίθεται σε τριοξείδιο του θείου (SO 3) και νερό (H 2 O) όταν βράσει. Οι χημικές ιδιότητες περιλαμβάνουν επίσης το ρόλο ενός ισχυρού οξειδωτικού παράγοντα.

Κίνδυνος πυρκαγιάς

Το θειικό οξύ έχει υψηλή αντιδραστικότηταστην ανάφλεξη των λεπτώς διασκορπισμένων εύφλεκτων υλικών κατά την επαφή. Όταν θερμαίνεται, αρχίζουν να απελευθερώνονται πολύ τοξικά αέρια. Είναι εκρηκτικό και ασυμβίβαστο με μεγάλο αριθμό ουσιών. Σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, αρκετά επιθετικό χημικές αλλαγέςκαι παραμορφώσεις. Μπορεί να αντιδράσει βίαια με νερό και άλλα υγρά, προκαλώντας πιτσίλισμα.

Κίνδυνος υγείας

Το θειικό οξύ διαβρώνει όλους τους ιστούς του σώματος. Η εισπνοή ατμών μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη στους πνεύμονες. Η βλάβη στη βλεννογόνο μεμβράνη των ματιών μπορεί να οδηγήσει σε πλήρη απώλεια της όρασης. Η επαφή με το δέρμα μπορεί να προκαλέσει σοβαρή νέκρωση. Ακόμη και μερικές σταγόνες μπορεί να είναι θανατηφόρες εάν το οξύ αποκτήσει πρόσβαση στην τραχεία. Η χρόνια έκθεση μπορεί να προκαλέσει τραχειοβρογχίτιδα, στοματίτιδα, επιπεφυκίτιδα, γαστρίτιδα. Μπορεί να εμφανιστεί γαστρική διάτρηση και περιτονίτιδα, συνοδευόμενη από κυκλοφορική κατάρρευση. Το θειικό οξύ είναι πολύ καυστικό και ο χειρισμός του πρέπει να γίνεται με εξαιρετική προσοχή. Τα σημεία και τα συμπτώματα της έκθεσης μπορεί να είναι σοβαρά και περιλαμβάνουν σάλια, υπερβολική δίψα, δυσκολία στην κατάποση, πόνο, σοκ και εγκαύματα. Ο εμετός είναι συνήθως το χρώμα του αλεσμένου καφέ. Η οξεία έκθεση με εισπνοή μπορεί να οδηγήσει σε φτάρνισμα, βραχνάδα, πνιγμό, λαρυγγίτιδα, δύσπνοια, ερεθισμό των αεραγωγών και πόνο στο στήθος. Μπορεί επίσης να εμφανιστεί αιμορραγία από τη μύτη και τα ούλα, πνευμονικό οίδημα, χρόνια βρογχίτιδα και πνευμονία. Η έκθεση του δέρματος μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά επώδυνα εγκαύματα και δερματίτιδα.

Πρώτες βοήθειες

1. Τοποθετήστε τα θύματα στον καθαρό αέρα. Το προσωπικό των υπηρεσιών έκτακτης ανάγκης θα πρέπει να αποφεύγει την έκθεση σε θειικό οξύ.
2. Αξιολογήστε τα ζωτικά σημεία, συμπεριλαμβανομένων των σφυγμών και του αναπνευστικού ρυθμού. Εάν δεν ανιχνευτεί σφυγμός, εκτελέστε μέτρα ανάνηψης ανάλογα με τους πρόσθετους τραυματισμούς που λάβατε. Εάν η αναπνοή είναι δύσκολη, παρέχετε αναπνευστική υποστήριξη.
3. Αφαιρέστε τα λερωμένα ρούχα το συντομότερο δυνατό.
4. Σε περίπτωση επαφής με τα μάτια ξεπλύνετε ζεστό νερόγια τουλάχιστον 15 λεπτά, στο δέρμα - πλύνετε με σαπούνι και νερό.
5. Εάν εισπνέετε τοξικές αναθυμιάσεις, θα πρέπει να ξεπλύνετε το στόμα σας με άφθονο νερό, δεν πρέπει να πίνετε ή να προκαλέσετε εμετό.
6. Μεταφορά θυμάτων σε ιατρικό κέντρο.

Στο συμπυκνωμένο θειικό οξύ, ο οξειδωτικός παράγοντας δεν είναι το κατιόν υδρογόνου, αλλά ένας ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας - το θειικό ιόν, το οποίο στο αραιό θειικό οξύ δεν εκδηλώνεται ως οξειδωτικός παράγοντας λόγω ισχυρής ενυδάτωσης και, κατά συνέπεια, χαμηλής κινητικότητας .

Το H 2 SO 4 (συμπ.) οξειδώνει όλα τα μέταλλα στο εύρος των τυπικών δυναμικών ηλεκτροδίων μέχρι και τον ασήμι.

S 6+ (SO 4 2-) + ne  S 2- (H 2 S), S o (S), S 4+ (SO 2)

Οι ακόλουθες ημι-αντιδράσεις ιοντικής-ηλεκτρονικής ισορροπίας αντιστοιχούν σε αυτές τις διαδικασίες αναγωγής θειικού οξέος:

SO 4 2- + 4H + +2e ↔ SO 2 + 2H 2 O E o = +0,17B

SO 4 2- + 10H + +8e ↔ H 2 S + 4H 2 O E o = +0,31B

SO 4 2- + 8H + +6e ↔ S + 4H 2 O E o = +0,36B

Είναι λάθος να χρησιμοποιείτε αυτές τις τιμές OVPOT, γιατί η συγκέντρωση του θειικού οξέος υπερβαίνει σημαντικά το 1mol/l

Σχηματικό διάγραμμα των αντιδράσεων οξείδωσης των μετάλλων σε συμπ. Το H 2 SO 4 μπορεί να γραφτεί ως:

Me + H 2 SO 4 (συγκ.) = Me x (SO 4) y + H 2 O + (H 2 S, S, SO 2)

H 2 μικρόΚαιμικρόαπελευθερώνονται στην περίπτωση ενεργών μετάλλων μέχρι και ψευδάργυρου (Ε Ο meh  μι Ο Zn ).

ΕΤΣΙ 2 που απελευθερώνεται κατά την αλληλεπίδραση των μετάλλων που αναφέρονται στον πίνακα SEP παρακάτω ψευδάργυρος (Ε Ο meh  μι Ο Zn ).

Πρέπει να θυμόμαστε ότι κατά την αλλαγή των συνθηκών αντίδρασης, μπορούν να ληφθούν διαφορετικά προϊόντα για το ίδιο μέταλλο, επομένως το προτεινόμενο σχήμα είναι σε κάποιο βαθμό υπό όρους. Για παράδειγμα, κατά την παρατεταμένη θέρμανση, η αλληλεπίδραση του αλουμινίου με συζ. Το θειικό οξύ μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό όχι μόνο θείου, αλλά και υδρόθειου:

Al + H 2 SO 4 (συμπ.) = Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O + S

Al + H 2 SO 4 (συμπ.) = Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O + H 2 S

Με αλκαλικά μέταλλα, θειικό οξύ συμπ. και αρ. αλληλεπιδρά με τον ίδιο τρόπο σύμφωνα με την αντίδραση: Na + H 2 SO 4 (αραιωμένο, συμπ.) = Na 2 SO 4 + H 2 O + H 2 S

Υπάρχουν χαρακτηριστικά της αλληλεπίδρασης του μολύβδου με το θειικό οξύ - σχηματίζεται ένα όξινο διαλυτό άλας - όξινο θειικό μόλυβδο:

Pb + 3H 2 SO 4 (συγκ.) = Pb(HSO 4) 2 + 2H 2 O + SO 2

Για κάθε αντίδραση, είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν εξισώσεις ισορροπίας ιόντων-ηλεκτρονίου και να εκχωρηθούν συντελεστές. Το πυκνό θειικό οξύ είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας και οξειδώνει τα μέταλλα που αναφέρονται στον πίνακα SEPOT μέχρι και το ασήμι.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τα μέταλλα που παρουσιάζουν διαφορετικούς βαθμούς οξείδωσης, στην περίπτωση των οξέων στα οποία ο οξειδωτικός παράγοντας είναι ένα κατιόν υδρογόνου, οξειδώνονται σε χαμηλότερες καταστάσεις οξείδωσης και σε συμπ. H 2 SO 4 – προς υψηλότερη. Για παράδειγμα, ο σίδηρος:

Fe + H 2 SO 4 (αραιωμένο) = FeSO 4 + H 2

2Fe +6H 2 SO 4 (συγκ.) = Fe 2 (SO 4) 3 +6H 2 O + 3SO 2 (όταν θερμαίνεται)

Η δεύτερη αντίδραση συμβαίνει μόνο όταν θερμαίνεται. Σε ψυχρό συκ. Ο σίδηρος H 2 SO 4, καθώς και το αλουμίνιο, το χρώμιο, το μαγγάνιο παθητικοποιούνται. Η αντίδραση παθητικοποίησης μπορεί να γραφτεί ως εξής:

2Fe + 3H 2 SO 4 (συμπ.) = Fe 2 O 3 + 3H 2 O + 3SO 2 (στο κρύο)

Αλληλεπίδραση συμπυκνωμένου θείου με αναγωγικούς παράγοντες μη μετάλλων.

Ο όρος «μη αναγωγικό μέταλλο» σημαίνει όχι μόνο άτομα μη μετάλλων, αλλά και τα ιόντα τους, για παράδειγμα, ιόντα αλογονιδίου, τα οποία παρουσιάζουν αναγωγικές ιδιότητες σε διάφορους βαθμούς. Ανάλογα με την ισχύ του αναγωγικού παράγοντα (τιμή OVPOT του συστήματος), το θειικό οξύ μπορεί να αναχθεί σε διοξείδιο του θείου ή υδρόθειο (στην περίπτωση ενός τόσο ισχυρού αναγωγικού παράγοντα όπως το ιόν ιωδίου).

Για παράδειγμα:

3S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

HCl + H 2 SO 4  η αντίδραση δεν συμβαίνει, γιατί Το ιόν χλωρίου είναι ένας ασθενής αναγωγικός παράγοντας

HBr + H 2 SO 4 = Br 2 + SO 2 + H 2 O

HI + H 2 SO 4 = I 2 + H 2 S + H 2 O

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΦΥΣΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΘΕΙΙΚΟΥ ΟΞΕΟΥ

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ

1 Βαθμός ισορροπίας μετατροπής

2 Ταχύτητα αντίδρασης S02 έως S03

3 Οξείδωση S02 σε καταλύτη σε ρευστοποιημένη κλίνη

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΘΕΙΙΚΟΥ ΟΞΕΑ

1 Πρώτες ύλες για την τεχνολογία

2 Τεχνολογικό σχήμα για την παραγωγή θειικού οξέος και περιγραφή του

3 Απόβλητα τεχνολογίας θειικού οξέος και μέθοδοι διάθεσής τους

4 Μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις αερίων, ατμών και σκόνης κατά την παραγωγή θειικού οξέος

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΥΡΙΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ

1 Απορροφητής ελαίου

2 Απορροφητής μονοϋδρικών

3 Τεχνολογικά χαρακτηριστικά απορροφητών

ΤΕΧΝΙΚΟΙ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το θειικό οξύ είναι ένα από τα κύρια προϊόντα της χημικής βιομηχανίας. Χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες Εθνική οικονομία, αφού διαθέτει ένα σύνολο ειδικών ιδιοτήτων που διευκολύνουν την τεχνολογική του χρήση. Το θειικό οξύ δεν καπνίζει, δεν έχει χρώμα ή οσμή, βρίσκεται σε υγρή κατάσταση σε συνηθισμένες θερμοκρασίες και δεν διαβρώνει τα σιδηρούχα μέταλλα σε συμπυκνωμένη μορφή. Ταυτόχρονα, το θειικό οξύ είναι ένα ισχυρό ανόργανο οξύ, σχηματίζει πολυάριθμα σταθερά άλατα και είναι φθηνό.

Η χημική σύσταση του θειικού οξέος εκφράζεται με τον τύπο H2SO4.

Στην τεχνολογία, το θειικό οξύ αναφέρεται σε οποιοδήποτε μείγμα οξειδίου του θείου και νερού. Εάν υπάρχει περισσότερο από 1 mole νερού ανά 1 mole SO3, τότε τα μείγματα είναι υδατικά διαλύματα θειικού οξέος και εάν λιγότερα, είναι διαλύματα θειικού ανυδρίτη σε θειικό οξύ (oleum) ή ατμίζον θειικό οξύ.

Μεταξύ των ανόργανων οξέων, το θειικό οξύ κατέχει την πρώτη θέση όσον αφορά την παραγωγή και την κατανάλωση. Η παγκόσμια παραγωγή της έχει υπερτριπλασιαστεί τα τελευταία 25 χρόνια και σήμερα ανέρχεται σε περισσότερους από 160 εκατομμύρια τόνους ετησίως.

Το θειικό οξύ χρησιμοποιείται για την παραγωγή λιπασμάτων - υπερφωσφορικό, αμμοφώδες, θειικό αμμώνιο κ.λπ. Η κατανάλωσή του είναι σημαντική στον καθαρισμό των προϊόντων πετρελαίου, καθώς και στη μη σιδηρούχα μεταλλουργία, κατά την αποξήρανση μετάλλων. Ιδιαίτερα καθαρό θειικό οξύ χρησιμοποιείται στην παραγωγή βαφών, βερνικιών, χρωμάτων, φαρμακευτικών ουσιών, ορισμένων πλαστικών, χημικών ινών, πολλών φυτοφαρμάκων, εκρηκτικών, αιθέρων, αλκοολών κ.λπ.

Το πυκνό θειικό οξύ είναι ένας ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Οξειδώνει το HI και εν μέρει το HBr σε ελεύθερα αλογόνα, τον άνθρακα σε CO2, το S σε SO2, οξειδώνει πολλά μέταλλα. Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής που περιλαμβάνουν H2SO4 συνήθως απαιτούν θέρμανση. Συχνά το προϊόν αναγωγής είναι SO2:

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

Ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες μετατρέπουν το H2SO4 σε S ή H2S.

Το πυκνό θειικό οξύ, όταν θερμαίνεται, αντιδρά με όλα σχεδόν τα μέταλλα (εξαιρουμένων των Au, Pt, Be, Bi, Fe, Mg, Co, Ru, Rh, Os, Ir), για παράδειγμα:

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

Το θειικό οξύ σχηματίζει άλατα - θειικά (Na2SO4) και υδροθειικά (NaHSO4). Αδιάλυτα άλατα - PbSO4, CaSO4, BaSO4, κ.λπ.:

H2SO4+ BaCl2 = BaSO4 + 2HCl (5)

Το ψυχρό θειικό οξύ παθητικοποιεί τον σίδηρο, επομένως μεταφέρεται σε σιδερένια δοχεία. Το άνυδρο θειικό οξύ διαλύει καλά το SO3 και αντιδρά με αυτό, σχηματίζοντας πυροθειικό οξύ, που λαμβάνεται από την αντίδραση:

H2SO4+ SO3=H2S2O7 (6)

Τα διαλύματα SO3 σε θειικό οξύ ονομάζονται ελαιούχο. Σχηματίζουν δύο ενώσεις: H2SO4 SO3 και H2SO4 2SO3

Σύμφωνα με τα πρότυπα, γίνεται διάκριση μεταξύ τεχνικού και θειικού οξέος μπαταρίας.

Τεχνικό θειικό οξύ GOST 2184-77

Το τεχνικό θειικό οξύ αναπτύσσεται για την παραγωγή λιπασμάτων, τεχνητών ινών, καπρολακτάμης, διοξειδίου του τιτανίου, αιθυλικής αλκοόλης, βαφών ανιλίνης και μιας σειράς άλλων βιομηχανιών. Σύμφωνα με το GOST 2184-77, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι τεχνικού θειικού οξέος:

· επαφή (βελτιωμένη και τεχνική).

· ελαιόλαδο (βελτιωμένο και τεχνικό).

· Πύργος

· αναγεννήθηκε.

Σύμφωνα με φυσικούς και χημικούς δείκτες, είναι απαραίτητο το θειικό οξύ να πληροί τα ακόλουθα πρότυπα:

Όνομα δείκτη
	Επικοινωνία					Πύργος	Αναγεννήθηκε
	βελτιωμένη	τεχνικός		βελτιωμένη	τεχνικός
1.Κλάσμα μάζαςμονοένυδρο (H2SO4), %		όχι λιγότερο από 92,5		μη τυποποιημένη		όχι λιγότερο από 75	τουλάχιστον 91
2. Κλάσμα μάζας ελεύθερου θειικού ανυδρίτη (SO3), % όχι περισσότερο από
3. Κλάσμα μάζας σιδήρου (Fe), %, όχι περισσότερο					μη τυποποιημένη
4. Κλάσμα μάζας υπολείμματος μετά την πύρωση, %, όχι περισσότερο			μη τυποποιημένη
5. Κλάσμα μάζας οξειδίων του αζώτου (N2O3), %, όχι περισσότερο		μη τυποποιημένη			μη τυποποιημένη
6. Κλάσμα μάζας νιτροενώσεων, %, όχι περισσότερο	μη τυποποιημένη
7. Κλάσμα μάζας αρσενικού (As), %, όχι περισσότερο		μη τυποποιημένη			μη τυποποιημένη
8. Κλάσμα μάζας ενώσεων χλωρίου (Cl), %, όχι περισσότερο		μη τυποποιημένη
9. Κλάσμα μάζας μολύβδου (Pb), %, όχι περισσότερο		μη τυποποιημένη			μη τυποποιημένη
10.Διαφάνεια	διαφανές χωρίς αραίωση	μη τυποποιημένη
11.Χρώμα, cm3 διαλύματος αναφοράς, όχι περισσότερο			μη τυποποιημένη

Μπαταρία θειικό οξύ GOST 667-73

Το συμπυκνωμένο θειικό οξύ μπαταρίας είναι εξειδικευμένο ως ηλεκτρολύτης για την πλήρωση μπαταριών μολύβδου μετά την αραίωση του με απεσταγμένο νερό. Σύμφωνα με φυσικούς και χημικούς δείκτες, είναι απαραίτητο το θειικό οξύ της μπαταρίας να πληροί τα πρότυπα που καθορίζονται στον πίνακα.

Όνομα δείκτη
	Κορυφαίος βαθμός
1. Κλάσμα μάζας μονοένυδρου (H2SO4),%
2. Κλάσμα μάζας σιδήρου (Fe), %, όχι περισσότερο
3. Κλάσμα μάζας υπολείμματος μετά την πύρωση, %, όχι περισσότερο
4. Κλάσμα μάζας οξειδίων του αζώτου (N2O3), %, όχι περισσότερο
5. Κλάσμα μάζας αρσενικού (As), %, όχι περισσότερο
6. Κλάσμα μάζας ενώσεων χλωρίου (Cl), %, όχι περισσότερο
7. Κλάσμα μάζας μαγγανίου (Mn), %, όχι περισσότερο
8. Κλάσμα μάζας της ποσότητας βαριά μέταλλασε όρους μολύβδου (Pb), %, όχι περισσότερο
9. Κλάσμα μάζας χαλκού (Cu), %, όχι περισσότερο
10. Κλάσμα μάζας ουσιών που μειώνουν KMnO4, cm3 διαλύματος με (1/5 KMnO4) = 0,01 mol/dm3, όχι περισσότερο

Αυτή η εργασία εξετάζει το πιο σημαντικό καθήκον των εργαζομένων στη βιομηχανία θειικού οξέος, που είναι η περαιτέρω βελτίωση της παραγωγής με χρήση βέλτιστες πρακτικές. εισαγωγή προοδευτικών τεχνικών και μεθόδων εργασίας, καθώς και στην ανάπτυξη θεμελιωδώς νέων μεθόδων για την παραγωγή θειικού οξέος με βάση τα τελευταία επιτεύγματα της επιστήμης και της τεχνολογίας.

απορροφητής θειικού οξέος

1.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΙΙΚΟΥ ΟΞΕΩΝ

Στη σύγχρονη παραγωγή θειικού οξέος, οι πρώτες ύλες είναι το διοξείδιο του θείου (διοξείδιο του θείου), το οξυγόνο και το νερό, η αλληλεπίδραση μεταξύ τους προχωρά σύμφωνα με τη συνολική στοιχειομετρική εξίσωση:

SO2 +1/2O2 +nH2O H2SO4+(n-1)H2O+Q (7)

Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται με δύο τρόπους - νιτρώδες και επαφής.

Η νιτρώδους μέθοδος οξείδωσης του SO2 σε SO3 εμφανίζεται κυρίως στην υγρή φάση και βασίζεται στη μεταφορά οξυγόνου με τη χρήση οξειδίων του αζώτου. Τα οξείδια του αζώτου, που οξειδώνουν το SO2 σε SO3, ανάγονται σε NO, το οποίο και πάλι οξειδώνεται από το οξυγόνο στο μείγμα αερίων τόσο στην υγρή όσο και στην αέρια φάση.

Η ουσία της μεθόδου νιτρόζης είναι ότι το αέριο ψησίματος, αφού το καθαρίσει από τη σκόνη, υποβάλλεται σε επεξεργασία με θειικό οξύ, στο οποίο διαλύονται τα οξείδια του αζώτου, η λεγόμενη νιτρόζη. Το διοξείδιο του θείου απορροφάται από τη νιτρόζη και στη συνέχεια οξειδώνεται από τα οξείδια του αζώτου από την αντίδραση

SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO (8)

Το προκύπτον ΝΟ είναι ελάχιστα διαλυτό στη νιτρόζη και ως εκ τούτου απελευθερώνεται από αυτήν και στη συνέχεια οξειδώνεται εν μέρει με οξυγόνο στην αέρια φάση σε διοξείδιο του ΝΟ2. Το μείγμα των οξειδίων του αζώτου NO και NO2 επαναρροφάται από το θειικό οξύ κ.λπ. Τα οξείδια του αζώτου ουσιαστικά δεν καταναλώνονται στη διαδικασία του αζώτου και επιστρέφουν στον κύκλο παραγωγής. Ωστόσο, λόγω της ατελούς απορρόφησής τους από το θειικό οξύ, παρασύρονται εν μέρει από τα καυσαέρια. Αυτό ισοδυναμεί με μη αναστρέψιμες απώλειες οξειδίων.

Η επεξεργασία του SO2 σε θειικό οξύ με τη μέθοδο της νιτρόζης πραγματοποιείται σε πύργους παραγωγής - κυλινδρικές δεξαμενές (15 m ή περισσότερο σε ύψος) γεμάτες με μια συσκευασία από πήλινους δακτυλίους. Η «Νιτρόζη» ψεκάζεται από πάνω προς τον θρόμβο αερίου - αραιό θειικό οξύ που περιέχει νιτροζυλοθειικό οξύ NOOSO3H, που λαμβάνεται από την αντίδραση:

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

Η οξείδωση του SO2 από τα οξείδια του αζώτου συμβαίνει στο διάλυμα μετά την απορρόφησή του από τη νιτρόζη. Η νιτρόζη υδρολύεται με νερό:

H + H2O = H2SO4 + HNO2 (10)

Το διοξείδιο του θείου που εισέρχεται στους πύργους σχηματίζει θειικό οξύ με το νερό:

H2O = H2SO3 (11)

Η αλληλεπίδραση HNO2 και H2SO3 οδηγεί στην παραγωγή θειικού οξέος:

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

Το απελευθερωμένο NO μετατρέπεται στον πύργο οξείδωσης σε N2O3 (ακριβέστερα, στη συνοχή NO + NO2). Από εκεί, τα αέρια εισέρχονται σε πύργους απορρόφησης, όπου τροφοδοτείται θειικό οξύ από ψηλά για να τα συναντήσει. Εμφανίζεται η νιτρόζη, η οποία διοχετεύεται στους πύργους παραγωγής. Με αυτόν τον τρόπο διασφαλίζεται η συνέχεια της παραγωγής και ο κύκλος των οξειδίων του αζώτου. Οι αναπόφευκτες απώλειές τους με τα καυσαέρια αντισταθμίζονται με την προσθήκη HNO3.

Το θειικό οξύ που παράγεται με τη μέθοδο του νιτρώδους έχει ανεπαρκώς υψηλή συγκέντρωση και περιέχει επιβλαβείς ακαθαρσίες (για παράδειγμα, As). Η δημιουργία του συνοδεύεται από την απελευθέρωση οξειδίων του αζώτου στην ατμόσφαιρα («ουρά αλεπούς», που πήρε το όνομά του από το χρώμα του NO2).

Στο κάτω μέρος των πύργων, συσσωρεύεται 76% θειικό οξύ, φυσικά, σε μεγαλύτερες ποσότητες από ό,τι δαπανήθηκε για την προετοιμασία της νιτρόζης (εξάλλου, προστίθεται θειικό οξύ «νεογέννητο»).

Το μειονέκτημα της μεθόδου του πύργου είναι ότι το επίκτητο οξύ έχει συγκέντρωση μόνο 76% (σε υψηλότερη συγκέντρωση, η υδρόλυση του νιτροζυλοθειικού οξέος είναι κακή). Η συμπύκνωση θειικού οξέος με εξάτμιση παρουσιάζει μια επιπλέον δυσκολία. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι οι ακαθαρσίες που υπάρχουν στο SO2 δεν επηρεάζουν την πρόοδο της διαδικασίας, επομένως το αρχικό SO2 καθαρίζεται επαρκώς από τη σκόνη, δηλ. μηχανική μόλυνση.

Παλαιότερα η διεργασία του αζώτου γινόταν σε μολύβδινους θαλάμους, γι' αυτό και ονομαζόταν μέθοδος θαλάμου, αυτή τη στιγμή, καθώς είναι αναποτελεσματική, δεν χρησιμοποιείται. Αντίθετα, χρησιμοποιούν τη μέθοδο του πύργου, στην οποία όλες οι κύριες και ενδιάμεσες διεργασίες επεξεργασίας SO2 πραγματοποιούνται όχι σε θαλάμους, αλλά σε πύργους γεμάτους με συσκευασία και ποτιζόμενους με θειικό οξύ.

Μέθοδος επικοινωνίας. Η ανακάλυψη από τον Phillips στην Αγγλία το 1831 της δυνατότητας οξείδωσης SO2 με οξυγόνο στην επιφάνεια ενός στερεού καταλύτη πλατίνας έγινε ευρέως χρησιμοποιούμενη μόλις στη δεκαετία του '70 του 19ου αιώνα. Αυτή η καθυστερημένη ανάπτυξη εξηγείται, πρώτον, από το γεγονός ότι ο καταλύτης πλατίνας έχασε γρήγορα τη δραστηριότητά του. και, δεύτερον, από το γεγονός ότι εκείνη την εποχή δεν υπήρχαν καταναλωτές ελαιολάδου.

Στη δεκαετία του '70, χάρη στο έργο του Knitch, διαπιστώθηκε ο λόγος για τη μείωση της δραστηριότητας της πλατίνας: η παρουσία αρσενικού στο διοξείδιο του θείου κατά την ψήσιμο των πυριτών. Βρήκε επίσης μια μέθοδο για τον καθαρισμό του καβουρδισμένου αερίου από το δηλητήριο του καταλύτη.

Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο μέρος του θειικού οξέος στον κόσμο παράγεται με τη μέθοδο της επαφής. Η αύξηση στην παραγωγή θειικού οξέος με τη μέθοδο επαφής καθορίζεται από υψηλότερο τεχνικό επίπεδο, λόγω της ανάγκης για καθαρό και συμπυκνωμένο οξύ, δυνατότητα αυτοματοποίησης της διαδικασίας, καθώς και μείωση της περιεκτικότητας των καυσαερίων σε οξείδια του θείου σε μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις (MPC). Η διαδικασία επαφής για την παραγωγή θειικού οξέος στον κόσμο πραγματοποιείται με δύο μεθόδους:

· μέθοδος απλής επαφής (OC) με βαθμό οξείδωσης S02 σε S03 ίσο με 97,5-98%, και την εκπομπή καυσαερίων που περιέχουν SO2 και SO3 στην ατμόσφαιρα πάνω από το μέγιστο επιτρεπόμενη συγκέντρωση(MPC), το οποίο απαιτούσε πρόσθετο κόστος για την κατασκευή τμήματος καθαρισμού σε τέτοια συστήματα·

· μέθοδος διπλής επαφής (DC) και διπλής απορρόφησης (DA). Στα συστήματα DK - DA, ο βαθμός οξείδωσης του SO2 σε SO3 είναι 99,7-99,8%, που αντιστοιχεί στην επίτευξη της μέγιστης επιτρεπόμενης συγκέντρωσης SO2 και SO3 στα καυσαέρια.

Η παραγωγή θειικού οξέος με τη μέθοδο επαφής χρησιμοποιώντας το σύστημα DC αποτελείται από τα ακόλουθα στάδια:

) προετοιμασία πρώτων υλών.

) παραγωγή διοξειδίου του θείου

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

ή 3FeS2 + 8O2 → Fe3O4 + 6SO2 + Q (14)

ή καύση θείου S + O2 → SO2 (15)

)
καθαρισμός αερίου?

) οξείδωση διοξειδίου του θείου

2SO2 + O2 ↔2SO3 + Q (400-500°C, κατ. V2O5) (16)

) Απορρόφηση SO3

H2O → H2SO4 + Q (17)

) καθαρισμός καυσαερίων.

Κατά την παραγωγή θειικού οξέος χρησιμοποιώντας το σύστημα DK - DA, το έκτο στάδιο απουσιάζει.

Μου άρεσε η μέθοδος επαφής της τεχνολογίας θειικού οξέος, ως η πιο αποτελεσματική (επιτυγχάνεται υψηλός βαθμός μετατροπής) και πιο ευνοϊκή από περιβαλλοντική άποψη (οι εκπομπές συμμορφώνονται με τα πρότυπα MAC και MPE.)

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑΣ

Χημεία διεργασιών:

· καύση θείου

οξείδωση SO2 σε SO3

Απορρόφηση SO3

Το πιο σημαντικό καθήκον στην παραγωγή θειικού οξέος είναι η αύξηση του βαθμού μετατροπής του SO2 σε SO3. Εκτός από την αύξηση της παραγωγικότητας του θειικού οξέος, η εκπλήρωση αυτού του καθήκοντος μας επιτρέπει επίσης να επιλύσουμε περιβαλλοντικά προβλήματα - να μειώσουμε τις εκπομπές του επιβλαβούς συστατικού SO2 στο περιβάλλον.

Η αύξηση του βαθμού μετατροπής SO2 μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους. Το πιο συνηθισμένο από αυτά είναι η δημιουργία κυκλωμάτων διπλής επαφής.

Στην παραγωγή θειικού οξέος με τη μέθοδο της επαφής, η οξείδωση του SO2 σύμφωνα με την αντίδραση SO2+1/2O2↔SO3+Q γίνεται παρουσία καταλύτη. Διάφορα μέταλλα, τα κράματα και τα οξείδια τους, ορισμένα άλατα, πυριτικά και πολλές άλλες ουσίες έχουν την ικανότητα να επιταχύνουν την οξείδωση του SO2. Κάθε καταλύτης παρέχει έναν ορισμένο, χαρακτηριστικό βαθμό μετατροπής. Σε εργοστασιακές συνθήκες, είναι πιο κερδοφόρο να χρησιμοποιείτε καταλύτες με τη βοήθεια των οποίων επιτυγχάνεται ο υψηλότερος βαθμός μετατροπής, καθώς η υπολειπόμενη ποσότητα μη οξειδωμένου SO2 δεν δεσμεύεται στο διαμέρισμα απορρόφησης, αλλά απομακρύνεται στην ατμόσφαιρα μαζί με τα καυσαέρια .

Για πολύ καιρό ο καλύτερος καταλύτης αυτή η διαδικασίαθεωρείται πλατίνα, η οποία εφαρμόστηκε σε λεπτή θρυμματισμένη κατάσταση σε ινώδη αμίαντο, σιλικαζέλ ή θειικό μαγνήσιο. Ωστόσο, η πλατίνα, αν και έχει την υψηλότερη καταλυτική δράση, είναι πολύ ακριβή. Επιπλέον, η δραστηριότητά του μειώνεται πολύ παρουσία πολύ μικρών ποσοτήτων αρσενικού, σεληνίου, χλωρίου και άλλων ακαθαρσιών στο αέριο. Ως εκ τούτου, η χρήση ενός καταλύτη πλατίνας οδήγησε στην πολυπλοκότητα του εξοπλισμού λόγω της ανάγκης για ενδελεχή καθαρισμό του αερίου και αύξησε το κόστος του τελικού προϊόντος.

Μεταξύ των καταλυτών μη πλατίνας, ο καταλύτης βαναδίου (με βάση το πεντοξείδιο του βαναδίου V2O5) έχει τη μεγαλύτερη καταλυτική δράση· είναι φθηνότερος και λιγότερο ευαίσθητος στις ακαθαρσίες από έναν καταλύτη πλατίνας.

Στην παραγωγή θειικού οξέος, ως καταλύτης χρησιμοποιούνται μάζες επαφής με βάση το οξείδιο του βαναδίου (V) των εμπορικών σημάτων BAV και SVD, που ονομάζονται από τα αρχικά γράμματα των στοιχείων που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή τους.

Σύνθεση BAS (βάριο, αλουμίνιο, βανάδιο):

Υπάρχουν και άλλες εφευρέσεις καταλυτών. Η εφεύρεση αναφέρεται σε καταλύτες για την οξείδωση του διοξειδίου του θείου και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή θειικού οξέος κατά την επεξεργασία μιγμάτων αερίων με κανονική και υψηλή περιεκτικότητα σε διοξείδιο του θείου.

Ένας γνωστός καταλύτης για την οξείδωση του διοξειδίου του θείου αποτελείται από το πεντοξείδιο του βαναδίου με την προσθήκη αλκαλικών προαγωγέων ενώσεων νατρίου, καλίου, ρουβιδίου και (ή) καισίου σε φορέα διατομίτη που περιέχει SiO2, CaO. Το μίγμα των αλκαλικών προαγωγέων όσον αφορά τα οξείδια περιέχει, wt. Na2O 5-30; Rb2O και (ή) Cs2O 15-35; Κ2Ο 8-35.

Δραστηριότητα καταλύτη στους 485oC 90,2-91% στους 420oC 57,8-59,7% όταν δοκιμάστηκε υπό τις ακόλουθες συνθήκες: V 4000 h-1, περιεκτικότητα σε διοξείδιο του θείου στο αρχικό μείγμα αερίων 7 vol. τα υπόλοιπα είναι αέρας. Μηχανική αντοχή σύνθλιψης 1-2 MPa

Η αντίδραση οξείδωσης του S02 είναι εξώθερμη. Η θερμική του επίδραση είναι σαν οποιαδήποτε χημική αντίδραση, εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

Στην περιοχή 400-700°C, η θερμική επίδραση της αντίδρασης οξείδωσης (σε kJ/mol) μπορεί να υπολογιστεί με επαρκή ακρίβεια για τεχνικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας τον τύπο

Q= 10 142 - 9,26 T ή 24205 - 2,21 T (σε kcal/mol) (18)

όπου T είναι η θερμοκρασία, Κ.

Η αντίδραση οξείδωσης του S02 σε S03 είναι αναστρέψιμη. Η σταθερά ισορροπίας αυτής της αντίδρασης (σε Pa-0,5) περιγράφεται από την εξίσωση

όπου Pso2, Pso3, Po2 είναι οι μερικές πιέσεις ισορροπίας των SO2, SO3 και O2, Pa. Η τιμή του Kp εξαρτάται από τη θερμοκρασία:

Πίνακας 1. Εξάρτηση της σταθεράς ισορροπίας από τη θερμοκρασία

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

Οι τιμές Kp στην περιοχή 390-650 °C μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τον τύπο

(20)

ή ακριβέστερα

2.1 Ρυθμός μετατροπής ισορροπίας

Ο βαθμός μετατροπής S02 που επιτυγχάνεται στον καταλύτη εξαρτάται από τη δραστηριότητά του, τη σύνθεση αερίου, τη διάρκεια επαφής του αερίου με τον καταλύτη, την πίεση κ.λπ. στη θερμοκρασία και εκφράζεται με την εξίσωση:

(22)

όπου Pso2, Pso3 είναι οι μερικές πιέσεις ισορροπίας του SO2 και του SO3.

Αντικαθιστώντας την αναλογία Pso3/Pso2 από την εξίσωση (23) στην εξίσωση (6-5), λαμβάνουμε:

(24)

Αν συμβολίσουμε το P ως τη συνολική πίεση αερίου (σε Pa), το a ως την αρχική περιεκτικότητα του S02 στο μείγμα αερίων (όγκος %), b ως την αρχική περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο αέριο μείγμα (όγκος %), τότε η εξίσωση (6- 6) θα λάβει τη μορφή:

(25)

Ο προσδιορισμός του βαθμού ισορροπίας του μετασχηματισμού χρησιμοποιώντας αυτή την εξίσωση πραγματοποιείται με τη μέθοδο των διαδοχικών προσεγγίσεων. Η αναμενόμενη τιμή του xp αντικαθίσταται στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης και πραγματοποιούνται υπολογισμοί. Εάν η τιμή που βρέθηκε διαφέρει από την προηγουμένως αποδεκτή, ο υπολογισμός επαναλαμβάνεται.

Με τη μείωση της θερμοκρασίας και την αύξηση της πίεσης του αερίου, η τιμή του xp αυξάνεται. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αντίδραση οξείδωσης προχωρά με την απελευθέρωση θερμότητας και τη μείωση του συνολικού αριθμού μορίων. Ακολουθούν οι τιμές του xp σε διάφορες θερμοκρασίες και πίεση 0,1 MPa για αέριο που περιέχει 7% S02, 11% 02 και 82% N2:

Πίνακας 2. Εξάρτηση του βαθμού μετατροπής από τη θερμοκρασία

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

Ο βαθμός ισορροπίας της μετατροπής εξαρτάται από την αναλογία SO2 και O2 στο αέριο, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από τον τύπο της πρώτης ύλης που καίγεται και την ποσότητα του αέρα που παρέχεται. Όσο περισσότερος αέρας εισάγεται, τόσο λιγότερο SO2 και περισσότερο 02 περιέχεται στο μείγμα αερίων και, επομένως, τόσο υψηλότερος είναι ο βαθμός ισορροπίας της μετατροπής.

Πίνακας 3. Εξάρτηση του βαθμού ισορροπίας μετατροπής από την πίεση

	Hr* 100 σε πίεση (σε MPa)
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

Πίνακας 4. Εξάρτηση του βαθμού ισορροπίας της μετατροπής chr από τη σύνθεση του μείγματος αερίων (στους 475 °C και πίεση 0,1 MPa)

		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 Ρυθμός αντίδρασης S02 έως S03

Σε συνθήκες παραγωγής, ο ρυθμός οξείδωσης S02 είναι σημαντική.

Ο ρυθμός της διαδικασίας οξείδωσης του S02 σε S03 σε έναν καταλύτη βαναδίου (σε σταθερή κλίνη) εκφράζεται από την εξίσωση

(26)

όπου x είναι ο βαθμός μετατροπής, κλάσματα μονάδας. τ - χρόνος επαφής, s; α είναι η αρχική συγκέντρωση SOa, κλάσματα μιας μονάδας. xp - βαθμός ισορροπίας μετατροπής, κλάσμα. β - αρχική συγκέντρωση οξυγόνου, κλάσμα. T-θερμοκρασία, K; P - συνολική πίεση, Pa; Kr - σταθερά ισορροπίας [εξίσωση (6-4)], Pa-0,5; k είναι η σταθερά ταχύτητας αντίδρασης, s-1-Pa-1:

(28)

k0 - συντελεστής; Ενέργεια ενεργοποίησης E, J/mol;

Η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης οξείδωσης του οξειδίου του θείου (IV) με οξυγόνο σε οξείδιο του θείου (VI) είναι πολύ υψηλή. Επομένως, απουσία καταλύτη, η αντίδραση οξείδωσης πρακτικά δεν συμβαίνει ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Η χρήση ενός καταλύτη επιτρέπει σε κάποιον να μειώσει την ενέργεια ενεργοποίησης και να αυξήσει τον ρυθμό οξείδωσης.

3 Οξείδωση S02 σε καταλύτη σε ρευστοποιημένη κλίνη

Σε μια ρευστοποιημένη κλίνη, συμβαίνει πολύ έντονη ανάμειξη αερίου με σωματίδια καταλύτη, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία και η σύσταση του αερίου να είναι σχεδόν η ίδια σε όλο τον όγκο του καταλύτη. Σε αυτή την περίπτωση, ο ρυθμός εξωτερικής διάχυσης S02 και O2 στην επιφάνεια του καταλύτη αυξάνεται σημαντικά.

Η υδραυλική αντίσταση μιας ρευστοποιημένης κλίνης δεν εξαρτάται από το μέγεθος των κόκκων, επομένως, για την καταλυτική οξείδωση του S02 σε μια ρευστοποιημένη κλίνη, χρησιμοποιούνται πολύ μικροί σφαιρικοί κόκκοι (ακτίνας 0,5-2 mm), που εξασφαλίζουν σχεδόν πλήρη χρήση του εσωτερικού επιφάνεια του καταλύτη.

Η κινητική της οξείδωσης του διοξειδίου του θείου σε ένα αιωρούμενο στρώμα καταλύτη καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από υδροδυναμικούς παράγοντες, καθώς εκτός από την έντονη ακτινική και αξονική ανάμειξη, είναι δυνατή η διαρροή αερίου με τη μορφή φυσαλίδων. Είναι πολύ δύσκολο να ληφθούν υπόψη όλοι οι παράγοντες. Ωστόσο, οι πιλοτικές και βιομηχανικές δοκιμές δείχνουν ότι επιτυγχάνονται συνθήκες πλήρους ανάμιξης σε αντιδραστήρες μεγάλης διαμέτρου. Επομένως, ο ρυθμός οξείδωσης S02 σε αυτή την περίπτωση μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ίδιος σε όλα τα σημεία της ρευστοποιημένης κλίνης και, επομένως, η εξίσωση υπολογισμού (6-19) μπορεί να παρουσιαστεί ως εξής:

(29)

Όπου x είναι ο βαθμός μετατροπής στην έξοδο αερίου από τη ρευστοποιημένη κλίνη (είναι ο ίδιος σε ολόκληρο το στρώμα καταλύτη)

Η εξάρτηση του Chp από τη θερμοκρασία, την πίεση και την περιεκτικότητα σε οξείδιο του θείου (IV) στο αέριο ψησίματος φαίνεται στο Σχήμα. 1.

Ρύζι. 1. Εξάρτηση του βαθμού ισορροπίας της μετατροπής του οξειδίου του θείου (IV) σε οξείδιο του θείου (VI) από τη θερμοκρασία (Α), την πίεση (Β) και την περιεκτικότητα σε οξείδιο του θείου (IV) στο αέριο (C).

Για το αέριο που λαμβάνεται με ψήσιμο πυριτών και καύση θείου στον αέρα, η επίτευξη βαθμού μετατροπής άνω του 98% δεν είναι πρακτική, καθώς αυτό σχετίζεται με απότομη αύξηση της ποσότητας του καταλύτη. Εν τω μεταξύ, με την υψηλή παραγωγικότητα των εργοστασίων θειικού οξέος (επί του παρόντος υπό κατασκευή) και το βαθμό μετατροπής 98%, το υγειονομικό πρότυπο για την περιεκτικότητα σε S02 στην ατμόσφαιρα μπορεί να επιτευχθεί μόνο εάν ένας πολύ υψηλός (και επομένως ακριβός) σωλήνας για τα καυσαέρια είναι κατασκευασμένος ή πρόσθετος υγειονομικός καθαρισμός των καυσαερίων πραγματοποιείται από S02- Για παράδειγμα, με ικανότητα εγκατάστασης 5000 t/ημέρα, η ποσότητα SO2 που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα (σε ένα σημείο) είναι 100 t/ημέρα (σε όρους H2S04).

Για να αυξηθεί ο τελικός βαθμός μετατροπής SO2, χρησιμοποιείται διπλή επαφή (DC). Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι η οξείδωση του S02 (επαφή) πραγματοποιείται σε δύο στάδια· στο πρώτο στάδιο εξασφαλίζεται ποσοστό μετατροπής 90%. Στη συνέχεια το S03 διαχωρίζεται από το μίγμα της αντίδρασης, μετά το οποίο πραγματοποιείται το δεύτερο στάδιο της επαφής, στο οποίο επιτυγχάνεται w = 95% του υπολοίπου S02. το συνολικό ποσοστό μετατροπής είναι 99,5%.

Η αντίδραση οξείδωσης του S02 είναι αναστρέψιμη, επομένως ο συνολικός ρυθμός της διαδικασίας W εκφράζεται ως:

όπου , είναι οι ρυθμοί των μπροστινών και των αντίστροφων αντιδράσεων. , - Σταθερές ταχύτητας μπροστινών και αντίστροφων αντιδράσεων. CSO2, CO2, CSO3 - συγκεντρώσεις σε αέριο SO2, O2, SO3. l,m,n είναι η σειρά της αντίστοιχης αντίδρασης.

Από την εξίσωση (30) προκύπτει ότι εάν το SO3 αφαιρεθεί από το μείγμα αντίδρασης μετά το πρώτο στάδιο της επαφής, τότε πριν από το δεύτερο στάδιο CSO3 = 0 και r2 = 0. Κατά συνέπεια, αυξάνεται η ταχύτητα της διαδικασίας. Στην περίπτωση αυτή, ο τελικός βαθμός μετατροπής εκφράζεται από την εξίσωση

(31)

όπου x1, x2, xn είναι οι βαθμοί μετασχηματισμού στο πρώτο, δεύτερο (από ό,τι απομένει μετά το πρώτο στάδιο) και στο τελικό στάδιο, μετοχές.

Έτσι, xn = 0,9+ (1-0,9) 0,95 = 0,995.

Η αντίφαση μεταξύ της κινητικής και της θερμοδυναμικής της διαδικασίας οξείδωσης του οξειδίου του θείου (IV) εξαλείφεται αρκετά επιτυχώς από τις συνθήκες σχεδιασμού και θερμοκρασίας της συσκευής επαφής. Αυτό επιτυγχάνεται με τη διαίρεση της διαδικασίας σε στάδια, καθένα από τα οποία πληροί τις βέλτιστες συνθήκες της διαδικασίας επαφής.

Πίνακας 5. Βαθμός μετατροπής σε κάθε στάδιο της συσκευής επαφής

3 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΘΕΙΙΚΟΥ ΟΞΕΩΝ

3.1 Πρώτες ύλες για την τεχνολογία

Τα αρχικά αντιδραστήρια για την παραγωγή θειικού οξέος μπορεί να είναι στοιχειακό θείο και ενώσεις που περιέχουν θείο, από τις οποίες μπορεί να ληφθεί είτε θείο είτε διοξείδιο του θείου. Τέτοιες ενώσεις είναι τα σουλφίδια του σιδήρου, τα σουλφίδια μη σιδηρούχων μετάλλων (χαλκός, ψευδάργυρος κ.λπ.), το υδρόθειο και μια σειρά από άλλες ενώσεις θείου.

Παραδοσιακά, οι κύριες πηγές πρώτων υλών είναι το θείο και οι πυρίτες σιδήρου (θείο). Σταδιακά, το μερίδιο των πυριτών ως πηγή πρώτων υλών μειώνεται, γεγονός που συνδέεται με υψηλό κόστος μεταφοράς για τη μεταφορά του (εκτός από το θείο περιέχει πολύ μεγάλο μερίδιο άλλων συστατικών) και με την αδυναμία απαλλαγής από απορρίμματα - στάχτη. Σημαντική θέση στο ισοζύγιο πρώτων υλών της παραγωγής θειικού οξέος κατέχουν τα απόβλητα αέρια μη σιδηρούχου μεταλλουργίας που περιέχουν διοξείδιο του θείου.

Για φρουρά περιβάλλονΣε όλο τον κόσμο λαμβάνονται μέτρα για τη χρήση βιομηχανικών απορριμμάτων που περιέχουν θείο. Σημαντικά περισσότερο διοξείδιο του θείου εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα με τα καυσαέρια των θερμοηλεκτρικών σταθμών και των μεταλλουργικών σταθμών από ό,τι χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος. Για παράδειγμα, τη δεκαετία του 1980, η παγκόσμια κατανάλωση θείου ήταν περίπου 65 εκατομμύρια τόνοι/έτος και χάθηκαν 50 εκατομμύρια τόνοι, με απαέρια (σε όρους θείου) σχεδόν 100 εκατομμύρια τόνους.Ταυτόχρονα, λόγω της χαμηλής συγκέντρωσης του SO2, σε τέτοια απόβλητα αέρια, η επεξεργασία τους δεν είναι ακόμη πάντα εφικτή.

Σιδηροπυρίτης

Ο φυσικός σιδηροπυρίτης είναι ένα σύνθετο πέτρωμα που αποτελείται από θειούχο σίδηρο FeS2, σουλφίδια άλλων μετάλλων (χαλκός, ψευδάργυρος, μόλυβδος, νικέλιο, κοβάλτιο κ.λπ.), ανθρακικά άλατα μετάλλων και απόβλητα πετρώματα. Στο έδαφος της Ρωσικής Ομοσπονδίας υπάρχουν κοιτάσματα πυρίτη, στα Ουράλια και τον Καύκασο, όπου εξορύσσεται σε ορυχεία με τη μορφή συνηθισμένου πυρίτη.

Η διαδικασία παρασκευής του κοινού πυρίτη για παραγωγή στοχεύει στην εξαγωγή πολύτιμων μη σιδηρούχων μετάλλων από αυτόν και στην αύξηση της συγκέντρωσης δισουλφιδίου σιδήρου. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε δισουλφίδιο σιδήρου στην πρώτη ύλη με επίπλευση πυριτών, καθώς και ο εμπλουτισμός του αέρα με οξυγόνο, αυξάνει την κινητήρια δύναμη της διαδικασίας όπτησης.

Όσον αφορά τις φυσικές και χημικές παραμέτρους, οι θεοπυρίτες επίπλευσης πρέπει να συμμορφώνονται με τα πρότυπα που καθορίζονται στον Πίνακα 6.

Πίνακας 6

Το όνομα των δεικτών	Πρότυπα για μάρκες
1. Εμφάνιση	Χύμα σκόνη Δεν επιτρέπονται ξένα εγκλείσματα (κομμάτια πέτρας, μετάλλευμα, ξύλο, σκυρόδεμα, μέταλλο κ.λπ.)
3. Συνολική περιεκτικότητα σε μόλυβδο και ψευδάργυρο, %, όχι περισσότερο	Μη τυποποιημένο
7. Κλάσμα μάζας χλωρίου, %, όχι περισσότερο

Το θείο βρίσκεται στη φύση με τη μορφή θειούχων μετάλλων και θειικών μετάλλων· είναι μέρος του άνθρακα, του πετρελαίου, των φυσικών και συναφών αερίων. Περίπου το 50% του εξορυσσόμενου θείου χρησιμοποιείται για την παραγωγή θειικού οξέος.

Το στοιχειακό θείο μπορεί να ληφθεί από θειούχα μεταλλεύματα ή από αέρια που περιέχουν υδρόθειο ή οξείδιο του θείου SO2. Σύμφωνα με αυτό, γίνεται διάκριση μεταξύ φυσικού θείου και αερίου (σβώλου) θείου.

Η θερμική μέθοδος για τη λήψη θείου από φυσικά μεταλλεύματα περιλαμβάνει την τήξη του με ατμό και τον καθαρισμό του ακατέργαστου θείου με απόσταξη. Η παραγωγή αερίου θείου από υδρόθειο, που εξάγεται κατά τον καθαρισμό καύσιμων αερίων και αερίων διεργασίας, βασίζεται στη διαδικασία ατελούς οξείδωσης σε στερεό καταλύτη:

H2S + O2 = 2H2O + S2 (32)

Σημαντικές ποσότητες θείου μπορούν να ληφθούν από προϊόντα τήξης χαλκού που περιέχουν διάφορες ενώσεις θείου. Σε αυτή την περίπτωση, κατά τη διαδικασία τήξης, συμβαίνουν αντιδράσεις που οδηγούν στο σχηματισμό στοιχειακού θείου:

2FeS2 = 2FeS + S2 (33)+ C = S + CO2 (34)

Σύμφωνα με φυσικούς και χημικούς δείκτες, το τεχνικό θείο πρέπει να συμμορφώνεται με τα πρότυπα που καθορίζονται στον Πίνακα 7

Πίνακας 7

Όνομα δείκτη
1. Κλάσμα μάζας θείου, %, όχι λιγότερο
2. Κλάσμα μάζας τέφρας, %. ΟΧΙ πια
3. Κλάσμα μάζας οργανικών ουσιών, %, όχι περισσότερο
4. Κλάσμα μάζας οξέων ως προς το θειικό οξύ, %, όχι περισσότερο
5. Κλάσμα μάζας αρσενικού, %, όχι περισσότερο
6. Κλάσμα μάζας σεληνίου, %, όχι περισσότερο
7. Κλάσμα μάζας νερού, %, όχι περισσότερο
8. Μηχανική μόλυνση (χαρτί, ξύλο, άμμος κ.λπ.)	Δεν επιτρέπεται

3.2 Τεχνολογικό σχήμα για την παραγωγή θειικού οξέος και περιγραφή του

Ο μεγαλύτερος αριθμός μονάδων παραγωγής θειικού οξέος χρησιμοποιούν θείο ως πρώτη ύλη. Το θείο ανάγεται ως υποπροϊόν της επεξεργασίας του φυσικού αερίου και ορισμένων άλλων βιομηχανικών αερίων (αέριο γεννήτριας, αέριο διύλισης πετρελαίου). Τέτοια αέρια περιέχουν πάντα κάποια ποσότητα θειούχων ενώσεων. Η καύση φυσικού αερίου που δεν καθαρίζεται από θείο θα οδηγήσει σε μόλυνση του περιβάλλοντος με οξείδια του θείου. Ως εκ τούτου, οι ενώσεις θείου συνήθως αφαιρούνται πρώτα με τη μορφή υδρόθειου, το οποίο στη συνέχεια καίγεται εν μέρει σε SO2, μετά το οποίο ένα μείγμα υδρόθειου και διοξειδίου του θείου αντιδρά σε μια στρώση βωξίτη στους 270-300 ºC, μετατρέποντάς το ως αποτέλεσμα αυτού. αλληλεπίδραση σε S και H2O. Το θείο που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο ονομάζεται «αέριο θείο». Εκτός από το «αέριο», το φυσικό θείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη.

Το θείο ως πρώτη ύλη για την παραγωγή θειικού οξέος έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Πρώτον, σε αντίθεση με τον πυρίτη του θείου, δεν περιέχει σχεδόν καθόλου ακαθαρσίες που θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν καταλυτικά δηλητήρια στο στάδιο της οξείδωσης επαφής του διοξειδίου του θείου, για παράδειγμα, ενώσεις αρσενικού. Δεύτερον, κατά την καύση του, δεν παράγονται στερεά ή άλλα απόβλητα που θα απαιτούσαν αποθήκευση ή αναζήτηση μεθόδων περαιτέρω επεξεργασίας τους (κατά την καύση πυρίτη, 1 τόνος αρχικού πυρίτη παράγει σχεδόν την ίδια ποσότητα στερεών απορριμμάτων - σκόνης). Τρίτον, το θείο είναι πολύ φθηνότερο στη μεταφορά από τον πυρίτη, καθώς είναι συμπυκνωμένη πρώτη ύλη.

Ας εξετάσουμε ένα «σύντομο» σχήμα για την παραγωγή θειικού οξέος από θείο χρησιμοποιώντας τη μέθοδο DCDA (Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Σχέδιο για την παραγωγή θειικού οξέος από θείο με τη μέθοδο της διπλής επαφής και της διπλής απορρόφησης:

Κλίβανος καύσης θείου. 2 - λέβητας απόβλητης θερμότητας. 3 - εξοικονομητής 4 - φούρνος εκκίνησης: 5. 6 - εναλλάκτες θερμότητας του κλιβάνου εκκίνησης. 7 - συσκευή επαφής: 8 - εναλλάκτες θερμότητας 9 - πύργος ξήρανσης. 10, 11 - πρώτος και δεύτερος απορροφητές μονοϋδρικών. 12 - συλλέκτες οξέος: 13 - σωλήνας εξάτμισης.

Το λιωμένο θείο περνάει μέσα από φίλτρα πλέγματος για την απομάκρυνση πιθανών μηχανικών ακαθαρσιών (το θείο λιώνει σε θερμοκρασία ελαφρώς πάνω από 100 ºС, επομένως αυτή η μέθοδος καθαρισμού είναι η απλούστερη) και αποστέλλεται στον κλίβανο 1, στον οποίο ο αέρας, που έχει προηγουμένως στεγνώσει με θειικό οξύ παραγωγής. παρέχεται ως οξειδωτικός παράγοντας στον πύργο ξήρανσης 9. Το αέριο ψησίματος που βγαίνει από τον κλίβανο ψύχεται στον λέβητα ανάκτησης 2 από 1100-1200 ºС στους 440-450 ºС και αποστέλλεται σε αυτή τη θερμοκρασία, ίση με τη θερμοκρασία ανάφλεξης των βιομηχανικών καταλυτών με βάση το πεντοξείδιο του βαναδίου, στο πρώτο στρώμα της συσκευής επαφής με το ράφι 7 .

Το καθεστώς θερμοκρασίας που είναι απαραίτητο για να φέρει τη γραμμή λειτουργίας της διεργασίας πιο κοντά στη γραμμή των βέλτιστων θερμοκρασιών ρυθμίζεται με τη διέλευση ρευμάτων μερικώς αντιδρασθέντος αερίου ασβεστοποίησης μέσω εναλλάκτη θερμότητας 8, όπου ψύχεται από θερμαινόμενα ρεύματα αερίου μετά την απορρόφηση (ή ξηρό αέρα). Μετά το τρίτο στάδιο της επαφής, το αέριο ψησίματος ψύχεται σε εναλλάκτες θερμότητας 8 και αποστέλλεται σε έναν ενδιάμεσο απορροφητή μονοένυδρου 10, που ποτίζεται με θειικό οξύ που κυκλοφορεί μέσω του συλλέκτη οξέος 12 με συγκέντρωση κοντά στο 98,3%. Μετά την εκχύλιση του τριοξειδίου του θείου στον απορροφητή 10 και την προκύπτουσα απόκλιση από την σχεδόν επιτευχθείσα ισορροπία, το αέριο θερμαίνεται ξανά στη θερμοκρασία ανάφλεξης στους εναλλάκτες θερμότητας 8 και αποστέλλεται στο τέταρτο στάδιο επαφής.

Σε αυτό το σχήμα, για να ψυχθεί το αέριο μετά το τέταρτο στάδιο και επιπλέον να αναμειχθεί η ισορροπία, προστίθεται μέρος του ξηρού αέρα σε αυτό. Τα αέρια που αντιδρούν στη συσκευή επαφής διέρχονται μέσω ενός εξοικονομητή 3 για ψύξη και αποστέλλονται στον τελικό απορροφητή μονοένυδρου 11 11, από τον οποίο εκπέμπονται αέρια που δεν περιέχουν οξείδια θείου μέσω του σωλήνα εξάτμισης 13 στην ατμόσφαιρα.

Για την έναρξη της εγκατάστασης (φέρνοντάς την σε μια δεδομένη τεχνολογική, ιδιαίτερα θερμοκρασία, λειτουργία), παρέχεται ένας κλίβανος εκκίνησης 4 και εναλλάκτες θερμότητας κλιβάνου εκκίνησης 5 και 6. Αυτές οι συσκευές απενεργοποιούνται αφού η εγκατάσταση τεθεί σε κατάσταση λειτουργίας.

3 Απόβλητα τεχνολογίας θειικού οξέος και μέθοδοι διάθεσής τους

Κατά την παραγωγή θειικού οξέος, σημαντικές ποσότητες οξειδίων του θείου απελευθερώνονται στον ατμοσφαιρικό αέρα λόγω διαρροής εξοπλισμού και ατελούς μετατροπής του διοξειδίου του θείου σε θειικό ανυδρίτη. Για παράδειγμα, με την απλή επαφή, ο βαθμός μετατροπής του SO2 σε SO3 φτάνει το 98% και η περιεκτικότητα των καυσαερίων σε διοξείδιο του θείου υπερβαίνει τα επιτρεπόμενα πρότυπα εκπομπής στην ατμόσφαιρα κατά 5 ή περισσότερες φορές. Ως εκ τούτου, προβλέπονται ειδικές εγκαταστάσεις καθαρισμού απαερίων για τέτοια συστήματα. Η παραγωγή θειικού οξέος με τη μέθοδο διπλής επαφής παρέχει μετατροπή έως και 99,8%, ενώ οι εκπομπές SO2 στην ατμόσφαιρα μειώνονται κατά 2 - 3 φορές σε σύγκριση με την επαφή ενός σταδίου και δεν απαιτείται πρόσθετος καθαρισμός αερίου. Η παραγωγικότητα του συστήματος αυξάνεται κατά 20-25% και το ποσοστό χρήσης πρώτων υλών αυξάνεται.

Οι ανεπίτρεπτες εκπομπές αζροζολών θειικού οξέος από φυτά ελαιολάδου κυμαίνονται από 0,5 έως 5 kg/t τελικού προϊόντος.

Για τον καθαρισμό των καυσαερίων από την παραγωγή θειικού οξέος, οι μέθοδοι αμμωνίας χρησιμοποιούνται ευρέως: θειική αμμωνία με την παραγωγή θειικού αμμωνίου του εμπορίου ή των διαλυμάτων του και αμμωνία-κυκλική με παραγωγή 100% διοξειδίου του θείου και οξίνου θειώδους αμμωνίου του εμπορίου. Αυτές οι μέθοδοι καθαρισμού αερίου καθιστούν δυνατή τη χρήση διοξειδίου του θείου και ταυτόχρονα την απόκτηση πολύτιμων προϊόντων. Έτσι, η παραγωγή θειικού οξέος γίνεται σταδιακά απαλλαγμένη από απόβλητα. Επί του παρόντος, οι ατμοσφαιρικοί ρύποι δεσμεύονται συνήθως χρησιμοποιώντας μία από τις ακόλουθες μεθόδους:

· Τροποποίηση τεχνολογική διαδικασίαπροκειμένου να αποτραπεί ή να ελαχιστοποιηθεί ο σχηματισμός ενός ρυπογόνου προϊόντος.

· Εγκατάσταση νέων, πιο αποδοτικών συσκευών.

· Ηλεκτρικοί κατακρημνιστές, κυκλώνες, πύργοι πλυσίματος κ.λπ.

· Χρήση χημικών ή φυσικών διεργασιών, όπως προσρόφηση, απορρόφηση, μετακαύση, διπλή επαφή, καταλυτική εξουδετέρωση κ.λπ.

· Εποικοδομητικές αποφάσεις, όπως διπλές και όχι μεμονωμένες βαλβίδες, συστήματα κλειστών βαλβίδων που καταγράφουν τις εκπομπές.

· Ο σχεδιασμός της εγκατάστασης πρέπει να διασφαλίζει την αξιόπιστη και ασφαλή λειτουργία των συσκευών, τη δυνατότητα επιθεώρησης και καθαρισμού, πλύσης, καθαρισμού και επισκευής, καθώς και τη διενέργεια των απαραίτητων δοκιμών.

· Οι αγωγοί, οι κύλινδροι, οι δεξαμενές βάφονται με χρώματα που αντιστοιχούν στο περιεχόμενό τους και εφοδιάζονται με επιγραφή με το όνομα της ουσίας που αποθηκεύεται ή μεταφέρεται. Για την παρακολούθηση της διαδικασίας παραγωγής θειικού οξέος, εγκαθίστανται αυτόματα μέσα ελέγχου.

Όταν παράγεται διοξείδιο του θείου από πυρίτη του θείου, σχηματίζεται πυριτική σκόνη. Οι πυρίτιδες αποτελούνται κυρίως από σίδηρο (40-63%) με μικρές προσμίξεις θείου (1-2%), χαλκό (0,33-0,47%), ψευδάργυρο (0,42-1,35%), μόλυβδο (0,32-0,58%), πολύτιμο ( 10-20 g/t) και άλλα μέταλλα.

Το αέριο που βγαίνει από τον κλίβανο είναι μολυσμένο με σκόνη σκόνης και άλλες ακαθαρσίες. Η συγκέντρωση της σκόνης στο διοξείδιο του θείου, ανάλογα με τον σχεδιασμό των κλιβάνων, την ποιότητα και τον βαθμό λείανσης των πρώτων υλών, κυμαίνεται από 1 έως 200 g/m3. Ο όγκος των αερίων ψησίματος είναι εκατοντάδες χιλιάδες κυβικά μέτρα την ημέρα. Πριν από την επεξεργασία, αυτά τα αέρια καθαρίζονται σε κυκλώνες και ξηρούς (άγαρ) ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές σε υπολειμματική περιεκτικότητα σε σκόνη περίπου 0,1 g/m3. Τα αέρια κλιβάνου υποβάλλονται σε πρόσθετο καθαρισμό με διαδοχική πλύση με ψυχρό 60-75% (σε κοίλους πύργους) και 25-40% (σε συσκευασμένους πύργους) θειικό οξύ, παγιδεύοντας την προκύπτουσα ομίχλη σε υγρούς ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές. Η διαδικασία πρόσθετου καθαρισμού των αερίων του κλιβάνου από τη σκόνη συνοδεύεται από το σχηματισμό λάσπης που συσσωρεύεται στον εξοπλισμό του πλυντηρίου και στους υγρούς ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές.

Έτσι, τα στερεά απόβλητα από την παραγωγή θειικού οξέος από θειοπυρίτες είναι πυριτικές σκόνες, σκόνη από κυκλώνες και ξηρούς ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές, λάσπη από πύργους πλύσης που συλλέγονται σε δεξαμενές καθίζησης, συλλέκτες και ψυγεία οξέος και λάσπη από υγρούς ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές.

Κατά την ψήσιμο θειούχου πυρίτη, οι άχρηστες στάχτες πυρίτη αποτελούν το ~ 70% της μάζας του πυρίτη. Για 1 τόνο παραγόμενου οξέος, η απόδοση της σκόνης στην καλύτερη περίπτωση είναι 0,55 τόνοι Επειδή η πρώτη ύλη για την παραγωγή θειικού οξέος, μαζί με τον θεοπυρίτη που εξορύσσεται ειδικά για το σκοπό αυτό, είναι απόβλητα που παράγονται κατά τον εμπλουτισμό θειούχων μεταλλευμάτων από τη μέθοδο επίπλευσης και τα απόβλητα που δημιουργούνται κατά τον εμπλουτισμό κάρβουνα, στη συνέχεια διακρίνονται τρεις τύποι πυριτικών τσιχλόφουσκες (στίχτες από πυρίτες, στάχτες από απορρίμματα επίπλευσης θειούχου μεταλλεύματος εμπλουτισμού, ανθρακοκέντρες), οι οποίες διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους τόσο στη χημική σύσταση όσο και σε φυσικά χαρακτηριστικά. Οι σκόνες των δύο πρώτων τύπων διακρίνονται από σημαντική περιεκτικότητα σε χαλκό, ψευδάργυρο, ασήμι, χρυσό και άλλα μέταλλα.

Η ανακύκλωση των πυριτών είναι δυνατή προς διάφορες κατευθύνσεις: για την εξόρυξη μη σιδηρούχων μετάλλων και την παραγωγή σιδήρου και χάλυβα, στις βιομηχανίες τσιμέντου και γυαλιού, γεωργίακαι τα λοιπά.

4 Μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις αερίων, ατμών και σκόνης κατά την παραγωγή θειικού οξέος

Ουσίες	Στον αέρα του χώρου εργασίας των βιομηχανικών χώρων, mg/m3	Στον ατμοσφαιρικό αέρα κατοικημένες περιοχές
		μέγιστη εφάπαξ δόση, mg/m3	μέση ημερήσια, mg/m3
Ορυκτή και φυτική σκόνη, απαλλαγμένη από SiO2 και τοξικές ουσίες
Ανυδρίτες αρσενικού και αρσενικού
Αρσενικό υδρογόνο
Οξείδια του αζώτου (σε όρους N2O3)
Μονοξείδιο του άνθρακα
Σκόνη τσιμέντου, αργίλου, ορυκτών και των μειγμάτων τους, που δεν περιέχουν ελεύθερο SiO2
Σκόνη πεντοξειδίου του βαναδίου
Μέταλλο υδράργυρος
Μόλυβδος και οι ανόργανες ενώσεις του
Σελήνιο άμορφο
Σεληνώδης ανυδρίτης
Θειικό οξύ, θειικός ανυδρίτης
Διοξείδιο του θείου
Υδρόθειο
Φώσφορο υδρογόνο
Υδροφθόριο
Υδροχλώριο και υδροχλωρικό οξύ (σε όρους HC1)

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΥΡΙΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ

Στους απορροφητές, το θειικό οξύ εκχυλίζει μόνο τριοξείδιο του θείου από το μείγμα αερίων· το υπόλοιπο αέριο, αφού περάσει από τους απορροφητές, απομακρύνεται στην ατμόσφαιρα. Τυπικά, το SO3 απορροφάται σε δύο σειριακά συνδεδεμένους απορροφητές: στον πρώτο - ελαιούχο και στο δεύτερο - μονοένυδρο.

Ο κύριος δείκτης της λειτουργίας του τμήματος απορρόφησης είναι η πληρότητα της απορρόφησης SO3. στη βέλτιστη λειτουργία του απορροφητή μονοένυδρου, τα καυσαέρια είναι σχεδόν διαφανή, περιέχουν μόνο ίχνη θειικού οξέος. Όταν η συγκέντρωση οξέος που ποτίζει τον απορροφητή μονοένυδρου είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από 98,3% H2SO4, σχηματίζεται ομίχλη και τα καυσαέρια γίνονται ορατά. Σε έναν απορροφητή μονοένυδρου, σχηματίζεται ομίχλη και σε υψηλή υγρασία αερίου. Τυπικά, 0,01% υδρατμοί παραμένει στο αέριο μετά την ξήρανση των πύργων. Δεδομένου ότι το αέριο μετά τη συσκευή επαφής περιέχει μεγάλη ποσότητα SO3, όταν το αέριο ψύχεται, οι υδρατμοί μετατρέπονται πλήρως σε ατμό H2SO4, η συγκέντρωση του οποίου είναι επίσης 0,01%, ή 0,437 g/m3.

Οι ατμοί θειικού οξέος συμπυκνώνονται στην επιφάνεια του ακροφυσίου απορροφητή. Σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία του οξέος άρδευσης ή σε υψηλή υγρασία αερίου (η περιεκτικότητα του αερίου σε θειικό οξύ είναι μεγαλύτερη από 0,437 g/m3), μέρος του ατμού του θειικού οξέος συμπυκνώνεται στον όγκο για να σχηματίσει ομίχλη, η οποία δεν εναποτίθεται στους απορροφητές και απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.

Όταν παράγονται εμπορικά προϊόντα με τη μορφή οξέος τεχνικής επαφής, συνήθως αφαιρείται από τους πύργους ξήρανσης. Για να γίνει αυτό, σε έναν από τους πύργους ξήρανσης, διατηρείται μια συγκέντρωση οξέος που πληροί τις τυπικές απαιτήσεις για τεχνικό θειικό οξύ επαφής και καθώς συσσωρεύεται, μεταφέρεται από τη συλλογή στην αποθήκη. Σε τέτοιες περιπτώσεις, δημιουργείται σημαντικά περισσότερη θερμότητα στο τμήμα απορρόφησης (όπου συμβαίνει αραίωση) παρά στην απελευθέρωση ελαίου, καθώς το μονοένυδρο πρέπει να αραιωθεί με νερό.

1
Απορροφητής ελαίου

Ρύζι. 3 Σχεδιασμός απορροφητή ελαίου

Κέλυφος χάλυβα? 2 - καταπακτές? 3 - προστατευτικό στο καπάκι. 4 - σωλήνας για την παροχή οξέος. 5 - δεξαμενή πίεσης. 6 - ράβδος για κρέμασμα πλακών. 7 - χαλύβδινη πλάκα με κύπελλα για τη διανομή οξέος. 8 - ακροφύσιο (από το κάτω μέρος της σειράς δακτυλίων 150x150, 120X120, 100x100, 80X80 mm, από την κορυφή υπάρχουν 143 σειρές δακτυλίων 50x50 mm). 9 - σχάρα? 10 - βάση (σωλήνα από χάλυβα). 11 - χαλύβδινο πλέγμα με επίστρωση ανθεκτική στα οξέα: 12 - πυθμένας (τούβλο ανθεκτικό στα οξέα). 13 - δοκοί στήριξης. 14 - κιβώτιο αερίου.

Στα παλιά εργοστάσια, οι τοίχοι του απορροφητήρα είναι επενδεδυμένοι με τούβλα ανθεκτικά στα οξέα και η σχάρα είναι τοποθετημένη από ανδεσίτη ή άλλες ανθεκτικές στα οξέα πλάκες. Σε νέες εγκαταστάσεις επαφής, τα χαλύβδινα τοιχώματα του απορροφητή ελαίου δεν είναι επενδεδυμένα και η σχάρα συναρμολογείται από χαλύβδινες δοκούς.

Για την ομοιόμορφη κατανομή του οξέος στο ακροφύσιο του απορροφητή, χρησιμοποιούνται διάφορες συσκευές και συσκευές - χαλύβδινες πλάκες στις οποίες εισάγονται σωλήνες από χάλυβα ή πορσελάνη, αγωγοί διανομής, ψεκαστήρες κ.λπ. για τη διανομή του ξηραντικού οξέος. Δεδομένου ότι ακόμη και για να παραχθούν όλα τα προϊόντα με τη μορφή ελαίου, μόνο το 1/3 του τριοξειδίου του θείου πρέπει να απορροφηθεί στον απορροφητή ελαίου, η επιφάνεια επαφής του αερίου με το αρδευτικό έλαιο σε αυτό μπορεί να είναι μικρή, με αποτέλεσμα το ελαιόλαδο σε ορισμένες εγκαταστάσεις τοποθετούνται απορροφητές χωρίς ακροφύσιο. Η απαραίτητη επιφάνεια επαφής αερίου και υγρού δημιουργείται με ψεκασμό ελαίου.

Το μέγεθος του απορροφητή ελαίου και η ποσότητα ελαίου που παρέχεται για άρδευση εξαρτάται από την απόδοση του συστήματος θειικού οξέος. Τυπικά, 1 t/h προϊόντος απαιτεί επιφάνεια ακροφυσίου στον απορροφητή από 600 έως 1000 m2 με ταχύτητα αερίου στο ακροφύσιο έως 1 m/s και πυκνότητα άρδευσης 10-12 m3/m2 της διατομής του απορροφητή ελαίου.

2 Απορροφητής μονοϋδρικών

Ο μονοένυδρος απορροφητής ποτίζεται με θειικό οξύ 98,3%. Στον απορροφητή, το οξύ απορροφά SO3 και η συγκέντρωσή του αυξάνεται. Στον συλλέκτη μονοένυδρου, το οξύ αραιώνεται με νερό ή οξύ ξήρανσης στην αρχική συγκέντρωση και παρέχεται ξανά μέσω του ψυγείου για να ποτίσει τον απορροφητή μονοένυδρου. Η πυκνότητα άρδευσης είναι περίπου 20m3/(m2*h).

Ρύζι. 4 Σχεδιασμός απορρόφησης μονοϋδρικών

Κέλυφος χάλυβα: 2 - τούβλο ανθεκτικό στα οξέα. 3 - αμίαντος? 4 - καταπακτές? 5 - ράβδοι για την ανάρτηση της πλάκας. 6 - δεξαμενή πίεσης. 7 - σωλήνας παροχής οξέος. 8 - προστατευτικό στο καπάκι. 9 - κάλυμμα? 10 - διανομέας οξέος στη σόμπα. 11 - παράθυρο προβολής. 12 - ακροφύσιο (από κάτω υπάρχουν δύο σειρές δακτυλίων 150 X 150. 120x 120. 100x100 80X 80 mm, πάνω από 144 σειρές δακτυλίων 60X 50 mm, πάνω από δαχτυλίδια 80X80 mm χύμα). 13 - κιβώτιο αερίου. 14 - δοκός στήριξης από χάλυβα. 15 - δομή στήριξης με καμάρες από τούβλα · ​​16 - σχάρα από τούβλα.

Σε ορισμένες εγκαταστάσεις, ο απορροφητής ελαίου συνδέεται με τον απορροφητή μονοϋδρίτη σε μια διακλάδωση. Σε αυτή την περίπτωση, το αέριο μετά τον ψύκτη ανυδρίτη χωρίζεται σε δύο ρεύματα, ένα από τα οποία αποστέλλεται απευθείας στον απορροφητή μονοένυδρου και το δεύτερο πρώτο εισέρχεται στον απορροφητή ελαίου και από αυτό στο μονοένυδρο. Αυτό το σχήμα επιτρέπει τη θέση σε λειτουργία του απορροφητήρα ελαίων μόνο σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να απελευθερωθεί ελαιόλαδο.

Προτείνεται ένας διαφορετικός σχεδιασμός του πύργου απορρόφησης, ο οποίος περιλαμβάνει (Εικ. 5): ένα περίβλημα επενδεδυμένο με τούβλο ανθεκτικό στα οξέα (1), έναν εφαπτομενικά κατασκευασμένο σωλήνα εισόδου για την εισαγωγή ενός μείγματος αερίου ή αέρα (2), μια κυλινδρική διανομή αερίου πλέγμα επενδεδυμένο με τούβλο ανθεκτικό στα οξέα (3) που διαθέτει διαύλους διαφορετικού μήκους για τη διέλευση αερίου σε κάθε επίπεδο. Στο πλέγμα διανομής αερίου, ένα κυλινδρικό σώμα ίδιας διαμέτρου είναι επενδεδυμένο με τούβλο ανθεκτικό στα οξέα (4). Το σώμα του πύργου είναι γεμάτο με ακροφύσιο (5) και εξοπλισμένο με διάταξη διανομής οξέος (6).

Ο πύργος απορρόφησης λειτουργεί ως εξής:

Το μείγμα αερίου ή ο αέρας εισέρχεται μέσω του εφαπτομενικού σωλήνα εισόδου (2) στον δακτυλιοειδή χώρο μεταξύ του περιβλήματος (1) και του εσωτερικού κυλινδρικού περιβλήματος επενδεδυμένου με τούβλα ανθεκτικά στα οξέα (4) στο πλέγμα διανομής αερίου (3), κατανέμεται κατά μήκος ολόκληρη η περίμετρος του δακτυλιοειδούς χώρου και ρέει ομοιόμορφα μέσω των καναλιών αερίου του πλέγματος διανομής αερίου προς το ακροφύσιο του πύργου απορρόφησης (5), στο οποίο συμβαίνουν διεργασίες μεταφοράς θερμότητας και μάζας. Το ακροφύσιο ποτίζεται με πυκνό θειικό οξύ μέσω συσκευών διανομής οξέος (6)

Για την ισχύ του συστήματος Τοποθετούνται απορροφητές 120 τόνων ημερησίως διαμέτρου 3,3 μ. Πραγματοποιείται διανομή αρδευτικού οξέος χρησιμοποιώντας το σύστημα υδρορροές από χάλυβα ή χυτοσίδηρο που βρίσκονται κάτω από το κάλυμμα του απορροφητή. Ύψος απορροφητή ελαίων 12 m, και μονοϋδρική - 13,5 m.

Τα σχήματα των τμημάτων απορρόφησης στα εργοστάσια διαφέρουν ελάχιστα μεταξύ τους και τα τεχνολογικά καθεστώτα που χρησιμοποιούνται είναι επίσης παρόμοια. Ακολουθούν κατά προσέγγιση πρότυπα για το τεχνολογικό καθεστώς του τμήματος απορρόφησης σε μία από τις εγκαταστάσεις επαφής:

Θερμοκρασία στην έξοδο του απορροφητή, °C, όχι μεγαλύτερη από ελαιόλαδο................................ ...................................................... ................................. 60

μονοϋδρική ..................................................... .......................................................... 60

Συγκέντρωση αρδευτικού οξέος στον απορροφητή

σε ελαιόλαδο, % SO3 (δωρεάν).......................................... ........ ..........................20±1

σε μονοένυδρο, % H2SO4...................................................... ...... 98,6±0,2

Βαθμός απορρόφησης, % όχι μικρότερος................................. ..... ............ 99,95

3 Τεχνολογικά χαρακτηριστικά απορροφητών

Παραγωγικότητα φυτών, t/h

H2S04 ……………………………………………………………………………….10

Βαθμός μετατροπής x……………………………………………………………… 0,98 Πληρότητα απορρόφησης SO3

στον απορροφητήρα ελαίου y…………………………………………………………….0,5

σύνολο z………………………………………………………………..0.9995

Συγκέντρωση

ελαιόλαδο που ποτίζει τον απορροφητή ελαίου Co, % SO3 (δωρεάν) ...20

μονοένυδρο cm, % H2SO4……………………………98

ξηραντικό οξύ Sp, % H2SO4 …………………………93

Κατανάλωση αερίου ψησίματος, m3/h…………………………………………………………. 26820

συμπεριλαμβανομένου:

άρα 2………………………………………………………………………………… 2350

Ο2 …………………………………………………………………………….2220

Ν2 ……………………………………………………………………………………… 21460

Ατμοί H2O……………………………………………………………………………………………………………………………

SO3…………………………………………………………………………………… 130

Βαρομετρική πίεση P, Pa………………………………..1,01*105

Κενό μπροστά από τον πύργο ξήρανσης Pp, Pa………………………,9*103

Θερμοκρασία αερίου στην είσοδο στον πύργο ξήρανσης, °C………………….32

Πίεση υδρατμών σε αυτό το αέριο РН2O, Pa……………….4,75*103

ΤΕΧΝΙΚΟΙ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΙΙΚΟΥ ΟΞΕΩΝ

Το κόστος του θειικού οξέος εξαρτάται σημαντικά από τον τύπο της πρώτης ύλης που υποβάλλεται σε επεξεργασία, καθώς το κόστος του θείου σε διαφορετικές πρώτες ύλες δεν είναι το ίδιο. Για παράδειγμα, το κόστος 1 τόνου θείου σε πυρίτες είναι 2 φορές χαμηλότερο από ό,τι στο φυσικό θείο. το κόστος του θείου στα απαέρια από τη μεταλλουργική βιομηχανία δεν λαμβάνεται καθόλου υπόψη.

Η επίδραση του τύπου της πρώτης ύλης στο κόστος αντικατοπτρίζεται επίσης στο γεγονός ότι το τεχνολογικό σχήμα και ο σχεδιασμός του υλικού του είναι διαφορετικός όταν εργάζεστε με διαφορετικές πρώτες ύλες. Έτσι, όταν χρησιμοποιείτε φυσικό θείο, δεν υπάρχει ανάγκη για πλύσιμο με αέριο και κατά την καύση υδρόθειου, δεν απαιτείται πλύσιμο και ξήρανση με αέριο, γεγονός που μειώνει το κόστος επεξεργασίας των πρώτων υλών. Το κόστος του θειικού οξέος εξαρτάται επίσης από πολλούς άλλους παράγοντες: την απόσταση της μονάδας θειικού οξέος από τις πηγές πρώτων υλών, το κόστος του νερού, της ηλεκτρικής ενέργειας κ.λπ.

Με την αύξηση της παραγωγικότητας του συστήματος θειικού οξέος, το κόστος παραγωγής μειώνεται, καθώς αυτό μειώνει το κόστος απόσβεσης, αυξάνει την παραγωγικότητα της εργασίας, μειώνει το κόστος συντήρησης του εξοπλισμού κ.λπ. Το κόστος του θειικού οξέος μειώνεται επίσης με την αύξηση της έντασης του εξοπλισμού.

Ένας σημαντικός δείκτης της διαδικασίας παραγωγής θειικού οξέος είναι το κόστος επεξεργασίας των πρώτων υλών, το οποίο περιλαμβάνει όλα τα κόστη εκτός από το κόστος των πρώτων υλών. Το κόστος επεξεργασίας μειώνεται συνεχώς καθώς βελτιώνεται το τεχνολογικό σχήμα παραγωγής, βελτιώνεται ο σχεδιασμός του υλικού του, μειώνονται οι συντελεστές κατανάλωσης, αυξάνεται η παραγωγικότητα του συστήματος κ.λπ. Το κόστος επεξεργασίας είναι ο κύριος δείκτης που χαρακτηρίζει τον τεχνικό εξοπλισμό και την οργάνωση της παραγωγής .

Πίνακας 8. Μέσοι συντελεστές κατανάλωσης στην παραγωγή θειικού οξέος επαφής ανάλογα με τον τύπο της πρώτης ύλης που χρησιμοποιείται (ανά 1 kg H2S04)

Πίνακας 9. Συντελεστές κατανάλωσης για την παραγωγή 1 τόνου θειικού οξέος από καθαρό θείο με τη μέθοδο DK-DA

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Αυτή η περίληψη εξέτασε τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του θειικού οξέος. Οι κύριοι τομείς εφαρμογής του έχουν μελετηθεί. Δίνονται οι υπάρχουσες μέθοδοι για την παραγωγή οξέος. Έχει αποκαλυφθεί ότι η πιο αποτελεσματική μέθοδος για την παραγωγή θειικού οξέος είναι η μέθοδος της διπλής επαφής και της διπλής απορρόφησης. Παρέχονται τα απαραίτητα στοιχεία αναφοράς. Όταν παράγεται αέριο ψησίματος με καύση θείου, δεν χρειάζεται να αφαιρούνται ακαθαρσίες, σε αντίθεση με την καύση των σιδηροπυριτών. ΣΕ Δοσμένος χρόνοςΣυνεχίζεται η ανάπτυξη αποτελεσματικών καταλυτών για την παραγωγή τριοξειδίου του θείου με μέγιστο βαθμό μετατροπής, καθώς και η ανάπτυξη εγκαταστάσεων για την παραγωγή ελαίου για την αποτροπή εκπομπών που δεν συμμορφώνονται με τα πρότυπα MPC και MPE. Από την άλλη πλευρά, ανεξάρτητα από τον τύπο της πρώτης ύλης που περιέχει θείο, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιούνται απόβλητα παραγωγής οξέος σε άλλες βιομηχανίες (για παράδειγμα, πυριτικές στάχτες στη μεταλλουργία). Καθώς τα αποθέματα θείου και πυρίτη εξαντλούνται, η απόκτηση πρώτων υλών για οξύ από απαέρια είναι επίσης ζωτικής σημασίας ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ πρόβλημα. Έτσι, η τεχνολογία θειικού οξέος προσπαθεί για παραγωγή χωρίς απόβλητα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Amelin A.G., Sulfuric acid technology, 2nd ed., M., 1983. - 360 p.

GOST 2184-77 Τεχνικό θειικό οξύ. Προδιαγραφές

GOST 667-73 Μπαταρία θειικό οξύ. Προδιαγραφές

4. Melnikov E.Ya., Saltanova V.P., Naumova A.M., Blinova Zh.S. Τεχνολογία ανόργανων ουσιών και ορυκτών λιπασμάτων. Εγχειρίδιο για τις τεχνικές σχολές. Μ.: Χημεία, 1983. - 432 σελ.

5. Μπορέσκοφ Γ.Κ. Catalysis in the production of sulfuric acid M.-L.: Goskhimizdat, 1954. - 348 p.

RF Patent No. 94025148/04 Dobkina E.I.; Kuznetsova S.M.; Larionov A.M. Catalyst for the oxidation of sulfur dioxide//Ρωσικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 2080176, 27.05.1997

GOST 444-75 Θειούχος πυρίτης επίπλευσης. Προδιαγραφές

8. GOST 127.1-93. Τεχνικό θείο. Προδιαγραφές

Kutepov A.M., Bondareva T.I., Berengarten M.G. Γενική χημική τεχνολογία. 3η έκδ. Σχολικό βιβλίο για τα πανεπιστήμια. - 3η έκδ., αναθεωρημένη. - Μ.: Akademkniga, 2004. - 528 σελ.: ill.

10. Ο.Α. Fedyaeva Βιομηχανική οικολογία . Σημειώσεις διάλεξης. - Omsk: Omsk State Technical University Publishing House, 2007. - 145 p.

Εγχειρίδιο θειικού οξέος / Under. εκδ. Κ.Μ. Σμέουρα. - Μ.: Χημεία, 1971.

12. Syromyatnikov V.D. , Igin V.V. , Filatov Yu.V., Sushchev V.S. , Golous V.I. Ευρεσιτεχνία RU 2240976 Πύργος απορρόφησης.

13. Sokolovsky A.A., Yashke E.V. Τεχνολογία ορυκτών λιπασμάτων και οξέων. - Μ.: Χημεία, 1979. - 384 σελ.

14. Περίληψη περιοδικού «Χημεία».