Безводна сулфурна киселина е тешка, безбојна мрсна течност која се раствора во вода во која било пропорција. Тој е хигроскопен, неиспарлив, без мирис и не спроведува електрична енергија. На температура од 10,3 °C се стврднува, формирајќи кристали слични на мразот. Точката на вриење е 296,2 °C, со дополнително зголемување на температурата се распаѓа. Густина 1,83 g/ml (200 °C). Ова е молекуларна супстанција која припаѓа на силни двобазни киселини. Растворите на SO 3 во сулфурна киселина се нарекуваат олеум; тие формираат две соединенија H 2 SO 4 SO 3 и H 2 SO 4 2SO 3. Олеумот содржи и пиросулфурна киселина, добиена со реакцијата: H 2 SO 4 + SO3 = H2S2O7.

Хемиските својства на сулфурната киселина во голема мера зависат од нејзините
концентрација. Во лабораториите и индустријата, се користи разредена и концентрирана сулфурна киселина, иако оваа поделба е произволна (не може да се повлече јасна граница меѓу нив).

Интеракција со метали.

Разредената сулфурна киселина реагира со некои метали, како што се железо, цинк, магнезиум, ослободувајќи водород:

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

Некои ниско-активни метали, како што се бакар, сребро, злато, не реагираат со разредена сулфурна киселина.
Концентрираната сулфурна киселина е силен оксидирачки агенс. Оксидира многу метали. Производи за намалување на киселина
обично сулфур (IV) оксид, водород сулфид и сулфур (H 2 S и S се формира во реакциите на киселина со активни метали- магнезиум, калциум, натриум, калиум, итн.).

Примери на реакции:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Mg + 2H 2 SO 4 = MgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O или
4Mg + 5H 2 SO 4 = 4MgSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
Сулфурна киселина со висока концентрација (практично безводна) не комуницира со железо како резултат на пасивација на металот. Феноменот на пасивација е поврзан со формирање на површината на металот на издржлив континуиран филм кој се состои од оксиди или други соединенија, што го спречува контактот на металот со киселината. Благодарение на пасивацијата, можно е транспортирање и складирање на концентрирана сулфурна киселина во челични контејнери. Концентрираната сулфурна киселина исто така ги пасивизира алуминиумот, никелот, хромот и титаниумот.
Интеракција со неметали.
Концентрираната сулфурна киселина може да оксидира неметали, на пример:

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

Оксидационите својства на концентрираната сулфурна киселина може да се појават и кај некои сложени супстанции - редуцирачки агенси, на пример:

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

Интеракција со основни оксиди и бази.
Сулфурната киселина ги покажува сите типични својства на киселините. Така, тој реагира со основни и амфотерни оксиди и хидроксиди за да формира соли. Како двобазна киселина, H 2 SO 4 формира два вида соли: средни соли - сулфати и киселински соли- хидросулфати.
Примери на реакции:

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
алуминиум сулфат

2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O
калиум сулфат
KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O
калиум водород сулфат

Водородни сулфати се формираат кога киселината се зема во вишок. Многу соли на сулфурна киселина се ослободуваат од растворите во форма на кристални хидрати, на пример: Al 2 (SO 4) 3 ∙18H 2 O; Na 2 SO 4 ∙ 10H 2 O

Интеракција со соли.
Со некои соли, киселината влегува во реакции на размена, на пример:

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

Последната реакција е квалитативни за сулфурна киселинаи неговите соли: нивното присуство во растворот се проценува со формирање на бел талог од BaSO 4, кој е практично нерастворлив во концентрирана азотна киселина.
Интеракција со вода.
Кога се раствора во вода, сулфурната киселина активно комуницира со неа и формира хидрати:

NH 2 O + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ nH 2 O

каде што n = 1, 2, 3, 4 и 6.5.

Поради својата способност да ја врзува водата, сулфурната киселина е добар десикант.

Шема за користење на сулфурна киселина

Ориз. Главната употреба на сулфурна киселина

Главните методи за производство на сулфурна киселина се контакт, со употреба на цврсти катализатори (контакти) и азотни - со азотни оксиди.

Во технологијата, сулфурна киселина се нарекува нејзина мешавина и со вода и со сулфурен анхидрид SO3. Ако моларниот однос на SO3:H2O< 1, то это водный раствор серной кислоты, если >1 - раствор на SO3 во сулфурна киселина (олеум).

1 Наслов
2 Физички и физички Хемиски својства
- 2.1 Олеум
3 Хемиски својства
4 Апликација
5 Токсичен ефект
6 Историски информации
7 Дополнителни информации
8 Подготовка на сулфурна киселина
- 8.1 Прв метод
- 8.2 Втор метод
9 Стандарди
10 Белешки
11 Литература
12 Врски

Име

ВО XVIII-XIX вексулфур за барут се произведувал од сулфур пирит (пирит) во фабриките за витриол. Сулфурната киселина во тоа време се нарекуваше „масло од витриол“ (по правило, тоа беше кристален хидрат, со конзистентност што потсетува на масло), очигледно оттука и потеклото на името на неговите соли (или подобро, кристални хидрати) - витриол .

Физички и физичко-хемиски својства

Многу силна киселина, на 18°C pKa (1) = -2,8, pKa (2) = 1,92 (K2 1,2 10−2); должини на врската во молекулата S=O 0,143 nm, S-OH 0,154 nm, HOSOH агол 104°, OSO 119°; врие, формирајќи азеотропна смеса (98,3% H2SO4 и 1,7% H2O со точка на вриење од 338,8 ° C). Сулфурната киселина што одговара на 100% содржина на H2SO4 го има следниот состав (%): H2SO4 99,5, HSO4− - 0,18, H3SO4+ - 0,14, H3O+ - 0,09, H2S2O7 - 0,04, HS2O7- - 0,05. Се меша со вода и SO3, во сите пропорции. Во водени раствори, сулфурната киселина речиси целосно се дисоцира на H3O+, HSO3+ и 2HSO4-. Формира H2SO4 nH2O хидрати, каде што n = 1, 2, 3, 4 и 6,5.

Олеум

Главна статија: Олеум

Растворите на сулфурниот анхидрид SO3 во сулфурна киселина се нарекуваат олеум, тие формираат две соединенија H2SO4 SO3 и H2SO4 2SO3.

Олеумот содржи и пиросулфурни киселини, добиени од реакциите:

Точката на вриење на водените раствори на сулфурна киселина се зголемува со зголемување на нејзината концентрација и достигнува максимум при содржина од 98,3% H2SO4.

Својства на водени раствори на сулфурна киселина и олеум

Содржина % по тежина		Густина на 20 ℃, g/cm³	Точка на топење, ℃	Точка на вриење, ℃
H2SO4	SO3 (бесплатно)	Густина на 20 ℃, g/cm³	Точка на топење, ℃	Точка на вриење, ℃
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

Точката на вриење на олеумот се намалува со зголемување на содржината на SO3. Како што се зголемува концентрацијата на водените раствори на сулфурна киселина, вкупниот парен притисок над растворите се намалува и достигнува минимум при содржина од 98,3% H2SO4. Како што се зголемува концентрацијата на SO3 во олеумот, вкупниот парен притисок над него се зголемува. Притисокот на пареа погоре водени растворисулфурна киселина и олеум може да се пресметаат со помош на равенката:

вредностите на коефициентите А и зависат од концентрацијата на сулфурна киселина. Пареата над водените раствори на сулфурна киселина се состои од мешавина од водена пареа, H2SO4 и SO3, а составот на пареата се разликува од составот на течноста при сите концентрации на сулфурна киселина, освен за соодветната азеотропна смеса.

Со зголемување на температурата, дисоцијацијата се зголемува:

Равенка за температурна зависност на константата на рамнотежа:

При нормален притисок, степен на дисоцијација: 10-5 (373 K), 2,5 (473 K), 27,1 (573 K), 69,1 (673 K).

Густината на 100% сулфурна киселина може да се определи со равенката:

Со зголемување на концентрацијата на растворите на сулфурна киселина, нивниот топлински капацитет се намалува и достигнува минимум за 100% сулфурна киселина; топлинскиот капацитет на олеумот се зголемува со зголемување на содржината на SO3.

Со зголемување на концентрацијата и намалување на температурата, топлинската спроводливост λ се намалува:

каде што C е концентрацијата на сулфурна киселина, во%.

Олеумот H2SO4·SO3 има максимална вискозност, со зголемување на температурата, η се намалува. Електричен отпорсулфурната киселина е минимална при концентрација од SO3 и 92% H2SO4 и максимална при концентрација од 84 и 99,8% H2SO4. За олеум, минималниот ρ е во концентрација од 10% SO3. Со зголемување на температурата, ρ на сулфурна киселина се зголемува. Диелектрична константа од 100% сулфурна киселина 101 (298,15 K), 122 (281,15 K); криоскопска константа 6,12, ебулиоскопска константа 5,33; коефициентот на дифузија на пареата на сулфурна киселина во воздухот варира во зависност од температурата; D = 1,67·10-5T3/2 cm²/s.

Хемиски својства

Сулфурна киселина во концентрирана форма кога се загрева е прилично силен оксидирачки агенс; оксидира HI и делумно HBr до слободни халогени, јаглерод до CO2, сулфур до SO2, оксидира многу метали (Cu, Hg, со исклучок на злато и платина). Во овој случај, концентрираната сулфурна киселина се намалува на SO2, на пример:

Најмоќните редуцирачки агенси ја намалуваат концентрираната сулфурна киселина до S и H2S. Концентрираната сулфурна киселина апсорбира водена пареа, па затоа се користи за сушење на гасови, течности и цврсти материи, на пример во сушери. Меѓутоа, концентрираниот H2SO4 делумно се редуцира со водород, поради што не може да се користи за сушење. Одвојување на водата од органски соединенијаа оставајќи го зад себе црн јаглерод (јаглен), концентрираната сулфурна киселина предизвикува јагленисување на дрво, шеќер и други материи.

Разредениот H2SO4 влегува во интеракција со сите метали лоцирани во електрохемиската напонска серија лево од водородот со неговото ослободување, на пример:

Оксидационите својства на разредениот H2SO4 се некарактеристични. Сулфурната киселина формира две серии на соли: средни - сулфати и кисели - хидросулфати, како и естри. Познати се пероксомоносулфурна киселина (или каро киселина) H2SO5 и пероксодисулфурна киселина H2S2O8.

Сулфурната киселина, исто така, реагира со основните оксиди, формирајќи сулфат и вода:

Во погоните за обработка на метали, раствор од сулфурна киселина се користи за отстранување на слој од метал оксид од површината на металните производи кои се подложени на висока топлина за време на производниот процес. Така, железниот оксид се отстранува од површината на лимот со дејство на загреан раствор на сулфурна киселина:

Квалитативна реакција на сулфурна киселина и нејзините растворливи соли е нивната интеракција со растворливи солибариум, кој формира бел талог од бариум сулфат, нерастворлив во вода и киселини, на пример:

Апликација

Сулфурна киселина се користи:

во преработка на руда, особено во екстракција на ретки елементи, вкл. ураниум, иридиум, циркониум, осмиум, итн.;
во производството на минерални ѓубрива;
како електролит во оловни батерии;
за добивање на разни минерални киселини и соли;
во производството на хемиски влакна, бои, формирање на чад и експлозиви;
во нафтената, металопреработувачката, текстилната, кожарската и другите индустрии;
В Прехранбена индустрија- регистриран како додаток на храна E513(емулгатор);
во индустриската органска синтеза во реакции:
- дехидрација (производство на диетил етер, естри);
- хидратација (етанол од етилен);
- сулфонација (синтетички детергенти и посредници во производството на бои);
- алкилација (производство на изооктан, полиетилен гликол, капролактам) итн.
- За реставрација на смоли во филтри при производство на дестилирана вода.

Светското производство на сулфурна киселина е прибл. 160 милиони тони годишно. Најголем потрошувач на сулфурна киселина е производството на минерални ѓубрива. P2O5 фосфорните ѓубрива трошат 2,2-3,4 пати повеќе маса на сулфурна киселина, а (NH4)2SO4 сулфурната киселина троши 75% од масата на потрошената (NH4)2SO4. Затоа, тие имаат тенденција да градат погони за сулфурна киселина во врска со фабрики за производство на минерални ѓубрива.

Токсичен ефект

Сулфурната киселина и олеумот се многу корозивни материи. Тие влијаат на кожата, мукозните мембрани и респираторниот тракт (предизвикуваат хемиски изгореници). При вдишување на пареа од овие супстанции, тие предизвикуваат отежнато дишење, кашлање, а честопати ларингитис, трахеит, бронхитис итн. Максималната дозволена концентрација на аеросол на сулфурна киселина во воздухот на работната површина е 1,0 mg/m³, во атмосферски воздух 0,3 mg/m³ (максимум еднократно) и 0,1 mg/m³ (просечно дневно). Штетната концентрација на пареа на сулфурна киселина е 0,008 mg/l (изложеност 60 мин), смртоносна 0,18 mg/l (60 мин). Класа на опасност II. Аеросол од сулфурна киселина може да се формира во атмосферата како резултат на емисиите од хемиските и металуршките индустрии кои содржат S оксиди и да падне во форма на кисели дождови.

Историски информации

Сулфурната киселина е позната уште од античките времиња, која се јавува во природата во слободна форма, на пример, во форма на езера во близина на вулкани. Можеби првото спомнување на киселински гасови произведени со калцинирање на стипса или железо сулфат на „зелениот камен“ се наоѓа во списите што му се припишуваат на арапскиот алхемичар Џабир ибн Хајан.

Во 9 век, персискиот алхемичар Ар-Рази, калцинирајќи мешавина од железо и бакар сулфат (FeSO4 7H2O и CuSO4 5H2O), исто така, добил раствор од сулфурна киселина. Овој метод го подобрил европскиот алхемичар Алберт Магнус, кој живеел во 13 век.

Шема за производство на сулфурна киселина од железо сулфат - термичко распаѓање на железо (II) сулфат проследено со ладење на смесата

Молекула на далтонска сулфурна киселина

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

Делата на алхемичарот Валентин (13 век) опишуваат метод за производство на сулфурна киселина со апсорпција на гас (сулфурен анхидрид) ослободен со согорување на мешавина од сулфур и нитратни прашоци со вода. Последователно, овој метод ја формираше основата на т.н. Метод на „комора“, кој се изведува во мали комори обложени со олово, кое не се раствора во сулфурна киселина. Во СССР, овој метод постоел до 1955 година.

Алхемичарите од 15 век знаеле и метод за производство на сулфурна киселина од пирит - сулфур пирит, поевтина и почеста суровина од сулфурот. Сулфурна киселина се произведува на овој начин веќе 300 години, во мали количини во стаклени резерви. Последователно, во врска со развојот на катализата, овој метод го замени методот на комората за синтеза на сулфурна киселина. Во моментов, сулфурната киселина се произведува со каталитичка оксидација (на V2O5) на сулфур (IV) оксид во сулфур (VI) оксид, и последователно растворање на сулфур (VI) оксид во 70% сулфурна киселина за да се формира олеум.

Во Русија, производството на сулфурна киселина за прв пат беше организирано во 1805 година во близина на Москва во областа Звенигород. Во 1913 година, Русија беше рангирана на 13-то место во светот во производството на сулфурна киселина.

дополнителни информации

Ситни капки сулфурна киселина може да се формираат во средните и горните слоеви на атмосферата како резултат на реакцијата на водена пареа и вулканска пепел која содржи големи количества сулфур. Добиената суспензија, поради високото албедо на облаците од сулфурна киселина, го отежнува сончевата светлина да стигне до површината на планетата. Затоа (а, исто така, како резултат на големиот број ситни честички од вулканска пепел во горната атмосфера, кои исто така го попречуваат пристапот на сончевата светлина до планетата), може да се случат значителни климатски промени по особено силни вулкански ерупции. На пример, како резултат на ерупцијата на вулканот Ксудах (Полуостров Камчатка, 1907), зголемена концентрација на прашина во атмосферата остана околу 2 години, а карактеристични ноќни облаци од сулфурна киселина беа забележани дури и во Париз. Експлозијата на планината Пинатубо во 1991 година, која испушти 3 107 тони сулфур во атмосферата, резултираше во 1992 и 1993 година да бидат значително постудени од 1991 и 1994 година.

Подготовка на сулфурна киселина

Главна статија: Производство на сулфурна киселина

Првиот начин

Втор начин

Во оние ретки случаи кога водород сулфидот (H2S) го поместува сулфатот (SO4-) од солта (со метали Cu, Ag, Pb, Hg), нуспроизвод е сулфурна киселина

Сулфидите на овие метали имаат најголема јачина, како и карактеристична црна боја.

Стандарди

Техничка сулфурна киселина ГОСТ 2184-77
Батерија сулфурна киселина. Технички спецификации ГОСТ 667-73
Сулфурна киселина со посебна чистота. Технички спецификации ГОСТ 1422-78
Реагенси. Сулфурна киселина. Технички спецификации ГОСТ 4204-77

Белешки

Ушакова Н.Н., Фигурновски Н.А. Василиј Михајлович Севергин: (1765-1826) / Ед. I. I. Шафрановски. М.: Наука, 1981. С. 59.
1 2 3 Ходаков Ју.В., Епштеин Д.А., Глориозов П.А. § 91. Хемиски својства на сулфурна киселина // Неорганска хемија: Учебник за 7-8 одделение средно школо. - 18-ти изд. - М.: Образование, 1987. - П. 209-211. - 240 с. - 1.630.000 примероци.
Ходаков Ју.В., Епштеин Д.А., Глориозов П.А. § 92. Квалитативна реакција на сулфурна киселина и нејзините соли // Неорганска хемија: Учебник за 7-8 одделение од средно училиште. - 18-ти изд. - М.: Образование, 1987. - П. 212. - 240 стр. - 1.630.000 примероци.
На уметничкиот директор на Бољшој театарот Сергеј Филин му прскале сулфурна киселина на лицето
Епштајн, 1979, стр. 40
Епштајн, 1979, стр. 41
видете ја статијата „Вулкани и клима“ (руски)
Руски архипелаг - Дали човештвото е виновно за глобалните климатски промени? (руски)

Литература

Прирачник за сулфурна киселина, ед. К.М. Малина, второ издание, М., 1971 година
Epshtein D. A. Општо хемиска технологија. - М.: Хемија, 1979. - 312 стр.

Врски

Статија „Сулфурна киселина“ (Хемиска енциклопедија)
Густина и pH вредност на сулфурна киселина при t=20 °C

Сулфати

Алуминиум (KAl(SO4)2 12H2O) Амониум алуминиум сулфат ((NH4)Al(SO4)2) Амониум железо сулфат (NH4Fe(SO4)2) Амониум железо(II) сулфат (22) амониум железо(III) сулфат (NH4Fe( SO4)2) Амониум цериум(IV) сулфат ((NH4)4Ce(SO4)4) Магнезиум сулфат хептахидрат (MgSO4) Амониум хидроген сулфат ((NH4)HSO4) Калиум хидроген сулфат (KHSO4) Натриум хидроген сулфат (NaHSO4) K2S2O7) Натриум дисулфат (Na2S2O7) Железо(III) основен сулфат ((OH)2) стипса витриол Титаниум оксид сулфат (TiOSO4) олеум (H2SO4 xSO3) Пиросулфурна киселина (H2S2O7) (H2SO4) Актинфат(I) SO4)3) Алуминиум сулфат (Al2(SO4)3) Алуминиум сулфат (NaAl(SO4)2) Амониум сулфат ((NH4)2SO4) бариум сулфат (BaSO4) Берилиум сулфат (BeSO4) ванадил сулфат (VOSO4) ванадиум сулфат( III) (V2(SO4)3) Бизмут сулфат (Bi2(SO4)3) Хидроксиамониум сулфат ((NH3OH)2SO4) Железо(II) сулфат (FeSO4) Железо(III) сулфат (Fe2(SO4)3) Индиум(III) сулфат ) (In2(SO4)3) Иридиум (III) сулфат (Ir2(SO4)3) Кадмиум сулфат (CdSO4) Калиум сулфат (K2SO4) Калциум сулфат (CaSO4) Кобалт (II) сулфат (CoSO4) Кобалт (III) сулфат (Co2 ( SO4)3) Литиум сулфат (Li2SO4) Магнезиум сулфат (MgSO4) Манган (II) сулфат (MnSO4) Манган (III) сулфат (Mn2(SO4)3) Бакар (I) сулфат (Cu2SO4) Бакар (II) сулфат (CuSO4) Натриум сулфат (Na2SO4) Никел (II) сулфат (NiSO4) Калај (II) сулфат (SnSO4) Прасеодимиум сулфат (Pr2(SO4)3) Жива (I) сулфат (Hg2SO4) Жива (II) сулфат (HgSO4) Оловен сулфат (II ) (PbSO4) Сребрен сулфат (Ag2SO4) стронциум сулфат (SrSO4) антимон сулфат (Sb2(SO4)3) талиум(I) сулфат (Tl2SO4) талиум(III) сулфат (Tl2(SO4)3) тетраамин бакар (II) сулфат Cu(NH3) 4SO4) титаниум (III) сулфат (Ti2(SO4)3) титаниум(IV) сулфат (Ti(SO4)2) ураниум сулфат (U(SO4)2) уранил сулфат (UO2SO4) хром(III) сулфат ( Cr2(SO4)3) Хром(III)-калиум сулфат (KCr(SO4)2) Цезиум сулфат (Cs2SO4) Цериум(IV)сулфат (Ce(SO4)2) Цинк сулфат (ZnSO4) Циркониум сулфат (Zr(SO4)2 )

сулфурна киселина, сулфурна киселина Википедија, хидролиза на сулфурна киселина, нејзиниот ефект на сулфурна киселина 1, класа на опасност од сулфурна киселина, купете сулфурна киселина во Украина, апликација на сулфурна киселина, сулфурна киселина кородира, сулфурна киселина со вода, формула на сулфурна киселина

Информации за сулфурна киселина за

Сулфур триоксидот обично се појавува како безбојна течност. Може да постои и во форма на мраз, влакнести кристали или гас. Кога сулфур триоксид е изложен на воздух, почнува да се ослободува бел чад. Тоа е компонента на таква хемиски активна супстанција како концентрирана сулфурна киселина. Тоа е бистра, безбојна, мрсна и многу агресивна течност. Се користи во производството на ѓубрива, експлозиви, други киселини, во нафтената индустрија и во оловно-киселински батерии во автомобилите.

Концентрирана сулфурна киселина: својства

Сулфурната киселина е многу растворлива во вода, има корозивно дејство врз металите и ткаенините, а при допир го јаглени дрвото и повеќето други материјали. органска материја. Негативните здравствени ефекти од вдишувањето може да се појават како резултат на долготрајна изложеност на ниски концентрации на супстанцијата или краткорочна изложеност на високи концентрации.

Концентрираната сулфурна киселина се користи за производство на ѓубрива и други хемикалии, за рафинирање на нафта, за производство на железо и челик и за многу други намени. Бидејќи има прилично висока точка на вриење, може да се користи за ослободување на повеќе испарливи киселини од нивните соли. Концентрираната сулфурна киселина има силно хигроскопско својство. Понекогаш се користи како средство за сушење за дехидрација (отстранување вода хемиски метод) многу соединенија, како што се јаглехидратите.

Реакции на сулфурна киселина

Концентрираната сулфурна киселина реагира со шеќерот на необичен начин, оставајќи зад себе кршлива, сунѓереста црна маса од јаглерод. Слична реакција се забележува кога се изложени на кожа, целулоза и други растителни и животински влакна. Кога концентрирана киселина се меша со вода, таа произведува голем број надоволно топлина за моментално вриење. За да се разреди, треба полека да се додава во ладна вода со постојано мешање за да се ограничи акумулацијата на топлина. Сулфурната киселина реагира со течност, формирајќи хидрати со изразени својства.

физички карактеристики

Течноста без боја и мирис во разреден раствор има кисел вкус. Сулфурната киселина е исклучително агресивна кога е изложена на кожата и сите ткива на телото, предизвикувајќи тешки изгореници при директен контакт. Во својата чиста форма, H 2 SO4 не е спроводник на електрична енергија, но ситуацијата се менува во спротивна насока со додавање на вода.

Некои својства се дека молекуларната тежина е 98,08. Точката на вриење е 327 Целзиусови степени, точката на топење е -2 Целзиусови степени. Сулфурната киселина е силна минерална киселина и еден од главните производи на хемиската индустрија поради широката комерцијална примена. Се формира природно од оксидација на сулфидни материјали како што е железо сулфид.

Хемиските својства на сулфурната киселина (H 2 SO4) се манифестираат во различни хемиски реакции:

При интеракција со алкалии, се формираат две серии на соли, вклучувајќи сулфати.
Реагира со карбонати и бикарбонати за да формира соли и јаглерод диоксид (CO 2).
Различно влијае на металите, во зависност од температурата и степенот на разредување. Ладното и разреденото ослободува водород, а топлото и концентрираното ослободува SO 2 емисии.
Раствор од H 2 SO 4 (концентрирана сулфурна киселина) се разложува на сулфур триоксид (SO 3) и вода (H 2 O) кога ќе се вари. Хемиските својства ја вклучуваат и улогата на силно оксидирачко средство.

Опасност од пожар

Сулфурна киселина има висока реактивностдо палење на ситно дисперзирани запаливи материјали при контакт. Кога се загреваат, почнуваат да се ослободуваат високотоксични гасови. Тој е експлозивен и некомпатибилен со голем број на супстанции. При покачени температури и притисоци, доста агресивен хемиски промении деформации. Може да реагира насилно со вода и други течности, предизвикувајќи прскање.

Опасност по здравјето

Сулфурната киселина ги кородира сите телесни ткива. Вдишувањето на пареа може да предизвика сериозно оштетување на белите дробови. Оштетувањето на мукозната мембрана на очите може да доведе до целосно губење на видот. Контактот со кожата може да предизвика тешка некроза. Дури и неколку капки може да бидат фатални ако киселината добие пристап до душникот. Хроничната изложеност може да предизвика трахеобронхитис, стоматитис, конјунктивитис, гастритис. Може да се појави гастрична перфорација и перитонитис, придружени со циркулаторен колапс. Сулфурната киселина е многу каустична и со неа треба да се постапува исклучително внимателно. Знаците и симптомите на изложеност може да бидат сериозни и вклучуваат лигавење, екстремна жед, тешкотии при голтање, болка, шок и изгореници. Повраќањето е обично боја на мелено кафе. Акутното вдишување може да резултира со кивање, засипнатост, гушење, ларингитис, отежнато дишење, иритација на дишните патишта и болка во градите. Може да се јави и крварење од носот и непцата, пулмонален едем, хроничен бронхитис и пневмонија. Изложеноста на кожата може да резултира со тешки болни изгореници и дерматитис.

Прва помош

Ставете ги жртвите на свеж воздух. Персоналот на службите за итни случаи треба да избегнува изложеност на сулфурна киселина.
Проценете ги виталните знаци, вклучително и пулсот и респираторната стапка. Доколку не се открие пулс, извршете мерки за реанимација во зависност од добиените дополнителни повреди. Ако дишењето е тешко, обезбедете респираторна поддршка.
Отстранете ја извалканата облека што е можно поскоро.
Во случај на контакт со очи, исплакнете топла воданајмалку 15 минути, на кожа - измијте со сапун и вода.
Ако вдишувате токсични испарувања, треба да ја исплакнете устата со многу вода; не треба да пиете или самите да предизвикувате повраќање.
Пренесете ги жртвите во медицинска установа.

Во концентрирана сулфурна киселина, оксидирачкиот агенс не е водородниот катјон, туку посилен оксидирачки агенс - сулфатниот јон, кој во разредената сулфурна киселина не се манифестира како оксидирачки агенс поради силна хидратација и, како резултат на тоа, слаба подвижност. .

H 2 SO 4 (конц.) ги оксидира сите метали во опсегот на стандардни електродни потенцијали до и вклучувајќи го среброто.

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

Следниве полуреакции на јонско-електронска рамнотежа одговараат на овие процеси на редукција на сулфурна киселина:

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

Неточно е да се користат овие вредности на OVPOT, бидејќи концентрацијата на сулфурна киселина значително надминува 1mol/l

Шематски дијаграм на реакциите на оксидација на металите во конц. H 2 SO 4 може да се запише како:

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

Х 2 СИСсе ослободуваат во случај на активни метали до и вклучувајќи цинк (Е О мех  Е О Zn ).

ПА 2 ослободен за време на интеракцијата на металите наведени во табелата SEP подолу цинк (Е О мех  Е О Zn ).

Мора да се запомни дека при промена на условите за реакција, може да се добијат различни производи за ист метал, така што предложената шема е до одреден степен условна. На пример, при продолжено загревање, интеракцијата на алуминиумот со конц. сулфурна киселина може да доведе до формирање не само сулфур, туку и водород сулфид:

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

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

Со алкални метали, сулфурна киселина конц. и дил. содејствува на ист начин според реакцијата: Na + H 2 SO 4 (разредена, конц.) = Na 2 SO 4 + H 2 O + H 2 S

Постојат карактеристики на интеракцијата на олово со сулфурна киселина - се формира кисела растворлива сол - олово водород сулфат:

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

За секоја реакција, потребно е да се создадат равенки за рамнотежа на јони и електрони и да се доделат коефициенти. Концентрираната сулфурна киселина е силно оксидирачко средство и ги оксидира металите наведени во табелата SEPOT до и вклучувајќи го среброто.

Треба да се има на ум дека металите кои покажуваат различни степени на оксидација, во случај на киселини во кои оксидирачкиот агенс е водороден катјон, се оксидираат до пониски оксидациски состојби и во конц. H 2 SO 4 - на повисоко. На пример, железо:

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

2Fe +6H 2 SO 4 (конк.) = Fe 2 (SO 4) 3 +6H 2 O + 3SO 2 (кога се загрева)

Втората реакција се јавува само кога се загрева. Во ладна конц. H 2 SO 4 железо, како и алуминиум, хром, манган се пасивирани. Реакцијата на пасивација може да се запише на следниов начин:

2Fe + 3H 2 SO 4 (конк.) = Fe 2 O 3 + 3H 2 O + 3SO 2 (на ладно)

Интеракција на концентриран сулфур со агенси за намалување на неметали.

Терминот „неметал-редуцирачки“ значи не само атоми на неметали, туку и нивни јони, на пример, јони на халид, кои покажуваат редуцирачки својства во различен степен. Во зависност од јачината на редукционото средство (вредноста на системот OVPOT), сулфурната киселина може да се редуцира до сулфур диоксид или водород сулфид (во случај на толку силно средство за намалување како што е јодниот јон).

На пример:

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  реакцијата не се јавува, бидејќи хлоридниот јон е слаб редукционен агенс

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

ВОВЕД

ФИЗИО-ХЕМИСКИ ТЕХНОЛОГИИ НА СУЛФУРНА КИСЕЛИНА

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗАМ НА ПРОЦЕСОТ

1 Рамнотежен степен на конверзија

2 Брзина на реакција на S02 до S03

3 Оксидација на S02 на катализатор во флуидизирано корито

ТЕХНОЛОГИЈА НА СУЛФУРНА КИСЕЛИНА

1 Суровини за технологија

2 Технолошка шема за производство на сулфурна киселина и нејзин опис

3 Отпад во технологијата на сулфурна киселина и методи на нивно отстранување

4 Максимални дозволени концентрации на гасови, пареи и прашина при производството на сулфурна киселина

ДИЗАЈН НА ГЛАВНА ОПРЕМА

1 апсорбер на олеум

2 Апсорбер на монохидрат

3 Технолошки карактеристики на апсорберите

ТЕХНИЧКИ И ЕКОНОМСКИ ИНДИКАТОРИ НА ТЕХНОЛОГИЈАТА

БИБЛИОГРАФИЈА

ВОВЕД

Сулфурната киселина е еден од главните производи на хемиската индустрија. Се користи во различни индустрии Национална економија, бидејќи има збир на посебни својства кои ја олеснуваат неговата технолошка употреба. Сулфурната киселина не пуши, нема боја или мирис, е во течна состојба на обични температури и не ги кородира црните метали во концентрирана форма. Во исто време, сулфурната киселина е силна минерална киселина, формира бројни стабилни соли и е евтина.

Хемискиот состав на сулфурната киселина се изразува со формулата H2SO4.

Во технологијата, сулфурна киселина се однесува на секоја мешавина на сулфур оксид и вода. Ако има повеќе од 1 мол вода на 1 мол SO3, тогаш смесите се водени раствори на сулфурна киселина, а ако помалку, тие се раствори на сулфурен анхидрид во сулфурна киселина (олеум) или испарувана сулфурна киселина.

Меѓу минералните киселини, сулфурната киселина е на прво место во однос на производството и потрошувачката. Неговото глобално производство се зголеми повеќе од трипати во текот на изминатите 25 години и моментално изнесува повеќе од 160 милиони тони годишно.

Сулфурната киселина се користи за производство на ѓубрива - суперфосфат, амофос, амониум сулфат итн. Неговата потрошувачка е значајна во прочистувањето на нафтените деривати, како и во обоената металургија, при кисела метали. Особено чистата сулфурна киселина се користи во производството на бои, лакови, бои, лековити материи, некои пластики, хемиски влакна, многу пестициди, експлозиви, етери, алкохоли итн.

Концентрираната сулфурна киселина е силен оксидирачки агенс. Оксидира HI и делумно HBr до слободни халогени, јаглерод до CO2, S до SO2, оксидира многу метали. Редокс реакциите кои вклучуваат H2SO4 обично бараат загревање. Често производ за намалување е SO2:

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

Силните редуцирачки агенси го претвораат H2SO4 во S или H2S.

Концентрираната сулфурна киселина, кога се загрева, реагира со речиси сите метали (со исклучок на Au, Pt, Be, Bi, Fe, Mg, Co, Ru, Rh, Os, Ir), на пример:

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

Сулфурната киселина формира соли - сулфати (Na2SO4) и хидросулфати (NaHSO4). Нерастворливи соли - PbSO4, CaSO4, BaSO4 итн.:

H2SO4+ BaCl2 = BaSO4 + 2HCl (5)

Ладната сулфурна киселина го пасивизира железото, па затоа се транспортира во железни контејнери. Безводната сулфурна киселина добро го раствора SO3 и реагира со него, формирајќи пиросулфурна киселина, добиена со реакцијата:

H2SO4+ SO3=H2S2O7 (6)

Растворите на SO3 во сулфурна киселина се нарекуваат олеум. Тие формираат две соединенија: H2SO4 SO3 и H2SO4 2SO3

Според стандардите, се прави разлика помеѓу техничка и батериска сулфурна киселина.

Техничка сулфурна киселина ГОСТ 2184-77

Техничката сулфурна киселина е развиена за производство на ѓубрива, вештачки влакна, капролактам, титаниум диоксид, етил алкохол, анилински бои и голем број други индустрии. Според ГОСТ 2184-77, се разликуваат следниве видови техничка сулфурна киселина:

· контакт (подобрени и технички);

· олеум (подобрен и технички);

· кула;

· регенериран.

Според физичките и хемиските показатели, неопходно е сулфурната киселина да ги исполнува следниве стандарди:

Име на индикаторот
	Контакт					Кула	Регенериран
	подобрена	технички		подобрена	технички

1.Масен уделмонохидрат (H2SO4), %		не помалку од 92,5		не се стандардизирани		не помалку од 75	најмалку 91
2. Масен удел на слободниот сулфурен анхидрид (SO3), % не повеќе од
3. Масен удел на железо (Fe), %, не повеќе					не се стандардизирани
4. Масен удел на остаток по калцинирање, %, не повеќе			не се стандардизирани
5. Масен удел на азотни оксиди (N2O3), %, не повеќе		не се стандардизирани			не се стандардизирани
6. Масен удел на нитро соединенија, %, не повеќе	не се стандардизирани
7. Масовна фракција на арсен (As), %, не повеќе		не се стандардизирани			не се стандардизирани
8. Масен удел на хлоридни соединенија (Cl), %, не повеќе		не се стандардизирани
9. Масен удел на олово (Pb), %, не повеќе		не се стандардизирани			не се стандардизирани
10.Транспарентност	транспарентен без разредување	не се стандардизирани
11. Боја, cm3 референтно решение, не повеќе			не се стандардизирани

Батерија сулфурна киселина ГОСТ 667-73

Концентрираната сулфурна киселина на батерии е специјализирана како електролит за полнење оловни батерии по разредување со дестилирана вода. Според физичките и хемиските показатели, неопходно е сулфурната киселина на батеријата да ги исполнува стандардите наведени во табелата.

Име на индикаторот
	Врвна оценка
1. Масен удел на монохидрат (H2SO4),%
2. Масен удел на железо (Fe), %, не повеќе
3. Масен удел на остаток по калцинирање, %, не повеќе
4. Масен удел на азотни оксиди (N2O3), %, не повеќе
5. Масовна фракција на арсен (As), %, не повеќе
6. Масен удел на хлоридни соединенија (Cl), %, не повеќе
7. Масен удел на манган (Mn), %, не повеќе
8. Масен дел од износот тешки металиво однос на олово (Pb), %, не повеќе
9. Масен удел на бакар (Cu), %, не повеќе
10. Масен удел на супстанции што го намалуваат KMnO4, cm3 раствор со (1/5 KMnO4) = 0,01 mol/dm3, не повеќе

Ова дело ја испитува најважната задача на работниците во индустријата за сулфурна киселина, а тоа е дополнително подобрување на производството со користење најдобри практики. воведување на прогресивни техники и методи на работа, како и во развојот на фундаментално нови методи за производство на сулфурна киселина врз основа на најновите достигнувања на науката и технологијата.

апсорбер на сулфурна киселина

1.
ФИЗИЧКИ И ХЕМИСКИ ОСНОВИ НА ТЕХНОЛОГИЈАТА НА СУЛФУРНА КИСЕЛИНА

Во современото производство на сулфурна киселина, почетните материјали се сулфур диоксид (сулфур диоксид), кислород и вода, интеракцијата меѓу нив се одвива според целокупната стехиометриска равенка:

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

Овој процес се изведува на два начина - азотен и контактен.

Азотниот метод на оксидација на SO2 во SO3 се јавува главно во течна фаза и се заснова на пренос на кислород со помош на азотни оксиди. Азотните оксиди, оксидирајќи SO2 до SO3, се сведуваат на NO, што повторно се оксидира со кислород во гасната смеса и во течната и во гасната фаза.

Суштината на методот на нитроза е дека гасот за печење, откако ќе се исчисти од прашина, се третира со сулфурна киселина, во која се раствораат азотни оксиди, таканаречена нитроза. Сулфур диоксидот се апсорбира од нитрозата, а потоа се оксидира со азотни оксиди со реакцијата

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

Добиениот NO е слабо растворлив во нитроза и затоа се ослободува од него, а потоа делумно се оксидира со кислород во гасната фаза до NO2 диоксид. Мешавината на азотни оксиди NO и NO2 се реапсорбира со сулфурна киселина, итн. Меѓутоа, поради нивната нецелосна апсорпција од страна на сулфурна киселина, тие делумно се занесуваат од издувните гасови; тоа значи неповратни загуби на оксиди.

Преработката на SO2 во сулфурна киселина со методот на нитроза се врши во производствени кули - цилиндрични резервоари (15 m или повеќе во висина) исполнети со пакување од глинени прстени. „Нитроза“ се прска одозгора кон згрутчувањето на гасот - разредена сулфурна киселина која содржи нитросил сулфурна киселина NOOSO3H, добиена со реакција:

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

Оксидација на SO2 со азотни оксиди се јавува во раствор по неговата апсорпција од нитрозата. Нитрозата се хидролизира со вода:

H + H2O = H2SO4 + HNO2 (10)

Сулфур диоксидот што влегува во кулите формира сулфурна киселина со вода:

H2O = H2SO3 (11)

Интеракцијата на HNO2 и H2SO3 доведува до производство на сулфурна киселина:

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

Ослободениот NO се претвора во оксидациската кула во N2O3 (поточно, во конзистентноста на NO + NO2). Оттаму, гасовите влегуваат во апсорпционите кули, каде одозгора се снабдува сулфурна киселина за да ги исполни. Се појавува нитроза, која се пумпа во производните кули. На овој начин се обезбедува континуитет на производство и циклус на азотни оксиди. Нивните неизбежни загуби со издувните гасови се компензираат со додавање на HNO3.

Сулфурната киселина произведена со азотен метод има недоволно висока концентрација и содржи штетни нечистотии (на пример, Ас). Неговото создавање е придружено со ослободување на азотни оксиди во атмосферата („опашка на лисицата“, именувана по бојата на NO2).

На дното на кулите, 76% сулфурна киселина се акумулира, природно, во поголеми количини отколку што биле потрошени за подготовка на нитроза (на крајот на краиштата, се додава сулфурна киселина „новороденче“).

Недостаток на методот на кула е тоа што стекнатата киселина има концентрација од само 76% (при поголема концентрација, хидролизата на нитросил сулфурна киселина е слаба). Концентрирањето на сулфурна киселина со испарување претставува дополнителна тешкотија. Предноста на овој метод е што нечистотиите присутни во SO2 не влијаат на напредокот на процесот, така што почетниот SO2 е доволно исчистен од прашина, т.е. механичка контаминација.

Претходно азотен процес се вршеше во оловни комори, поради што беше наречен метод на комора, а во моментов овој метод, бидејќи е неефикасен, не се користи. Наместо тоа, тие го користат методот на кула, во кој сите главни и средни процеси на обработка на SO2 се одвиваат не во комори, туку во кули исполнети со пакување и наводнувани со сулфурна киселина.

Контакт метод. Откритието на Филипс во Англија во 1831 година за можноста за оксидација на SO2 со кислород на површината на цврст платински катализатор стана широко користен дури во 70-тите години на 19 век. Ваквиот доцен развој се објаснува, прво, со фактот дека платинскиот катализатор брзо ја изгуби својата активност; и, второ, со тоа што во тоа време немаше потрошувачи на олеум.

Во 70-тите, благодарение на работата на Книч, беше утврдена причината за намалувањето на активноста на платината: присуство на арсен во сулфур диоксид за време на отпуштањето на пиритите; Тој, исто така, пронашол метод за прочистување на печениот гас од отровот на катализаторот.

Во моментов, најголемиот дел од светската сулфурна киселина се произведува со контакт метод. Растот во производството на сулфурна киселина по контактна метода е определен со повисоко техничко ниво, поради потребата од чиста и концентрирана киселина, можност за автоматизирање на процесот, како и намалување на содржината на сулфур оксиди во издувните гасови до максимално дозволените концентрации (MPC). Контактниот процес за производство на сулфурна киселина во светот се изведува со два методи:

· метод со еден контакт (OC) со степен на оксидација на S02 до S03 еднаков на 97,5-98%, и емисија на издувни гасови што содржат SO2 и SO3 во атмосферата над максимумот дозволена концентрација(MPC), што бараше дополнителни трошоци за изградба на оддел за прочистување во такви системи;

· метод на двоен контакт (DC) и двојна апсорпција (DA). Во системите DK - DA, степенот на оксидација на SO2 до SO3 е 99,7-99,8%, што одговара на постигнување на максимална дозволена концентрација на SO2 и SO3 во издувните гасови.

Производството на сулфурна киселина со методот на контакт со користење на DC системот се состои од следните фази:

) подготовка на суровини;

) производство на сулфур диоксид

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

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

или согорување на сулфур S + O2 → SO2 (15)

)
прочистување на гас;

) оксидација на сулфур диоксид

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

) Апсорпција на SO3

H2O → H2SO4 + Q (17)

) прочистување на издувните гасови.

При производство на сулфурна киселина со користење на системот DK - DA, шестата фаза е отсутна.

Ми се допадна контактниот метод на технологијата на сулфурна киселина, како најефикасен (се постигнува висок степен на конверзија) и поповолен од еколошка гледна точка (емисиите се во согласност со стандардите MAC и MPE.)

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗАМ НА ПРОЦЕСОТ

Хемија на процесите:

· согорување на сулфур

оксидација на SO2 во SO3

Апсорпција на SO3

Најважната задача во производството на сулфурна киселина е да се зголеми степенот на конверзија на SO2 во SO3. Покрај зголемувањето на продуктивноста на сулфурната киселина, исполнувањето на оваа задача ни овозможува и решавање на еколошките проблеми - да ги намалиме емисиите на штетната компонента SO2 во животната средина.

Зголемувањето на степенот на конверзија на SO2 може да се постигне на различни начини. Најчестиот од нив е создавањето на двојни контактни кола.

Во производството на сулфурна киселина со методот на контакт, оксидацијата на SO2 според реакцијата SO2+1/2O2↔SO3+Q се случува во присуство на катализатор. Различни метали, нивните легури и оксиди, некои соли, силикати и многу други супстанции имаат способност да ја забрзаат оксидацијата на SO2. Секој катализатор обезбедува одреден, карактеристичен степен на конверзија. Во фабрички услови, попрофитабилно е да се користат катализатори со чија помош се постигнува највисок степен на конверзија, бидејќи преостанатата количина на неоксидиран SO2 не се задржува во одделот за апсорпција, туку се отстранува во атмосферата заедно со издувните гасови. .

Долго време најдобар катализатор овој процессе смета за платина, која се нанесува во ситно смачкана состојба на фиброзен азбест, силика гел или магнезиум сулфат. Сепак, платината, иако има најголема каталитичка активност, е многу скапа. Покрај тоа, неговата активност е значително намалена во присуство на многу мали количини на арсен, селен, хлор и други нечистотии во гасот. Затоа, употребата на платина катализатор доведе до сложеност на опремата поради потребата за темелно прочистување на гасот и ја зголеми цената на готовиот производ.

Меѓу неплатинските катализатори, ванадиумскиот катализатор (базиран на ванадиум пентооксид V2O5) има најголема каталитичка активност; тој е поевтин и помалку чувствителен на нечистотии од платина катализатор.

Во производството на сулфурна киселина, како катализатор се користат контактни маси на база на ванадиум (V) оксид од брендовите BAV и SVD, именувани по почетните букви на елементите вклучени во нивниот состав.

BAS (бариум, алуминиум, ванадиум) состав:

Постојат и други пронајдоци на катализатори. Пронајдокот се однесува на катализатори за оксидација на сулфур диоксид и може да се користи во производството на сулфурна киселина при обработка на гасни мешавини со нормална и висока содржина на сулфур диоксид.

Познат катализатор за оксидација на сулфур диоксид се состои од ванадиум пентооксид со додавање на алкални промотори на соединенија на натриум, калиум, рубидиум и (или) цезиум на носач на дијатомит кој содржи SiO2, CaO. Мешавината на алкални промотори во однос на оксиди содржи, wt. Na2O 5-30; Rb2O и (или) Cs2O 15-35; К2О 8-35.

Активност на катализаторот на 485oC 90,2-91% на 420oC 57,8-59,7% кога се тестира под следните услови: V 4000 h-1, содржина на сулфур диоксид во почетната гасна смеса 7 вол. останатото е воздух. Механичка јачина на дробење 1-2 MPa

Реакцијата на оксидација на S02 е егзотермна; неговиот термички ефект е како и секој хемиска реакција, зависи од температурата.

Во опсег од 400-700°C, термичкиот ефект на реакцијата на оксидација (во kJ/mol) може да се пресмета со доволна точност за технички пресметки користејќи ја формулата

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

каде што Т е температура, К.

Реакцијата на оксидација на S02 до S03 е реверзибилна. Константата на рамнотежа на оваа реакција (во Pa-0,5) е опишана со равенката

каде што Pso2, Pso3, Po2 се парцијалните притисоци на рамнотежа на SO2, SO3 и O2, Pa. Вредноста на Kp зависи од температурата:

Табела 1. Зависност на константата на рамнотежа од температурата


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

Вредностите на Kp во опсег од 390-650 °C може да се пресметаат со помош на формулата

(20)

или поточно

2.1 Рамнотежна стапка на конверзија

Степенот на конверзија на S02 постигнат на катализаторот зависи од неговата активност, составот на гасот, времетраењето на контактот на гасот со катализаторот, притисокот итн. За гас со даден состав, теоретски можниот, т.е. на температура и се изразува со равенката:

(22)

каде што Pso2, Pso3 се рамнотежни парцијални притисоци на SO2 и SO3.

Заменувајќи го односот Pso3/Pso2 од равенката (23) во равенката (6-5), добиваме:

(24)

Ако P го означиме како вкупен притисок на гасот (во Pa), a како почетна содржина на S02 во мешавината на гас (волумен %), b како почетна содржина на кислород во мешавината на гас (волумен %), тогаш равенката (6- 6) ќе ја има формата:

(25)

Одредувањето на рамнотежниот степен на трансформација со помош на оваа равенка се врши со методот на последователни приближувања. Очекуваната вредност на xp се заменува во десната страна на равенката и се вршат пресметките. Доколку пронајдената вредност се разликува од претходно прифатената, пресметката се повторува.

Со намалување на температурата и зголемување на притисокот на гасот, вредноста на xp се зголемува. Ова се должи на фактот дека реакцијата на оксидација продолжува со ослободување на топлина и намалување на вкупниот број на молекули. Подолу се дадени вредностите на xp при различни температури и притисок од 0,1 MPa за гас што содржи 7% S02, 11% 02 и 82% N2:

Табела 2. Зависност на степенот на конверзија од температурата


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

Степенот на рамнотежа на конверзија зависи од односот на SO2 и O2 во гасот, што пак зависи од видот на суровината што се отпушта и количината на доставениот воздух. Колку повеќе воздух се внесува, толку помалку SO2 и повеќе 02 се содржани во мешавината на гасови и, според тоа, толку е повисок степенот на рамнотежа на конверзија.

Табела 3. Зависност на рамнотежниот степен на конверзија од притисокот

	Хр* 100 при притисок (во 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

Табела 4. Зависност на рамнотежниот степен на конверзија на chr од составот на гасната смеса (на 475 °C и притисок 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 Брзина на реакција на S02 до S03

Во услови на производство, стапката на оксидација на S02 е од значајна важност.

Брзината на процесот на оксидација на S02 до S03 на ванадиумовиот катализатор (во фиксен кревет) се изразува со равенката

(26)

каде x е степенот на конверзија, фракции на единството; τ - време на контакт, s; a е почетната концентрација на SOa, фракции од единица; xp - рамнотежен степен на конверзија, дропка; б - почетна концентрација на кислород, фракција; Т-температура, К; P - вкупен притисок, Pa; Kr - константа на рамнотежа [равенка (6-4)], Pa-0,5; k е константа на брзината на реакцијата, s-1-Pa-1:

(28)

k0 - коефициент; Е-активација енергија, J/mol;

Енергијата на активирање на реакцијата на оксидација на сулфур оксид (IV) со кислород во сулфур оксид (VI) е многу висока. Затоа, во отсуство на катализатор, реакцијата на оксидација практично не се јавува дури и при високи температури. Употребата на катализатор овозможува намалување на енергијата на активирање и зголемување на стапката на оксидација.

3 Оксидација на S02 на катализатор во флуидизирано корито

Во флуидизирано корито се случува многу интензивно мешање на гас со честички на катализаторот, како резултат на што температурата и составот на гасот се речиси исти низ целиот волумен на катализаторот. Во овој случај, стапката на надворешна дифузија на S02 и O2 на површината на катализаторот значително се зголемува.

Хидрауличниот отпор на флуидизираното корито не зависи од големината на зрното, затоа, за каталитичка оксидација на S02 во флуидизирано корито, се користат многу мали сферични гранули (радиус 0,5-2 mm), што обезбедува речиси целосна употреба на внатрешниот површината на катализаторот.

Кинетиката на оксидација на сулфур диоксид во суспендиран катализатор во голема мера е одредена од хидродинамички фактори, бидејќи покрај интензивното радијално и аксијално мешање, можно е истекување на гас во форма на меури. Многу е тешко да се земат предвид сите фактори. Сепак, пилотските и индустриските тестови покажуваат дека се постигнуваат целосно услови за мешање во реактори со голем дијаметар. Затоа, стапката на оксидација на S02 во овој случај може да се претпостави дека е иста во сите точки на флуидизираното корито и, според тоа, равенката за пресметка (6-19) може да се претстави на следниов начин:

(29)

Каде што x е степенот на конверзија на излезот на гасот од флуидизираното корито (исто е низ целиот слој на катализатор)

Зависноста на Chp од температурата, притисокот и содржината на сулфур (IV) оксид во гасот за печење е прикажана на сл. 1.

Ориз. 1. Зависност на рамнотежниот степен на конверзија на сулфур оксид (IV) во сулфур оксид (VI) од температурата (A), притисокот (B) и содржината на сулфур оксид (IV) во гасот (C).

За гасот добиен со печење пирити и согорување на сулфур во воздух, постигнувањето степен на конверзија од повеќе од 98% е непрактично, бидејќи тоа е поврзано со нагло зголемување на количината на катализатор. Во меѓувреме, со високата продуктивност на постројките за сулфурна киселина (во моментов во изградба) и степенот на конверзија од 98%, санитарниот стандард за содржината на S02 во атмосферата може да се постигне само ако е многу висока (а со тоа и скапа) цевка за издувни гасови. изградено или дополнително санитарно чистење на издувните гасови се врши од S02- На пример, со капацитет на инсталација од 5000 t/ден, количината на SO2 емитирана во атмосферата (во еден момент) е 100 t/ден (во однос на H2S04).

За да се зголеми конечниот степен на конверзија на SO2, се користи двојно контактирање (DC). Нејзината суштина лежи во фактот дека оксидацијата на S02 (контактирање) се изведува во две фази, во првата фаза се обезбедува стапка на конверзија од 90%. Потоа S03 се одвојува од реакционата смеса, по што се изведува втората фаза на контактирање, во која се постигнува w = 95% од преостанатиот S02; вкупната стапка на конверзија е 99,5%.

Реакцијата на оксидација на S02 е реверзибилна, така што вкупната брзина на процесот W се изразува како:

каде , се стапките на напредни и обратни реакции; , - константи на брзина на напредни и обратни реакции; CSO2, CO2, CSO3 - концентрации во гас SO2, O2, SO3; l,m,n е редоследот на соодветната реакција.

Од равенката (30) следува дека ако SO3 се отстрани од реакционата смеса по првата фаза на контактирање, тогаш пред втората фаза CSO3 = 0 и r2 = 0. Како резултат на тоа, брзината на процесот се зголемува. Во овој случај, конечниот степен на конверзија се изразува со равенката

(31)

каде што x1, x2, xn се степените на трансформација во првата, втората (од она што останува по првата фаза) и во завршните фази, акциите.

Така, xn = 0,9+ (1-0,9) 0,95 = 0,995.

Контрадикторноста помеѓу кинетиката и термодинамиката на процесот на оксидација на сулфур (IV) оксид е доста успешно отстранета со дизајнот и температурните услови на контактниот апарат. Ова се постигнува со делење на процесот на фази, од кои секоја ги исполнува оптималните услови на процесот на контактирање.

Табела 5. Степен на конверзија во секоја фаза од контактниот апарат

3 ТЕХНОЛОГИЈА НА СУЛФУРНА КИСЕЛИНА

3.1 Суровини за технологија

Почетните реагенси за производство на сулфурна киселина може да бидат елементарен сулфур и соединенија што содржат сулфур, од кои може да се добие или сулфур или сулфур диоксид. Такви соединенија се железни сулфиди, сулфиди на обоени метали (бакар, цинк и др.), водород сулфид и голем број други сулфурни соединенија.

Традиционално, главни извори на суровини се сулфур и железо (сулфур) пирити. Постепено, уделот на пиритите како извор на суровини се намалува, што е поврзано со високи транспортни трошоци за неговиот транспорт (покрај сулфурот содржи многу голем удел на други компоненти) и со неможноста да се ослободи од отпад - гареж. Значајно место во суровинскиот биланс на производството на сулфурна киселина заземаат отпадните гасови од обоената металургија кои содржат сулфур диоксид.

За чувар животната срединаВо целиот свет се преземаат мерки за користење на индустриски отпад што содржи сулфур. Значително повеќе сулфур диоксид се испушта во атмосферата со издувните гасови на термоцентралите и металуршките постројки отколку што се користи за производство на сулфурна киселина. На пример, во 1980-тите, глобалната потрошувачка на сулфур беше приближно 65 милиони тони годишно, а 50 милиони тони беа изгубени, со отпадни гасови (во однос на сулфур) од речиси 100 милиони тони. Во исто време, поради ниската концентрација на SO2, кај таквите отпадни гасови, нивната обработка сè уште не е секогаш изводлива.

Железен пирит

Природниот железен пирит е сложена карпа која се состои од железен сулфид FeS2, сулфиди на други метали (бакар, цинк, олово, никел, кобалт итн.), метални карбонати и отпадни карпи. На територијата на Руската Федерација има наоѓалишта на пирит, на Урал и Кавказ, каде што се ископува во рудници во форма на обичен пирит.

Процесот на подготовка на обичен пирит за производство има за цел да се извлечат вредни обоени метали од него и да се зголеми концентрацијата на железен дисулфид. Зголемувањето на содржината на железо дисулфид во суровината со флотација на пирити, како и збогатување на воздухот со кислород, ја зголемува движечката сила на процесот на отпуштање.

Во однос на физичките и хемиските параметри, флотационите сулфурни пирити мора да се усогласат со стандардите наведени во Табела 6.

Табела 6

Името на индикаторите	Стандарди за брендови

1. Изглед	Масовен прав Странски подмножества не се дозволени (парчиња карпи, руда, дрво, бетон, метал, итн.)

3. Вкупна содржина на олово и цинк, %, не повеќе	Не е стандардизирано



7. Масовна фракција на хлор, %, не повеќе

Сулфурот се наоѓа во природата во форма на метални сулфиди и метални сулфати, тој е дел од јаглен, нафта, природни и придружни гасови. Околу 50% од ископаниот сулфур се користи за производство на сулфурна киселина.

Елементарниот сулфур може да се добие од сулфурни руди или од гасови кои содржат водород сулфид или сулфур оксид SO2. Во согласност со ова, се прави разлика помеѓу мајчин сулфур и гасовит (грутичен) сулфур.

Термичкиот метод за добивање на сулфур од природни руди вклучува негово топење со помош на пареа и прочистување на суровиот сулфур со дестилација. Производството на гас сулфур од водород сулфид, извлечен за време на прочистување на запаливи и процесни гасови, се заснова на процесот на нецелосна оксидација преку цврст катализатор:

H2S + O2 = 2H2O + S2 (32)

Значителни количини на сулфур може да се добијат од производите за топење на бакар кои содржат различни сулфурни соединенија. Во овој случај, за време на процесот на топење, се јавуваат реакции што доведуваат до формирање на елементарен сулфур:

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

Според физичките и хемиските индикатори, техничкиот сулфур мора да одговара на стандардите наведени во Табела 7

Табела 7

Име на индикаторот

1. Масен удел на сулфур, %, не помалку
2. Масен дел од пепел, %. нема повеќе
3. Масен удел на органски материи, %, не повеќе
4. Масен удел на киселини во однос на сулфурна киселина, %, не повеќе
5. Масовна фракција на арсен, %, не повеќе
6. Масовна фракција на селен, %, не повеќе
7. Масен удел на вода, %, не повеќе
8. Механичка контаминација (хартија, дрво, песок, итн.)	Не е дозволено

3.2 Технолошка шема за производство на сулфурна киселина и нејзин опис

Најголем број погони за производство на сулфурна киселина користат сулфур како суровина. Сулфурот се намалува како нуспроизвод од преработката на природниот гас и некои други индустриски гасови (генераторски гас, гас за рафинирање на нафта). Таквите гасови секогаш содржат одредена количина на сулфурни соединенија. Согорувањето на природен гас што не е прочистен од сулфур ќе доведе до загадување на животната средина со сулфурни оксиди. Затоа, сулфурните соединенија обично прво се отстрануваат во форма на водород сулфид, кој потоа делумно се согорува до SO2, по што мешавината од водород сулфид и сулфур диоксид реагира на слој од боксит на 270-300 ºC, претворајќи се како резултат на ова. интеракција во S и H2O. Така добиениот сулфур се нарекува „гасен сулфур“. Покрај „гас“, мајчиниот сулфур може да се користи како суровина.

Сулфурот како суровина за производство на сулфурна киселина има низа предности. Прво, за разлика од сулфурниот пирит, тој речиси не содржи нечистотии што би можеле да претставуваат каталитички отрови во фазата на контактна оксидација на сулфур диоксид, на пример, соединенија на арсен. Второ, при неговото согорување не се создава цврст или друг отпад кој би барал складирање или барање методи за нивна понатамошна обработка (при печење на пирит, 1 тон почетен пирит произведува речиси исто количество цврст отпад - гареж). Трето, сулфурот е многу поевтин за транспорт од пирит, бидејќи е концентрирана суровина.

Да разгледаме „кратка“ шема за производство на сулфурна киселина од сулфур користејќи го методот DCDA (сл. 2).

Ориз. 2. Шема за производство на сулфурна киселина од сулфур со помош на методот на двоен контакт и двојна апсорпција:

Печка за согорување на сулфур; 2 - котел за отпадна топлина; 3 - економајзер 4 - стартна печка: 5. 6 - разменувачи на топлина на почетната печка. 7 - контактен апарат: 8 - разменувачи на топлина 9 - кула за сушење. 10, 11 - првиот и вториот апсорбер на монохидрат. 12 - киселински колектори: 13 - издувна цевка.

Растопениот сулфур се протнува низ мрежести филтри за да се отстранат можните механички нечистотии (сулфурот се топи на температура малку над 100 ºС, така што овој начин на прочистување е наједноставен) и се испраќа во печката 1, во која воздухот, претходно сушен со производство на сулфурна киселина, е се испорачува како оксидирачки агенс, во кулата за сушење 9. Гасот за печење што излегува од печката се лади во котелот за обновување 2 од 1100-1200 ºС до 440-450 ºС и се испраќа на оваа температура, еднаква на температурата на палење на индустриските катализатори врз основа на ванадиум пентооксид, до првиот слој на апаратот за контакт со полица 7 .

Температурниот режим неопходен за доближување на работната линија на процесот до линијата на оптимални температури се регулира со поминување на струи на делумно реагиран калциниран гас низ разменувачите на топлина 8, каде што се лади со загреани струи на гас по апсорпцијата (или исушениот воздух). По третата фаза на контактирање, гасот за печење се лади во разменувачи на топлина 8 и се испраќа во средно монохидрат апсорбер 10, наводнуван со сулфурна киселина која циркулира низ киселинскиот колектор 12 со концентрација блиску до 98,3%. По екстракција на сулфур триоксид во апсорберот 10 и добиеното отстапување од речиси постигнатата рамнотежа, гасот повторно се загрева до температурата на палење во разменувачите на топлина 8 и се испраќа до четвртата фаза на контакт.

Во оваа шема, за ладење на гасот по четвртата фаза и дополнително мешање на рамнотежата, на него се додава дел од исушениот воздух. Гасовите што се реагираат во контактниот апарат се пренесуваат низ економајзер 3 за ладење и се испраќаат до крајниот 11 монохидрат апсорбер 11, од кој преку издувната цевка 13 се испуштаат гасови кои не содржат сулфурни оксиди во атмосферата.

За да започне инсталацијата (доведување на даден технолошки, особено температурен режим), се предвидени стартна печка 4 и разменувачи на топлина на печката за стартување 5 и 6. Овие уреди се исклучуваат откако инсталацијата ќе се стави во режим на работа.

3 Отпад во технологијата на сулфурна киселина и методи на нивно отстранување

За време на производството на сулфурна киселина, значителни количини на сулфурни оксиди се ослободуваат во атмосферскиот воздух поради протекување на опремата и нецелосна конверзија на сулфур диоксид во сулфурен анхидрид. На пример, со еднократно контактирање, степенот на конверзија на SO2 во SO3 достигнува 98%, а содржината на сулфур диоксид во издувните гасови ги надминува дозволените стандарди за емисија во атмосферата за 5 или повеќе пати. Затоа, за такви системи се предвидени специјални постројки за прочистување на отпадниот гас. Производството на сулфурна киселина со методот на двоен контакт обезбедува конверзија до 99,8%, додека емисиите на SO2 во атмосферата се намалуваат за 2 - 3 пати во споредба со едностепеното контактирање и не е потребно дополнително прочистување на гасот. Продуктивноста на системот се зголемува за 20-25%, а стапката на искористеност на суровините се зголемува.

Фугитивните емисии на азрозоли на сулфурна киселина од олеумските растенија се движат од 0,5 до 5 kg/t готов производ.

За прочистување на издувните гасови од производството на сулфурна киселина, најшироко се користат методите на амонијак: амонијак-сулфат со производство на комерцијален амониум сулфат или негови раствори и амонијак-цикличен со производство на 100% сулфур диоксид и комерцијален амониум бисулфит. Овие методи на прочистување на гасот овозможуваат искористување на сулфур диоксид и во исто време добивање вредни производи. Така, производството на сулфурна киселина постепено станува без отпад. Во моментов, загадувачите на воздухот обично се заробуваат со користење на еден од следниве методи:

· Модификација технолошки процессо цел да се спречи или минимизира формирањето на загадувачки производ.

· Инсталација на нови, поефикасни уреди.

· Електрични преципитатори, циклони, кули за перење итн.

· Употреба на хемиски или физички процеси, како што се адсорпција, апсорпција, после горење, двоен контакт, каталитичка неутрализација итн.

· Конструктивни одлуки, како што се двојни, а не единечни вентили, системи со затворени вентили кои ги зафаќаат емисиите.

· Дизајнот на инсталацијата мора да обезбеди сигурно и безбедно функционирање на уредите, можност за проверка и чистење, перење, прочистување и поправка, како и извршување на потребните тестови.

· Цевководи, цилиндри, резервоари се обоени во бои што одговараат на нивната содржина и се обезбедени со натпис со името на супстанцијата што се складира или транспортира. За следење на процесот на производство на сулфурна киселина, инсталирани се автоматски контролни средства.

Кога сулфур диоксид се произведува од сулфур пирит, се формира пирит гареж. Пиритните пепел се состојат главно од железо (40-63%) со мали примеси на сулфур (1-2%), бакар (0,33-0,47%), цинк (0,42-1,35%), олово (0,32-0,58%), скапоцени ( 10-20 g/t) и други метали.

Гасот што ја напушта печката е контаминиран со прашина од гареж и други нечистотии. Концентрацијата на прав во сулфур диоксид, во зависност од дизајнот на печките, квалитетот и степенот на мелење на суровините, се движи од 1 до 200 g/m3. Волуменот на гасови за печење е стотици илјади кубни метри дневно. Пред обработката, овие гасови се прочистуваат во циклони и суви (агар) електростатички преципитатори до содржина на резидуална прашина од околу 0,1 g/m3. Гасовите од печката се подложени на дополнително прочистување со последователно перење со оладени 60-75% (во шупливи кули) и 25-40% (во спакувани кули) сулфурна киселина, заробувајќи ја добиената магла во влажни електростатички таложници. Процесот на дополнително прочистување на гасовите од печката од прашина е придружен со формирање на тиња што се акумулира во опремата на одделот за перење и влажни електростатички преципитатори.

Така, цврст отпад од производството на сулфурна киселина од сулфурни пирити се пиритните пепелници, прашината од циклоните и сувите електростатички таложници, тињата од кулите за перење собрани во резервоарите за таложење, колекторите и киселинските ладилници и тињата од влажните електростатички таложници.

При отпуштање на сулфурен пирит, отпадните пиритни пепелници сочинуваат ~ 70% од масата на пирит. За 1 тон произведена киселина, приносот на гареж во најдобар случај е 0,55 тони.Бидејќи суровината за производство на сулфурна киселина, заедно со сулфурниот пирит ископан специјално за оваа намена, е отпад што се создава при збогатувањето на сулфидните руди од методот на флотација и отпадот што се создава при збогатувањето тврд јаглен, тогаш се издвојуваат три вида пиритни пепелници (пепел од пирити, пепел од флотациони јаловишта на збогатување на сулфидна руда, јаглеродни пепелници), кои значително се разликуваат меѓу себе и по хемискиот состав и по физички карактеристики. Пепелниците од првите два вида се одликуваат со значителна содржина на бакар, цинк, сребро, злато и други метали.

Рециклирањето на пиритните пепелници е можно во неколку насоки: за екстракција на обоени метали и производство на железо и челик, во индустријата за цемент и стакло, во земјоделствотои сл.

4 Максимални дозволени концентрации на гасови, пареи и прашина при производството на сулфурна киселина

Супстанции	Во воздухот на работната површина на индустриските простории, mg/m3	Во атмосферскиот воздух населени места
		максимална единечна доза, mg/m3	просечно дневно, mg/m3

Минерална и растителна прашина, без SiO2 и токсични материи
Арсен и арсен анхидриди
Арсен водород
Азотни оксиди (во однос на N2O3)
Јаглерод моноксид
Прашина од цемент, глина, минерали и нивни мешавини, кои не содржат слободен SiO2
Прашина од ванадиум пентооксид
Метал жива
Оловото и неговите неоргански соединенија
Селен аморфен
Селенски анхидрид
Сулфурна киселина, сулфурен анхидрид
Сулфур диоксид
Хидроген сулфид

Фосфор водород
Водород флуорид

Водород хлорид и хлороводородна киселина (во однос на HC1)

ДИЗАЈН НА ГЛАВНА ОПРЕМА

Во апсорберите, сулфурната киселина извлекува само сулфур триоксид од гасната смеса; остатокот од гасот, откако ќе помине низ апсорберите, се отстранува во атмосферата. Вообичаено, SO3 се апсорбира во два сериски поврзани апсорбери: во првиот - олеум и во вториот - монохидрат.

Главниот индикатор за работата на одделот за апсорпција е комплетноста на апсорпцијата на SO3; при оптимален режим на апсорберот на монохидрат, издувните гасови се речиси проѕирни, тие содржат само траги од сулфурна киселина. Кога концентрацијата на киселина што го наводнува апсорберот на монохидрат е помала или поголема од 98,3% H2SO4, се формира магла и издувните гасови стануваат видливи. Во монохидрат апсорбер, магла се формира и при висока влажност на гас. Вообичаено, 0,01% водена пареа останува во гасот по сушењето на кулите. Бидејќи гасот по контактниот апарат содржи голема количина SO3, кога гасот се лади, водената пареа целосно се претвора во пареа H2SO4, чија концентрација е исто така 0,01%, или 0,437 g/m3.

Пареата на сулфурна киселина се кондензира на површината на млазницата на апсорберот. При многу ниска температура на киселината за наводнување или при висока влажност на гасот (содржината на сулфурна киселина во гасот е повеќе од 0,437 g/m3), дел од пареата на сулфурна киселина се кондензира во волуменот за да формира магла, која не се депонира во апсорберите и се ослободува во атмосферата.

Кога се произведуваат комерцијални производи во форма на техничка контактна киселина, таа обично се отстранува од кулите за сушење. За да се направи тоа, во една од кулите за сушење се одржува концентрација на киселина која ги задоволува стандардните барања за контактно техничка сулфурна киселина и како што се акумулира, таа се пренесува од собирањето во складиштето. Во такви случаи, значително повеќе топлина се создава во делот за апсорпција (каде што се разредува) отколку при ослободување на олеум, бидејќи монохидратот треба да се разреди со вода.

1
Апсорбер на олеум

Ориз. 3 Дизајн на апсорбер на олеум

Челична обвивка; 2 - отвори; 3 - штитник на капакот; 4 - цевка за снабдување со киселина; 5 - резервоар за притисок; 6 - прачка за висечки плочи; 7 - челична плоча со чаши за дистрибуција на киселина; 8 - млазница (од дното на низата прстени 150x150, 120X120, 100x100, 80X80 mm, одозгора има 143 редови прстени 50x50 mm); 9 - решетка; 10 - штанд (челична цевка); 11 - челична мрежа со слој отпорен на киселина: 12 - дното (тула отпорна на киселина); 13 - потпорни греди; 14 - кутија за гас.

Во старите фабрики, ѕидовите на апсорберот се обложени со тули отпорни на киселина, а решетката е монтирана од андезит или други плочи отпорни на киселина. Во новите контактни постројки, челичните ѕидови на апсорберот на олеум не се обложени, а решетката е составена од челични греди.

За рамномерно распоредување на киселината преку млазницата на апсорберот, се користат различни уреди и уреди - челични плочи во кои се вметнуваат челични или порцелански цевки, дистрибутивни канали, распрскувачи итн. за дистрибуција на киселина за сушење. Бидејќи дури и за производство на сите производи во форма на олеум, само 1/3 од сулфур триоксидот мора да се апсорбира во апсорберот на олеумот, површината за контакт на гасот со олеумот за наводнување во него може да биде мала, како резултат на што олеумот во некои постројки се инсталирани апсорбери без млазница. Потребната контактна површина помеѓу гасот и течноста се создава со прскање на олеум.

Големината на апсорберот на олеум и количината на олеум што се снабдува за наводнување зависи од перформансите на системот на сулфурна киселина. Вообичаено, 1 t/h производ бара површина на млазницата во апсорберот од 600 до 1000 m2 со брзина на гас во млазницата до 1 m/s и густина на наводнување од 10-12 m3/m2 на пресекот. на апсорберот на олеум.

2 Апсорбер на монохидрат

Апсорберот на монохидрат се наводнува со 98,3% сулфурна киселина. Во апсорберот, киселината апсорбира SO3 и неговата концентрација се зголемува. Во колекторот на монохидрат, киселината се разредува со вода или киселина за сушење до почетната концентрација и повторно се снабдува преку фрижидерот за наводнување на апсорберот на монохидрат; Густината на наводнување е околу 20m3/(m2*h).

Ориз. 4 Дизајн на апсорбер на монохидрат

Челична школка: 2 - тула отпорна на киселина; 3 - азбест; 4 - отвори; 5 - прачки за закачување на плочата; 6 - резервоар за притисок; 7 - цевка за снабдување со киселина; 8 - штитник на капакот; 9 - капак; 10 - киселински дистрибутер на шпоретот; 11 - прозорец за гледање; 12 - млазница (одоздола има два реда прстени 150 X 150. 120x 120. 100x100 80X 80mm, над 144 редови прстени 60X 50 mm, на врвот на прстените 80X80 mm на големо); 13 - кутија за гас; 14 - челичен потпорен зрак; 15 - потпорна структура со лакови од тули; 16 - решетка од тули.

Во некои инсталации, апсорберот на олеум е поврзан со апсорберот на монохидрат во шант. Во овој случај, гасот по ладилникот со анхидрид се дели на две струи, од кои едниот се испраќа директно до апсорберот на монохидрат, а вториот прво влегува во апсорберот на олеум, а од него во монохидратниот. Оваа шема овозможува апсорберот на олеум да се стави во функција само во случаи кога е неопходно да се ослободи олеум.

Се предлага различен дизајн на апсорпционата кула, која вклучува (слика 5): куќиште обложено со тула отпорна на киселина (1), тангенцијално изработена влезна цевка за внесување мешавина од гас или воздух (2), цилиндрична дистрибуција на гас решетка обложена со тула отпорна на киселина (3) која има низ канали со различна должина за минување на гас на секое ниво. На дистрибутивната мрежа на гас, цилиндрично тело со ист дијаметар е обложено со тула отпорна на киселина (4). Телото на кулата е исполнето со млазница (5) и опремено со уред за дистрибуција на киселина (6).

Апсорпционата кула работи на следниов начин:

Гасната смеса или воздухот влегуваат преку влезната тангенцијална цевка (2) во прстенестиот простор помеѓу куќиштето (1) и внатрешното цилиндрично куќиште обложено со тули отпорни на киселина (4) на решетката за дистрибуција на гас (3), се распоредува по целиот периметар на прстенестиот простор и рамномерно тече низ гасните канали на мрежата за дистрибуција на гас до млазницата на апсорпционата кула (5), на која се случуваат процеси на пренос на топлина и маса. Млазницата се наводнува со концентрирана сулфурна киселина преку уреди за дистрибуција на киселина (6)

За системска моќност Се поставуваат 120 тони дневно абсорбери со пречник од 3,3 m Се врши дистрибуција на киселина за наводнување користејќи го системот челични или леано железни олуци сместени под капакот на апсорберот. Висина на апсорбер на олеум 12 m, а монохидрат - 13,5 m.

Шемите на одделенијата за апсорпција во фабриките малку се разликуваат едни од други, а технолошките режими што се користат се исто така слични. Подолу се дадени приближни стандарди за технолошкиот режим на одделот за апсорпција во една од контактните постројки:

Температура на излезот на апсорберот, °C, не повеќе од олеум................................. ................................................... ................................. 60

монохидрат................................................ .......................................................... 60

Концентрација на киселина за наводнување во апсорберот

во олеум, % SO3 (бесплатно)................................................ ........ ..........................20±1

во монохидрат, % H2SO4................................................................... ...... 98,6±0,2

Степен на апсорпција, %, не помалку................................................. ..... ............ 99,95

3 Технолошки карактеристики на апсорберите

Продуктивност на растенијата, t/h

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

Степен на конверзија x………………………………………………………………… 0,98 Целосност на апсорпцијата на SO3

во апсорберот на олеум y…………………………………………………………….0,5

вкупно z………………………………………………………………..0.9995

Концентрација

олеум за наводнување на апсорберот на олеум Co, % SO3 (бесплатно) ...20

монохидрат cm, % H2SO4………………………………98

киселина за сушење Sp, % H2SO4 …………………………93

Потрошувачка на гас за печење, m3/h……………………………………………………………. 26820

вклучувајќи:

така2…………………………………………………………………………… 2350

О2 ……………………………………………………………………………….2220

N2 …………………………………………………………………………………… 21460

H2O пареи……………………………………………………………………………………………………………

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

Барометриски притисок P, Pa………………………………..1,01*105

Вакуум пред кулата за сушење Pp, Pa…………………………,9*103

Температура на гасот на влезот во кулата за сушење, °C………………….32

Притисок на водена пареа во овој гас РН2O, Pa……………….4,75*103

ТЕХНИЧКИ И ЕКОНОМСКИ ИНДИКАТОРИ НА ТЕХНОЛОГИЈАТА НА СУЛФУРНА КИСЕЛИНА

Цената на сулфурната киселина значително зависи од видот на суровината што се обработува, бидејќи цената на сулфурот во различни суровини не е иста. На пример, цената на 1 тон сулфур во пирити е 2 пати помала отколку во природниот сулфур; трошокот за сулфур во отпадните гасови од металуршката индустрија воопшто не се зема предвид.

Влијанието на видот на суровината врз трошокот се одразува и во фактот што технолошката шема и нејзиниот хардверски дизајн се различни при работа со различни суровини. Така, при користење на природен сулфур, нема потреба од миење со гас, а при согорување на водород сулфид, не е потребно миење и сушење со гас, што ги намалува трошоците за преработка на суровините. Цената на сулфурна киселина зависи и од многу други фактори: оддалеченоста на фабриката за сулфурна киселина од изворите на суровини, трошоците за вода, електрична енергија итн.

Со зголемување на продуктивноста на системот на сулфурна киселина, трошоците за производство се намалуваат, бидејќи тоа ги намалува трошоците за амортизација, ја зголемува продуктивноста на трудот, ги намалува трошоците за одржување на опремата итн. Цената на сулфурна киселина исто така се намалува со зголемување на интензитетот на опремата.

Важен показател за процесот на производство на сулфурна киселина се трошоците за преработка на суровините, кои ги вклучуваат сите трошоци освен трошоците за суровините. Трошоците за преработка континуирано се намалуваат како што се подобрува технолошката шема на производство, се подобрува неговиот хардверски дизајн, се намалуваат коефициентите на потрошувачка, се зголемува продуктивноста на системот итн. Трошоците за обработка се главниот индикатор што ја карактеризира техничката опрема и организацијата на производството .

Табела 8. Просечни коефициенти на потрошувачка во производството на контактна сулфурна киселина во зависност од видот на употребената суровина (на 1 kg H2S04)

Табела 9. Коефициенти на потрошувачка за производство на 1 тон сулфурна киселина од чист сулфур со помош на методот DK-DA

ЗАКЛУЧОЦИ

Овој апстракт ги испитува физичките и хемиските својства на сулфурната киселина. Проучени се главните области на неговата примена. Дадени се постоечките методи за производство на киселина. Откриено е дека најефективниот метод за производство на сулфурна киселина е методот на двоен контакт и двојна апсорпција. Обезбедени се потребните референтни податоци. Кога се произведува гас за печење со согорување на сулфур, нема потреба да се отстрануваат нечистотиите, за разлика од согорувањето на железните пирити. ВО дадено времеПродолжува развојот на ефективни катализатори за производство на сулфур триоксид со максимален степен на конверзија, како и развој на инсталации за производство на олеум со цел да се спречат емисиите кои не се во согласност со стандардите MPC и MPE. Од друга страна, без оглед на видот на суровината што содржи сулфур, препорачливо е да се користи отпад од киселинско производство во други индустрии (на пример, пиритните пепелници во металургијата). Бидејќи резервите на сулфур и пирит се исцрпени, добивањето суровини за киселина од отпадни гасови е исто така клучно. еколошки проблем. Така, технологијата на сулфурна киселина се стреми кон производство без отпад.

БИБЛИОГРАФИЈА

1. Амелин А.Г., Технологија на сулфурна киселина, 2. издание, М., 1983. - 360 стр.

ГОСТ 2184-77 Техничка сулфурна киселина. Спецификации

ГОСТ 667-73 Батерија сулфурна киселина. Спецификации

4. Мелников Е.Ја., Салтанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С. Технологија на неоргански материи и минерални ѓубрива. Учебник за технички училишта. М.: Хемија, 1983. - 432 стр.

5. Борешков Г.К. Катализа во производството на сулфурна киселина M.-L.: Goskhimizdat, 1954. - 348 стр.

RF патент бр. 94025148/04 Dobkina E.I.; Кузнецова С.М.; Ларионов А.М. Катализатор за оксидација на сулфур диоксид//руски патент бр. 2080176, 27.05.1997 г.

ГОСТ 444-75 Флотациски пирит на сулфур. Спецификации

8. ГОСТ 127.1-93. Технички сулфур. Спецификации

Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Општа хемиска технологија. 3-ти ед. Тетратка за универзитетите. - 3-то издание, ревидирана. - М.: Академска, 2004. - 528 стр.: ил.

10. О.А. Fedyaeva Индустриска екологија . Белешки за предавање. - Омск: Издавачка куќа на Државниот технички универзитет Омск, 2007. - 145 стр.

Прирачник за сулфурна киселина / Под. ед. К.М. Малини. - М.: Хемија, 1971 година.

12. Сиромјатников В.Д. , Игин В.В. , Филатов Ју.В., Сушчев В.С. , Голоус В.И. Патент RU 2240976 Апсорпциона кула.

13. Соколовски А.А., Јашке Е.В. Технологија на минерални ѓубрива и киселини. - М.: Хемија, 1979. - 384 стр.

14. Апстрактно списание „Хемија“.