Отримання сірчаної кислоти та її застосування

У техніці сірчану кислоту отримують тільки через сірчаний ангідрид, і всі способи промислового добування сірчаної кислоти зводяться до отримання сірчаного ангідриду. Найбільш сучасний спосіб отримання сірчаної кислоти – контактний. Сировиною для отримання сірчаної кислоти контактним способом є сірчаний колчедан, або пірит, FeS2.
Перша стадія процесу – випал сірчаного колчедану
4FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2
призводить до отримання двоокису сірки. Цей процес здійснюється в колчеданних печах. На другій стадії процесу двоокис сірки окислюється в сірчаний ангідрид:
2SO2 + О2 ⇄ 2SO2 + Q

Друга стадія процесу проводиться у присутності каталізатора в контактних апаратах при високій температурі. Попередньо перед вступом до контактний апарат двоокис сірки і повітря проходять через складну систему апаратів для ретельного очищення газової суміші від каталізаторних отрут – Колчедан пилу, парів води, миш’яку, селену. Каталізатором служить гранульована п’ятиокис ванадію.

Третя стадія процесу – утворення сірчаної кислоти з сірчаного ангідриду – здійснюється в поглинальних вежах (абсорберах), де по керамічній насадці зверху вниз стікає концентрована 96-98% сірчана кислота, а назустріч їй знизу протитечією піднімаються пари сірчаного ангідриду. У першому абсорбере сірчаний ангідрид вступає в реакцію з водою, що міститься в сірчаної кислоти, утворюючи 100% сірчану кислоту – моногідрат
SО3 + Н2О = H2SO4
(чистою водою поглинати сірчаний ангідрид можна, так як у вежі утвориться стійкий, погано загрожених «туман» з сірчаної кислоти). У другому абсорбере в моногидрате розчиняється ще деяка кількість сірчаного ангідриду і виходить олеум. Олеум «димить» на повітрі, так як пари сірчаного ангідриду, з’єднуючись на повітрі з парами води, перетворюються на «туман».

Контактний спосіб отримання сірчаної кислоти здійснюється із застосуванням найбільш передових методів сучасного хімічного виробництва – принципу протитоку, безперервності процесу, каталізу, високих температур. Все це дає можливість отримувати сірчану кислоту високої якості і у великих кількостях.
Застосовується сірчана кислота у величезних кількостях і в різних галузях промисловості (рис. 54). Сірчана кислота використовується у виробництві мінеральних добрив, таких, як суперфосфат, сульфат амонію; вона є сировиною для отримання її солей, які не зустрічаються в природі, наприклад мідного купоросу CuSО4 · 5H2О, залізного купоросу FeSО4 · 7H2O.
Завдяки високій хімічній стійкості сірчана кислота застосовується для отримання інших кислот, наприклад плавиковою HF, соляної НСl і фосфорної Н3РO4, шляхом взаємодії з їх солями.

Сірчана кислота незамінна при очищенні нафтопродуктів від домішок. Без сірчаної кислоти неможливе виготовлення нітруючою суміші (суміш азотної та сірчаної кислот) і, отже, багатьох вибухових речовин (наприклад, нітрогліцерину, тротилу, піроксиліну). Сірчана кислота широко застосовується при синтезі лікарських речовин, у металургії, у виробництві барвників. Розбавлені розчини сірчаної кислоти застосовуються у виробництві штучних волокон. Жодна хімічна лабораторія не може обійтися без сірчаної кислоти.

■ 113. Запишіть у зошит рівняння хімічних процесів, що протікають при отриманні сірчаної кислоти в техніці. Вкажіть, який застосовується каталізатор. (Див. Відповідь)
114. Що таке «моногідрат»?
115. Що таке «олеум»?
116. Чому перед подачею суміші газів в контактний апарат її потрібно очищувати?
117. Скільки моногідрату можна отримати з 5 т сірчаного колчедану, що містить 45% сірки?
118. Скільки 20% сірчаної кислоти можна отримати з 50 кг 10% олеуму?
119. З 100 т сірчаного колчедану, що містить 48% сірки, виходить 132,3 т сірчаної кислоти. Визначте вихід кислоти. (Див. Відповідь)

Посилання на основну публікацію