Výroba kyseliny sírové

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 28. února 2020; kontroly vyžadují 13 úprav .

Výroba kyseliny sírové je proces získávání kyseliny sírové ze surovin v průmyslovém měřítku.

Historie

Navzdory skutečnosti, že kyselina sírová je již dlouho známá, nejprve se získávala suchou destilací - tepelným rozkladem vitriolu , takže se nazývala "vitriolový olej". V průmyslovém množství se začal vyrábět relativně nedávno.

Mezi hlavní kroky při výrobě kyseliny sírové patří:

Spalování nebo pražení surovin v kyslíku za vzniku SO 2
Čištění od plynových nečistot
Oxidace SO 2 na SO 3
Absorpce SO 3 vodou.

Komorová metoda

Od 14. století se kyselina sírová vyrábí tzv. "komorovou" metodou, která byla založena na reakci spalování směsi síry a dusičnanu draselného na vzduchu , popsané alchymistou Valentinem . Proces byl prováděn v komorách vyložených olovem , nerozpustným v kyselině sírové. Produkty spalování byly oxidy dusíku , draselné soli a SO 3 . Ten byl absorbován vodou v komoře. Tímto způsobem bylo možné získat kyselinu o malé síle, která byla koncentrována známými metodami.

V závislosti na poměru činidel bylo získáno různé složení pevného zbytku. Jedno ze schémat pro získání komorové kyseliny sírové, která nejvíce spotřebovává dusičnan draselný:

{\mathsf {2KNO_{3}+2S+2O_{2}\rightarrow K_{2}SO_{4}+SO_{3}+NO_{2}+NE))

\mathsf{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}

Průmyslová množství komorové kyseliny sírové byla nejprve získána ve Francii, poté v Anglii. V SSSR existovala komorová metoda až do roku 1955.

Po objevení katalytické role oxidů dusíku při reakci tvorby SO 3 se od komorové metody začalo upouštět ve prospěch jiných metod využívajících méně pracnou metodu získávání a oxidace SO 2 .

Moderní způsoby

V současnosti slouží jako suroviny pro výrobu kyseliny sírové elementární síra , sulfidy a sírany kovů , sirovodík , výfukové plyny z tepelných elektráren využívajících ropu atd . Hlavní surovinou byl kdysi pyrit . Takže v roce 1958 bylo 71,4 procenta kyseliny sírové vyrobené v tomto roce vyrobeno z pyritu v SSSR . Do roku 1970 však podíl pyritu na výrobě kyseliny sírové v SSSR klesl na 41,8 procenta [1] .

V posledních letech je hlavní surovinou pro výrobu kyseliny sírové síra. V roce 2011 tak bylo v Rusku z celkem 10,7 milionu tun vyrobené kyseliny sírové získáno 7,9 milionu tun ze síry a 2,8 milionu tun z výfukových plynů a v důsledku rafinace ropy. Ve světě bylo v roce 2011 z celkových 223 milionů tun vyrobené kyseliny sírové získáno 136 milionů tun ze síry, 67 milionů tun z výfukových plynů a 20 milionů tun z pyritu. Lídrem ve výrobě kyseliny sírové ve světě byla v roce 2011 Čína – 74 milionů tun ročně [2] .

V současné době se v průmyslu používají dva způsoby oxidace oxidu siřičitého při výrobě kyseliny sírové: kontaktní - s použitím pevných katalyzátorů a nitrous (věžový), ve kterém se jako katalyzátor používají oxidy dusíku . Jako oxidační činidlo se obvykle používá kyslík.

Při prvním způsobu se reakční směs vede přes vrstvu pevného katalyzátoru, při druhém se zavlažuje vodou nebo zředěnou kyselinou sírovou ve věžových reaktorech. Vzhledem k vysoké účinnosti (produktivita, kompaktnost, čistota a cena produktu atd.) kontaktní metoda vytlačuje nitrózní metodu.

Byly nalezeny stovky látek, které urychlují oxidaci SO 2 na SO 3 , tři z nich v pořadí podle klesající aktivity: platina , oxid vanadičitý V 2 O 5 a oxid železa Fe 2 O 3 . Zároveň je platina drahá a snadno se otráví nečistotami obsaženými v plynu SO 2 , zejména arsenem. Oxid železitý vyžaduje vysoké teploty, aby vykazoval katalytickou aktivitu (nad 625 °C). Vanadový katalyzátor je tedy nejekonomičtější a jako jediný se používá při výrobě kyseliny sírové.

Níže jsou uvedeny reakce pro výrobu kyseliny sírové z minerálu pyritu na katalyzátoru - oxidu vanadičném (V):

{\mathsf {4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2))}

{\mathsf {2SO_{2}+O_{2}\rightarrow 2SO_{3))}

Dusitá metoda získávání kyseliny sírové :

\mathsf{SO_2 + NO_2 \rightarrow SO_3 + NO}

{\mathsf {2NE+O_{2}\rightarrow 2NE_{2))}

Když SO 3 reaguje s vodou, uvolňuje se obrovské množství tepla a kyselina sírová se začne vařit za vzniku nepolapitelného aerosolu (mlha kyseliny sírové):

{\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4}+\Delta Q))

Proto se S03 smíchá s koncentrovanou kyselinou sírovou, čímž se získá oleum , které se dále ředí na požadovanou koncentraci.

Poznámky

↑ Khodakov Yu.V., Epshtein D.A., Gloriozov P.A. § 98. Výroba kyseliny sírové. Suroviny pro výrobu kyseliny sírové // Anorganická chemie: Učebnice pro 7-8 ročníky střední školy. - 18. vyd. - M .: Vzdělávání , 1987. - S. 223-224. — 240 s. — 1 630 000 výtisků.
↑ Yu.V. Filatov "Stav a perspektivy rozvoje výroby a spotřeby kyseliny sírové v Ruské federaci" (nepřístupný odkaz) . Získáno 8. března 2014. Archivováno z originálu 10. listopadu 2014. (neurčitý)

Literatura

Amelin, A. G. Výroba kyseliny sírové [Text]: učebnice pro prof.-tech. Školy / A. G. Amelin, E. V. Yashke. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Vyšší. škola, 1980. - 245 s. : nemocný. — Bibliografie: s. 236.
Boreskov, G.K. Katalýza ve výrobě kyseliny sírové: monografie / G.K. Boreskov. — M.; L. : Goskhimizdat, 1954. - 348 s. : nemocný. — Bibliograf. na konci kapitol.
Vasiliev, B. T. Technologie kyseliny sírové [Text] / B. T. Vasiliev, M. I. Otvagina. — M.: Chemie, 1985. — 384 s.: nemoc. — Bibliografie: s. 370 – Předmět. vyhláška: p. 377.
Volkhin, A. I. Blistrová měď a kyselina sírová [Text]: fyzikální, chemické a technologické základy výroby: ve 2 svazcích T. II: Výroba blistrové mědi. Využití síry při výrobě puchýřkové mědi / A. I. Volkhin. - Čeljabinsk: Kniha spolku tiskařského, 2004-378 s. — ISBN 5-7135-0423-9 .
Gladushko, V. I. Výroba kyseliny sírové: [učebnice pro odborné školy] / V. I. Gladushko. - Kyjev: Tekhnika, 1966. - 231 s.: tab., ill. — Bibliografie: s. 228.
Komplexní zpracování nerostných surovin Kazachstánu (stav, problémy, řešení) [Text]: monografie: v 10 svazcích T. 10: Inovace: nápad, technologie, výroba: monografie / ed. A. A. Žharmenov . - Astana: "Foliant", 2003. - 256 s. : nemoc., tab. — Bibliografie: s. 248.
Kuzněcov, D. A. Výroba kyseliny sírové [Text]: učebnice pro odborné školy / D. A. Kuzněcov. - M .: Vyšší. škola, 1968. - 296 s. : nemocný. — Bibliografie: s. 274 – Předmět. vyhláška: p. 288.
Osmulkevich, V. A. Výroba kyseliny sírové z procesních plynů v závodech na výrobu zinku a olova [Text]: příručka pro dělníky / V. A. Osmulkevich. - M .: Hutnictví, 1971. - 96 s. - (Knihovna mladého pracovníka neželezné metalurgie).
Reznitsky, I. G. Výroba kyseliny sírové z odpadních plynů neželezné metalurgie: [učebnice pro odborné školy] / I. G. Reznitsky, N. P. Dobroselskaya. - M .: Hutnictví, 1983. - 144 s. : nemoc., tab. - (Knihovna mladého pracovníka neželezné metalurgie). — Bibliografie: s. 134
Soroko, V. E. Nové systémy pro výrobu kyseliny sírové z metalurgických plynů, síry a pyritu / V. E. Soroko, V. I. Yavor. - M. : TsNIIITEITSM, 1979. - 66 s. : nemoc., tab. — Bibliografie: s. 64.
Referenční kniha kyseliny sírové [Text] / A. S. Lensky, P. A. Semenov, G. A. Maksudov; vyd. K. M. Malin. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Chemie, 1971. - 744 s. — Bibliograf. na konci sekce - Předmět. vyhláška: p. 723-744.