Химия Самоучитель по химии Получение серной кислоты и ее применение

Получение серной кислоты и ее применение

Получение серной кислоты это сложный химический процесс, который может быть рассмотрен несколько основных видов.

В технике получение серной кислоты производят только через серный ангидрид , и все способы промышленного получения серной кислоты сводятся к получению серного ангидрида.

Наиболее современный способ получения серной кислоты — контактный.

Основные примеры получения серной кислоты:

  1. Каталитический.
  2. Контактный.
  3. Лабораторный

Получение серной кислоты

Получение серной кислоты и ее применение

Сырьем для получения серной кислоты контактным способом является серный колчедан, или пирит FeS2.

Первая стадия процесса — обжиг серного колчедана:

4FeS2 + 11О2 = 2Fe2O3 + 8SO2

приводит к получению двуокиси серы.

Этот процесс осуществляется в колчеданных печах.

На второй стадии процесса двуокись серы окисляется в серный ангидрид:

2SO2 + О2 ⇄ 2SO3 + Q

Вторая стадия процесса проводится в присутствии катализатора в контактных аппаратах при высокой температуре.

Предварительно перед поступлением в контактный аппарат двуокись серы и воздух проходят через сложную систему аппаратов для тщательной очистки газовой смеси от катализаторных ядов — колчеданной пыли, паров воды, мышьяка, селена.

Катализатором служит гранулированная пятиокись ванадия V2O5.

Третья стадия процесса — образование серной кислоты из серного ангидрида — осуществляется в поглотительных башнях (абсорберах).

Где по керамической насадке сверху вниз стекает концентрированная 96—98% серная кислота, а навстречу ей снизу противотоком поднимаются пары серного ангидрида.

В первом абсорбере серный ангидрид вступает в реакцию с водой, содержащейся в серной кислоте, образуя 100% серную кислоту — моногидрат:

3 + Н2О = H2SO4

(чистой водой поглощать серный ангидрид нельзя, так как в башне образуется устойчивый, плохо осаждаемый «туман» из капель серной кислоты).

Во втором абсорбере в моногидрате растворяется еще некоторое количество серного ангидрида и получается олеум.

Олеум «дымит» на воздухе, так как пары серного ангидрида, соединяясь на воздухе с парами воды, превращаются в «туман».

Контактный способ получения серной кислоты

Контактный способ получения серной кислоты Схема башенной установки для получения серной кислоты

Контактный способ получения серной кислоты осуществляется с применением наиболее передовых методов современного химического производства — принципа противотока, непрерывности процесса, катализа, высоких температур.

Все это дает возможность получать серную кислоту высокого качества и в больших количествах.

Применяется серная кислота в громадных количествах и в различных отраслях промышленности .

Применение

Серная кислота используется в производстве минеральных удобрений, таких, как суперфосфат, сульфат аммония.

Она является сырьем для получения ее солей, не встречающихся в природе, например медного купороса CuSО4 · 5H2О, железного купороса FeSО4 · 7H2O.

Благодаря высокой химической стойкости серная кислота применяется для получения других кислот, например плавиковой HF, соляной НСl и фосфорной Н3РO4, путем взаимодействия с их солями.

Серная кислота незаменима при очистке нефтепродуктов от примесей.

Без серной кислоты невозможно изготовление нитрующей смеси (смесь азотной и серной кислот) и, следовательно, многих взрывчатых веществ (например, нитроглицерина, тротила, пироксилина).

Серная кислота широко применяется при синтезе лекарственных веществ, в металлургии, в производстве красителей.

Разбавленные растворы серной кислоты применяются в производстве искусственных волокон. Ни одна химическая лаборатория не может обойтись без серной кислоты.

➡️113. Запишите в тетрадь уравнения химических процессов, протекающих при получении серной кислоты в технике. Укажите, какой применяется катализатор. (См. Ответ)

114. Что такое «моногидрат»?

115. Что такое «олеум»?

116. Почему перед подачей смеси газов в контактный аппарат ее надо очищать?

117. Сколько моногидрата можно получить из 5 т серного колчедана, содержащего 45% серы?

118. Сколько 20% серной кислоты можно получить из 50 кг 10% олеума?

119. Из 100 т серного колчедана, содержащего 48% серы, получается 132,3 т серной кислоты. Определите выход кислоты. (См. Ответ)

Топовые страницы