|
OVR-të theksohen posaçërisht me ngjyra në artikull. Kushtojini vëmendje të veçantë atyre. Këto ekuacione mund të shfaqen në Provimin e Unifikuar të Shtetit.
Acidi sulfurik i holluar sillet si acidet e tjera, duke fshehur aftësitë e tij oksiduese:
Dhe një gjë tjetër për të kujtuar acid sulfurik i holluar: ajo nuk reagon me plumb. Një copë plumbi e hedhur në H2SO4 të holluar mbulohet me një shtresë sulfate plumbi të patretshëm (shih tabelën e tretshmërisë) dhe reaksioni ndalon menjëherë.
Vetitë oksiduese të acidit sulfurik
– lëng i rëndë me vaj, jo i avullueshëm, pa shije dhe erë
Për shkak të squfurit në gjendje oksidimi +6 (më i lartë), acidi sulfurik fiton veti të forta oksiduese.
Rregulli për detyrën 24 (A24 i vjetër) gjatë përgatitjes së tretësirave të acidit sulfurik Asnjëherë nuk duhet të derdhni ujë në të. Acidi sulfurik i përqendruar duhet të derdhet në ujë në një rrjedhë të hollë, duke e përzier vazhdimisht.
Reagimi i acidit sulfurik të koncentruar me metalet
Këto reagime janë rreptësisht të standardizuara dhe ndjekin skemën e mëposhtme:
H2SO4(konc.) + metal → sulfat metali + H2O + produkt squfuri i reduktuar.
Ka dy nuanca:
1) Alumini, hekuri Dhe krom Ata nuk reagojnë me H2SO4 (konc.) në kushte normale për shkak të pasivimit. Duhet të ngrohet.
2) C platini Dhe ari H2SO4 (konc) nuk reagon fare.
Squfuri V acid sulfurik i koncentruar- oksidues
- Kjo do të thotë se do të rikuperohet vetë;
- shkalla e oksidimit në të cilën reduktohet squfuri varet nga metali.
Le të shqyrtojmë Diagrami i gjendjes së oksidimit të squfurit:
- Përpara -2
squfuri mund të reduktohet vetëm nga metale shumë aktive - në një seri tensionesh deri dhe duke përfshirë aluminin.
Reagimet do të jenë kështu:
8Li+5H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ 4Li 2
KËSHTU QË 4
+ 4 orë 2
O+H 2
S
4Mg + 5H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ 4 MgSO 4
+ 4 orë 2
O+H 2
S
8Al + 15H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
(t)→ 4Al 2
(KËSHTU QË 4
)
3
+12H 2
O+3H 2
S
- me bashkëveprimin e H2SO4 (konc) me metalet në një sërë tensionesh pas aluminit, por para hekurit, pra me metale me aktivitet mesatar squfuri reduktohet në 0
:
3Mn + 4H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ 3MnSO 4
+ 4 orë 2
O+S↓
2Cr + 4H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
(t)→Kr 2
(KËSHTU QË 4
)
3
+ 4 orë 2
O+S↓
3Zn + 4H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ 3ZnSO 4
+ 4 orë 2
O+S↓
- të gjitha metalet e tjera duke filluar me harduerin në një numër tensionesh (përfshirë ato pas hidrogjenit, me përjashtim të arit dhe platinit, natyrisht), ata mund të reduktojnë squfurin vetëm në +4. Meqenëse këto janë metale me aktivitet të ulët:
2
Fe + 6
H 2
KËSHTU QË 4 (konc.) (
t)→
Fe 2
(
KËSHTU QË 4
)
3
+ 6
H 2
O + 3
KËSHTU QË 2
(vini re se hekuri oksidohet në +3, gjendja më e lartë e mundshme e oksidimit, pasi është një agjent i fortë oksidues)
Cu+2H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ CuSO 4
+ 2H 2
O+SO 2
2 Ag + 2H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ Ag 2
KËSHTU QË 4
+ 2H 2
O+SO 2
Sigurisht, gjithçka është relative. Thellësia e rikuperimit do të varet nga shumë faktorë: përqendrimi i acidit (90%, 80%, 60%), temperatura, etj. Prandaj, është e pamundur të parashikohen plotësisht produktet. Tabela e mësipërme gjithashtu ka përqindjen e saj të përafërt, por ju mund ta përdorni atë. Shtë gjithashtu e nevojshme të mbani mend se në Provimin e Unifikuar të Shtetit, kur produkti i squfurit të reduktuar nuk tregohet dhe metali nuk është veçanërisht aktiv, atëherë, ka shumë të ngjarë, përpiluesit nënkuptojnë SO 2. Ju duhet të shikoni situatën dhe të kërkoni të dhëna në kushtet.
KËSHTU QË 2
- ky është përgjithësisht një produkt i zakonshëm i ORR me pjesëmarrjen e kon. acid sulfurik.
H2SO4 (konc) oksidon disa jometalet(të cilat shfaqin veti reduktuese), si rregull, në maksimum - shkallën më të lartë të oksidimit (formohet një oksid i këtij jometali). Në këtë rast, squfuri gjithashtu reduktohet në SO 2:
C+2H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ CO 2
+ 2H 2
O+2SO 2
2P+5H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
→ P 2
O 5
+5H 2
O+5SO 2
Oksidi i fosforit i sapoformuar (V) reagon me ujin për të prodhuar acid ortofosforik. Prandaj, reagimi regjistrohet menjëherë:
2P+5H 2
KËSHTU QË 4(
konk. )
→ 2H 3
P.O. 4
+ 2H 2
O+5SO 2
E njëjta gjë me borin, ai kthehet në acid ortoborik:
2B+3H 2
KËSHTU QË 4(
konk. )
→ 2H 3
B.O. 3
+3SO 2
Ndërveprimi i squfurit me një gjendje oksidimi +6 (në acid sulfurik) me squfurin "tjetër" (i vendosur në një përbërje të ndryshme) është shumë interesant. Në kuadër të Provimit të Unifikuar të Shtetit, merret parasysh ndërveprimi i H2SO4 (konc) me squfur (substancë e thjeshtë) dhe sulfur hidrogjeni.
Le të fillojmë me ndërveprimin squfur (substancë e thjeshtë) me acid sulfurik të përqendruar. NË çështje e thjeshtë gjendja e oksidimit 0, në acid +6. Në këtë ORR, squfuri +6 do të oksidojë squfurin 0. Le të shohim diagramin e gjendjeve të oksidimit të squfurit:
Squfuri 0 do të oksidohet, dhe squfuri +6 do të reduktohet, domethënë do të ulë gjendjen e oksidimit. Dioksidi i squfurit do të lirohet:
2
H 2
KËSHTU QË 4 (konc.) +
S → 3
KËSHTU QË 2
+ 2
H 2
O
Por në rastin e sulfurit të hidrogjenit:
Të dy squfuri (një substancë e thjeshtë) dhe dioksidi i squfurit formohen:
H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
+H 2
S → S↓ + SO 2
+ 2H 2
O
Ky parim shpesh mund të ndihmojë në identifikimin e një produkti ORR ku agjenti oksidues dhe agjenti reduktues janë i njëjti element, në gjendje të ndryshme oksidimi. Agjenti oksidues dhe agjenti reduktues "takohen në gjysmë të rrugës" sipas diagramit të gjendjes së oksidimit.
H2SO4 (konc), në një mënyrë ose në një tjetër, bashkëvepron me halide. Vetëm këtu duhet të kuptoni se fluori dhe klori janë "vetë me mustaqe" dhe ORR nuk ndodh me fluoride dhe kloride, i nënshtrohet një procesi konvencional të shkëmbimit të joneve gjatë të cilit formohet gazi halogjen i hidrogjenit:
CaCl 2 + H 2 SO 4 (konc.) → CaSO 4 + 2HCl
CaF 2 + H 2 SO 4 (konc.) → CaSO 4 + 2HF
Por halogjenet në përbërjen e bromiteve dhe jodeve (si dhe në përbërjen e halogjeneve përkatëse të hidrogjenit) oksidohen në halogjene të lira. Vetëm squfuri reduktohet në mënyra të ndryshme: jodidi është një agjent reduktues më i fortë se bromidi. Prandaj, jodidi redukton squfurin në sulfid hidrogjeni dhe bromin në dioksid squfuri:
2H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
+ 2NaBr → Na 2
KËSHTU QË 4
+ 2H 2
O+SO 2
+Br 2
H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
+ 2HBr → 2H 2
O+SO 2
+Br 2
5H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
+ 8NaI → 4Na 2
KËSHTU QË 4
+ 4 orë 2
O+H 2
S+4I 2
↓
H 2
KËSHTU QË 4(
konk. .)
+ 8HI → 4H 2
O+H 2
S+4I 2
↓
Kloruri i hidrogjenit dhe fluori i hidrogjenit (si dhe kripërat e tyre) janë rezistente ndaj veprimit oksidues të H2SO4 (konc.).
Dhe së fundi, gjëja e fundit: kjo është unike për acidin sulfurik të koncentruar, askush tjetër nuk mund ta bëjë këtë. Ajo ka pronë për heqjen e ujit.
Kjo lejon që acidi sulfurik i koncentruar të përdoret në mënyra të ndryshme:
Së pari, tharja e substancave. Acidi sulfurik i koncentruar largon ujin nga substanca dhe ai "bëhet i thatë".
Së dyti, një katalizator në reaksionet në të cilat uji eliminohet (për shembull, dehidrimi dhe esterifikimi):
H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (konc.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O
H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (konc.)) → H 2 C = CH 2 + H 2 O
Acid sulfurik Përdoret gjerësisht në ekonominë kombëtare dhe është produkti kryesor i industrisë kimike bazë. Në këtë drejtim, ka një rritje të vazhdueshme të prodhimit të acidit sulfurik. Kështu, nëse në vitin 1900 prodhimi botëror i acidit sulfurik arriti në 4.2 milion ton, atëherë në 1937 u prodhuan 18.8 milion ton, dhe në 1960 - më shumë se 47 milion ton.
Aktualisht Bashkimi Sovjetik Ajo renditet e dyta në botë në prodhimin e acidit sulfurik. Në vitin 1960, në BRSS u prodhuan 5,4 milion gram acid sulfurik. Në vitin 1965, prodhimi i acidit sulfurik do të dyfishohet në krahasim me vitin 1958.
Fushat e aplikimit të acidit sulfurik janë për shkak të vetive të tij dhe kostos së ulët. Acidi sulfurik është një acid i fortë, jo i paqëndrueshëm dhe i qëndrueshëm, i cili në temperatura të moderuara ka veti shumë të dobëta oksiduese dhe të forta ujore.
Konsumatori kryesor i acidit sulfurik është prodhimi plehra minerale- superfosfat dhe sulfat amoniumi. Për shembull, për të prodhuar vetëm një ton superfosfat (nga fluorapatiti), i cili nuk përmban ujë higroskopik, konsumohen 600 kg acid sulfurik 65%. Prodhimi i plehrave minerale konsumon rreth gjysmën e të gjithë acidit të prodhuar.
Një sasi e konsiderueshme e acidit sulfurik konsumohet gjatë përpunimit të karburantit të lëngshëm - për të pastruar vajgurin, parafinën, vajrat lubrifikues nga squfuri dhe komponimet e pangopura, dhe gjatë përpunimit të katranit të qymyrit. Përdoret gjithashtu në pastrimin e vajrave dhe yndyrave të ndryshme minerale.
Acidi sulfurik përdoret gjerësisht në sinteza të ndryshme organike, për shembull, për sulfonimin e përbërjeve organike - në prodhimin e acideve sulfonike, ngjyrave të ndryshme dhe sakarinës. Për këtë qëllim, përdoren si acidi i koncentruar ashtu edhe acidi tymi, si dhe acidi klorosulfonik. Acidi sulfurik përdoret si një agjent largues uji në reaksionet e nitrimit - në prodhimin e nitrobenzenit, nitrocelulozës, nitroglicerinës, etj.
Duke qenë një acid jo i paqëndrueshëm, acidi sulfurik është i aftë të zhvendosë acidet e avullueshme nga kripërat e tyre, i cili përdoret në prodhimin e fluorit të hidrogjenit, klorurit të hidrogjenit dhe acidit perklorik.
Acidi sulfurik përdoret shpesh në përpunimin (zbërthimin) e xeheve dhe koncentrateve të caktuara, si titani, zirkonium, vanadium dhe nganjëherë niobium, litium dhe disa metale të tjera. Meqenëse acidi sulfurik i koncentruar vlon në një temperaturë mjaft të lartë dhe praktikisht nuk ka asnjë efekt në gize dhe çeliku, ky dekompozim mund të kryhet plotësisht duke përdorur pajisje të lira të bëra nga këto materiale.
Acidi sulfurik i nxehtë i holluar shpërndan mirë oksidet e metaleve dhe përdoret për të ashtuquajturin gravurë të metaleve - pastrimin e tyre< особенно железа, от окислов.
Acidi sulfurik është një agjent i mirë tharës dhe për këtë qëllim përdoret gjerësisht në laboratorë dhe industri. Lagështia e mbetur kur përdoret acid sulfurik 95% është i barabartë me 0,003 mg avull uji për 1 litër gaz të tharë.
|
Vetitë e acidit sulfurik
Acidi sulfurik anhidrik (monohidrat) është një lëng i rëndë vajor që përzihet me ujin në të gjitha përmasat, duke lëshuar një sasi të madhe nxehtësie. Dendësia në 0 °C është 1,85 g/cm3. Vlon në 296 °C dhe ngrin në -10 °C. Acidi sulfurik quhet jo vetëm monohidrat, por edhe tretësirat ujore ajo (), si dhe zgjidhjet e trioksidit të squfurit në monohidrat (), të quajtur oleum. Oleumi "tym" në ajër për shkak të desorbimit prej tij. Acidi sulfurik i pastër është i pangjyrë, ndërsa acidi sulfurik teknik ngjyroset me ngjyrë të errët nga papastërtitë.
Vetitë fizike të acidit sulfurik, si dendësia, temperatura e kristalizimit, pika e vlimit, varen nga përbërja e tij. Në Fig. Figura 1 tregon një diagramë kristalizimi të sistemit. Maksimumi në të korrespondon me përbërjen e përbërjeve ose prania e minimaleve shpjegohet me faktin se temperatura e kristalizimit të përzierjeve të dy substancave është më e ulët se temperatura e kristalizimit të secilës prej tyre.
Oriz. 1
Acidi sulfurik 100% anhidrik ka një temperaturë relativisht të lartë kristalizimi prej 10,7 °C. Për të zvogëluar mundësinë e ngrirjes së një produkti tregtar gjatë transportit dhe ruajtjes, përqendrimi i acidit sulfurik teknik zgjidhet i tillë që të ketë një temperaturë mjaft të ulët kristalizimi. Industria prodhon tre lloje të acidit sulfurik komercial.
Acidi sulfurik është shumë aktiv. Ai shpërndan oksidet e metaleve dhe shumicën e metaleve të pastra në temperatura të larta, ai zhvendos të gjitha acidet e tjera nga kripërat; Acidi sulfurik kombinohet veçanërisht me lakmi me ujin për shkak të aftësisë së tij për të formuar hidrate. Ai largon ujin nga acidet e tjera, nga hidratet kristalore të kripërave dhe madje edhe derivatet e oksigjenit të hidrokarbureve, të cilat nuk përmbajnë ujë si të tillë, por hidrogjen dhe oksigjen në kombinimin H:O = 2. druri dhe inde të tjera bimore dhe shtazore që përmbajnë celulozë, niseshteja dhe sheqeri shkatërrohen në acid sulfurik të koncentruar; uji lidhet me acidin dhe vetëm karboni i shpërndarë imët mbetet nga indi. Në acidin e holluar, celuloza dhe niseshteja shpërbëhen për të formuar sheqerna. Nëse acidi sulfurik i koncentruar bie në kontakt me lëkurën e njeriut, ai shkakton djegie.
Aktiviteti i lartë i acidit sulfurik, i kombinuar me koston relativisht të ulët të prodhimit, paracaktoi shkallën e madhe dhe diversitetin ekstrem të aplikimit të tij (Fig. 2). Është e vështirë të gjesh një industri në të cilën acidi sulfurik ose produktet e prodhuara prej tij nuk konsumoheshin në sasi të ndryshme.
Oriz. 2
Konsumatori më i madh i acidit sulfurik është prodhimi i plehrave minerale: superfosfat, sulfat amoni, etj. Shumë acide (për shembull, fosforik, acetik, klorhidrik) dhe kripëra prodhohen kryesisht duke përdorur acid sulfurik. Acidi sulfurik përdoret gjerësisht në prodhimin e metaleve me ngjyra dhe të rralla. Në industrinë e përpunimit të metaleve, acidi sulfurik ose kripërat e tij përdoren për turshinë e produkteve të çelikut para lyerjes, kallajimit, nikelimit, kromit, etj. Sasi të konsiderueshme të acidit sulfurik shpenzohen për rafinimin e produkteve të naftës. Prodhimi i një numri ngjyrash (për pëlhura), llaqe dhe bojëra (për ndërtesa dhe makina), substanca medicinale dhe disa plastikë përfshin gjithashtu përdorimin e acidit sulfurik. Duke përdorur acid sulfurik, etil dhe alkoole të tjera, prodhohen disa estere, detergjentë sintetikë dhe një numër pesticidesh për kontrollin e dëmtuesve. Bujqësia dhe barërat e këqija. Tretësirat e holluara të acidit sulfurik dhe kripërave të tij përdoren në prodhimin e pëlhurës prej fije artificiale, në industrinë e tekstilit për trajtimin e fibrave ose pëlhurave para ngjyrosjes, si dhe në industri të tjera të lehta. Në industrinë ushqimore, acidi sulfurik përdoret për të prodhuar niseshte, melasa dhe një sërë produktesh të tjera. Transporti përdor bateri të acidit sulfurik të plumbit. Acidi sulfurik përdoret për tharjen e gazrave dhe për përqendrimin e acideve. Së fundi, acidi sulfurik përdoret në proceset e nitrimit dhe në prodhimin e shumicës së eksplozivëve.
“Zor se ka ndonjë substancë tjetër të prodhuar artificialisht aq shpesh të përdorur në teknologji si acidi sulfurik.
Aty ku nuk ka fabrika për nxjerrjen e tij, prodhimi fitimprurës i shumë substancave të tjera me rëndësi teknike është i paimagjinueshëm”.
DI. Mendelejevi
Acidi sulfurik përdoret në një sërë industrish kimike:
- plehra minerale, plastikë, ngjyra, fibra artificiale, acide minerale, detergjentë;
- në industrinë e naftës dhe petrokimike:
për pastrimin e vajit, prodhimin e parafinave;- në metalurgjinë me ngjyra:
për prodhimin e metaleve me ngjyra - zinkut, bakrit, nikelit etj.për gdhendjen e metaleve;- në industrinë e pulpës dhe letrës, ushqimore dhe të lehta (për prodhimin e niseshtës, melasës, zbardhjes së pëlhurave) etj.
Prodhimi i acidit sulfurik
Acidi sulfurik prodhohet në mënyrë industriale në dy mënyra: kontakti dhe azoti.
Metoda e kontaktit për prodhimin e acidit sulfurik
Acidi sulfurik prodhohet me metodën e kontaktit në sasi të mëdha në impiantet e acidit sulfurik.
Aktualisht, metoda kryesore për prodhimin e acidit sulfurik është kontakti, sepse Kjo metodë ka përparësi ndaj të tjerave:
Marrja e produktit në formën e një acidi të pastër të koncentruar të pranueshëm për të gjithë konsumatorët;
- reduktimi i emetimeve substancave të dëmshme në atmosferë me gazrat e shkarkimit
I. Lëndët e para të përdorura për prodhimin e acidit sulfurik.
Lëndët e para kryesore
squfur - S
pirit squfuri (pirit) - FeS 2
sulfide të metaleve me ngjyra - Cu 2 S, ZnS, PbS
sulfuri i hidrogjenit - H2S
Material ndihmës
Katalizator - oksid vanadiumi - V2O5
II. Përgatitja e lëndëve të para.
Le të shohim prodhimin e acidit sulfurik nga piriti FeS 2.
1) Bluarja e piritit. Para përdorimit, copa të mëdha piriti grimcohen në makinat dërrmuese. Ju e dini se kur një substancë shtypet, shpejtësia e reagimit rritet, sepse... sipërfaqja e kontaktit të substancave reaguese rritet.
2) Pastrimi i piritit. Pas grimcimit të piritit, ai pastrohet nga papastërtitë (shkëmbinjtë e mbetur dhe toka) me notim. Për ta bërë këtë, piriti i grimcuar ulet në vazo të mëdha me ujë, përzihet, shkëmbi i mbeturinave noton në majë, pastaj shkëmbi i mbeturinave hiqet.
III. Proceset themelore kimike:
4 FeS 2 + 11 O 2 t
= 800°C→
2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q ose djegia e squfurit S+O2 t
°
C→
SO 2
2SO2 + O2 400-500°
ME,V2O5 ,
fq↔
2SO 3 + Q
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q
IV
. Parimet teknologjike:
Parimi i vazhdimësisë;
Parimi i përdorimit të integruar të lëndëve të para,përdorimi i mbeturinave nga prodhime të tjera;
Parimi i prodhimit pa mbeturina;
Parimi i transferimit të nxehtësisë;
Parimi i kundërrrjedhjes ("shtrat i lëngshëm");
Parimi i automatizimit dhe mekanizimit të proceseve të prodhimit.
V
. Proceset teknologjike:
Parimi i vazhdimësisë:
djegia e piritit në një furrë → furnizimi me oksid squfuri ( IV ) dhe oksigjen në sistemin e pastrimit → në aparatin e kontaktit → furnizim me oksid squfuri ( VI ) në kullën e absorbimit.
VI
. Mbrojtjen e mjedisit:
1)
ngushtësia e tubacioneve dhe pajisjeve
2)
filtra për pastrimin e gazit
VII. Kimia e prodhimit
:
FAZA E PARË - pjekja e piritit në një furrë "shtrati të lëngshëm".
Për të marrë acid sulfurik, përdoret kryesisht pirit flotues- mbetjet e prodhimit gjatë pasurimit të xeheve të bakrit që përmbajnë përzierje të përbërjeve të squfurit të bakrit dhe hekurit. Procesi i pasurimit të këtyre xeheve zhvillohet në fabrikat e përqendrimit Norilsk dhe Talnakh, të cilat janë furnizuesit kryesorë të lëndëve të para. Kjo lëndë e parë është më fitimprurëse sepse... Piriti i squfurit është minuar kryesisht në Urale, dhe, natyrisht, shpërndarja e tij mund të jetë shumë e shtrenjtë. Mund të përdoret squfuri, e cila formohet edhe gjatë pasurimit të xeheve të metaleve me ngjyra të nxjerra në miniera. Furnizues të squfurit janë gjithashtu Koncentratori Talin dhe NOF. (fabrika koncentrimi).
Ekuacioni i reagimit të fazës së parë
4FeS 2 + 11O 2 t = 800°C → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q
Piriti i grimcuar, i pastruar, i lagësht (pas flotimit) derdhet nga lart në një furrë për pjekje në një "shtrat të lëngshëm". Ajri i pasuruar me oksigjen kalohet nga poshtë (parimi i kundërrrjedhjes) për djegie më të plotë të piritit. Temperatura në furrën e pjekjes arrin 800°C. Piriti bëhet i kuq dhe është në një "gjendje të pezulluar" për shkak të ajrit të fryrë nga poshtë. Gjithçka duket si një lëng i nxehtë i kuq që zien. Edhe grimcat më të vogla të piritit nuk zihen në "shtratin e lëngshëm". Prandaj, procesi i qitjes ndodh shumë shpejt. Nëse më parë duheshin 5-6 orë për të djegur piritin, tani duhen vetëm disa sekonda. Për më tepër, në "shtratin e lëngshëm" është e mundur të ruhet një temperaturë prej 800°C.
Për shkak të nxehtësisë së lëshuar si rezultat i reaksionit, temperatura në furrë ruhet. Nxehtësia e tepërt hiqet: tubat me ujë kalojnë përgjatë perimetrit të furrës, e cila nxehet. ujë i nxehtë Ato përdoren më tej për ngrohje qendrore të ambienteve ngjitur.
Oksidi i hekurit që rezulton Fe 2 O 3 (zhir) nuk përdoret në prodhimin e acidit sulfurik. Por ai mblidhet dhe dërgohet në një fabrikë metalurgjike, ku metali i hekurit dhe lidhjet e tij me karbon prodhohen nga oksidi i hekurit - çeliku (2% karbon C në aliazh) dhe gize (4% karbon C në aliazh).
Kështu, ajo përmbushet parimi i prodhimit kimik- prodhim pa mbeturina.
Duke dalë nga furra gaz furre
, përbërja e së cilës është: SO 2, O 2, avujt e ujit (piriti ishte i lagësht!) dhe grimca të imta drithi (oksid hekuri). Gazi i tillë i furrës duhet të pastrohet nga papastërtitë e grimcave të ngurta të zhirit dhe avullit të ujit.
Pastrimi i gazit të furrës nga grimcat e ngurta të zhirit kryhet në dy faza - në një ciklon (përdoret forca centrifugale, grimcat e ngurta të zhirit godasin muret e ciklonit dhe bien poshtë). Për të hequr grimcat e vogla, përzierja dërgohet në precipitues elektrikë, ku pastrimi ndodh nën ndikimin e një rryme të tensionit të lartë prej ~ 60,000 V (përdoret tërheqja elektrostatike, grimcat e zhirit ngjiten në pllakat e elektrizuara të precipitatorit elektrostatik, me akumulim të mjaftueshëm, bien nën gravitetin e tyre), për të hequr avujt e ujit në gazin e furrës (tharja e gazit të furrës) përdorin acid sulfurik të koncentruar, i cili është një tharës shumë i mirë sepse thith ujin.
Tharja e gazit të furrës kryhet në një kullë tharje - gazi i furrës ngrihet nga poshtë lart, dhe acidi sulfurik i përqendruar rrjedh nga lart poshtë. Për të rritur sipërfaqen e kontaktit midis gazit dhe lëngut, kulla është e mbushur me unaza qeramike.
Në dalje nga kulla e tharjes së furrës, gazi nuk përmban më grimca zhir ose avull uji. Gazi i furrës tani është një përzierje e oksidit të squfurit SO 2 dhe oksigjenit O 2.
FAZA E DYTË - oksidimi katalitik i SO 2 në SO 3 me oksigjen
në një pajisje kontakti.
Ekuacioni i reagimit për këtë fazë është:
2 SO 2 + O 2 400-500°C,
V 2
O 5
, fq
↔
2 SO 3 + Q
Kompleksiteti i fazës së dytë qëndron në faktin se procesi i oksidimit të një oksidi në një tjetër është i kthyeshëm. Prandaj, është e nevojshme të zgjidhen kushtet optimale për reaksionin e drejtpërdrejtë (prodhimi i SO 3).
Nga ekuacioni rezulton se reaksioni është i kthyeshëm, që do të thotë se në këtë fazë është e nevojshme të ruhen kushte të tilla në mënyrë që ekuilibri të zhvendoset drejt daljes. SO 3 , përndryshe i gjithë procesi do të ndërpritet. Sepse reaksioni ndodh me një ulje të vëllimit (3 V ↔2 V ), atëherë është e nevojshme të rritet presioni. Rritni presionin në 7-12 atmosfera. Reagimi është ekzotermik, prandaj, duke marrë parasysh parimin e Le Chatelier, ky proces nuk mund të kryhet në temperatura të larta, sepse ekuilibri do të zhvendoset në të majtë. Reagimi fillon në një temperaturë prej 420 gradë, por falë katalizatorit me shumë shtresa (5 shtresa), mund ta rrisim atë në 550 gradë, gjë që e përshpejton ndjeshëm procesin. Katalizatori i përdorur është vanadium (V 2 O 5). Është i lirë, zgjat shumë (5-6 vjet), sepse... më rezistent ndaj papastërtive toksike. Përveç kësaj, ajo kontribuon në një zhvendosje të ekuilibrit në të djathtë.
Përzierja (SO 2 dhe O 2) nxehet në një shkëmbyes nxehtësie dhe lëviz nëpër tuba, ndërmjet të cilëve një përzierje e ftohtë kalon në drejtim të kundërt për t'u ngrohur. Si rezultat, ndodh shkëmbimi i nxehtësisë: lëndët fillestare nxehen dhe produktet e reaksionit ftohen në temperaturat e dëshiruara.
FAZA E TRETË - përthithja e SO 3 nga acidi sulfurik
në kullën e absorbimit.
Pse oksid squfuri SO 3 nuk thith ujë? Në fund të fundit, do të ishte e mundur të shpërndahej oksidi i squfurit në ujë: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . Por fakti është se nëse uji përdoret për të thithur oksid squfuri, acidi sulfurik formohet në formën e një mjegull të përbërë nga pika të vogla të acidit sulfurik (oksidi i squfurit shpërndahet në ujë, duke lëshuar një sasi të madhe nxehtësie, acidi sulfurik nxehet kështu që aq sa vlon dhe kthehet në avull). Për të parandaluar formimin e mjegullës së acidit sulfurik, përdorni acid sulfurik 98% të koncentruar. Dy për qind ujë është aq pak sa ngrohja e lëngut do të jetë e dobët dhe e padëmshme. Oksidi i squfurit tretet shumë mirë në një acid të tillë, duke formuar oleum: H 2 SO 4 nSO 3 .
Ekuacioni i reagimit për këtë proces është:
NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3
Oleumi që rezulton derdhet në rezervuarë metalikë dhe dërgohet në një depo. Pastaj rezervuarët mbushen me oleum, formohen në trena dhe dërgohen te konsumatori.
Sot, acidi sulfurik prodhohet kryesisht me dy metoda industriale: kontakt dhe azot. Metoda e kontaktit është më progresive dhe në Rusi përdoret më gjerësisht sesa metoda e azotit, domethënë metoda e kullës.
Prodhimi i acidit sulfurik fillon me pjekjen e lëndëve të para të squfurit, për shembull, në furrat speciale të piritit, fitohet i ashtuquajturi gaz i pjekjes, i cili përmban rreth 9% dioksid squfuri. Kjo fazë është e njëjtë si për metodën e kontaktit ashtu edhe për metodën e nitrozës.
Tjetra, është e nevojshme të oksidohet dioksidi i squfurit që rezulton në anhidrid sulfurik. Megjithatë, së pari duhet të pastrohet nga një sërë papastërtish që ndërhyjnë në procesin e mëtejshëm. Gazi i pjekjes pastrohet nga pluhuri në precipitatorët elektrikë ose në pajisjet ciklonike, dhe më pas furnizohet në një pajisje që përmban masa të ngurta kontakti, ku dioksidi i squfurit SO 2 oksidohet në anhidrid sulfurik SO 3 .
Ky reagim ekzotermik është i kthyeshëm - një rritje e temperaturës çon në dekompozimin e anhidritit sulfurik që rezulton. Nga ana tjetër, me uljen e temperaturës, shpejtësia e reagimit të drejtpërdrejtë është shumë e ulët. Prandaj, temperatura në aparatin e kontaktit mbahet brenda 480 o C, duke e rregulluar atë me shpejtësinë e kalimit të përzierjes së gazit.
Më pas, duke përdorur metodën e kontaktit, formohet duke kombinuar anhidridin sulfurik me ujin.
Metoda e azotit karakterizohet nga fakti se ai oksidohet Prodhimi i acidit sulfurik me këtë metodë nxitet nga formimi i acidit squfuri kur reagon nga gazi i pjekjes me ujë. Acidi sulfurik që rezulton më pas oksidohet nga acidi nitrik, i cili çon në formimin e monoksidit të azotit dhe acidit sulfurik.
Kjo përzierje reagimi futet në një kullë të veçantë. Në të njëjtën kohë, duke rregulluar rrjedhën e gazit, sigurohet që përzierja e gazit që hyn në kullën e absorbimit të përmbajë dioksid azoti dhe monoksid azoti në një raport 1:1, i cili është i nevojshëm për të marrë anhidrid azotik.
Së fundi, ndërveprimi i acidit sulfurik dhe anhidritit të azotit prodhon NOHSO 4 - acid nitrosilsulfurik.
Acidi nitrosilsulfurik që rezulton futet në kullën e prodhimit, ku dekompozohet me ujë dhe lëshon anhidrid azotik:
2NOHSO 4 + H 2 O = N 2 O 3 + 2H 2 SO 4,
i cili oksidon acidin sulfurik të formuar në kullë.
Oksidi nitrik i çliruar si rezultat i reaksionit kthehet në kullën e oksidimit dhe hyn në një cikël të ri.
Aktualisht në Rusi, acidi sulfurik prodhohet kryesisht me metodën e kontaktit. Metoda e nitrozës përdoret rrallë.
Përdorimi i acidit sulfurik është shumë i gjerë dhe i larmishëm.
Pjesa më e madhe e tij përdoret për prodhimin e fibrave kimike dhe plehrave minerale është e nevojshme në prodhimin e substancave medicinale dhe ngjyrave. Acidi sulfurik përdoret për të prodhuar etil dhe alkoole të tjera, detergjentë dhe pesticide.
Tretësirat e tij përdoren në industrinë e tekstilit dhe ushqimit, në proceset e nitrimit dhe për prodhimin e acidit sulfurik. Acidi i baterisë shërben si elektrolit për mbushjen e baterive të plumbit, të cilat përdoren gjerësisht në transport.
