|
OVRlar maqolada rang bilan alohida ta'kidlangan. Ularga alohida e'tibor bering. Ushbu tenglamalar Yagona davlat imtihonida paydo bo'lishi mumkin.
Suyultirilgan sulfat kislota o'zini boshqa kislotalar kabi tutib, oksidlanish qobiliyatini yashiradi:
Va yana bir narsani eslash kerak suyultirilgan sulfat kislota: u qo'rg'oshin bilan reaksiyaga kirishmaydi. Suyultirilgan H2SO4 ga tashlangan qo'rg'oshin bo'lagi erimaydigan (eruvchanlik jadvaliga qarang) qo'rg'oshin sulfat qatlami bilan qoplanadi va reaksiya darhol to'xtaydi.
Sulfat kislotaning oksidlovchi xossalari
- og'ir yog'li suyuqlik, uchuvchan bo'lmagan, ta'msiz va hidsiz
Oksidlanish darajasi +6 (yuqori) bo'lgan oltingugurt tufayli sulfat kislota kuchli oksidlovchi xususiyatga ega bo'ladi.
Sulfat kislota eritmalarini tayyorlashda 24-topshiriq qoidasi (eski A24). Unga hech qachon suv quymasligingiz kerak. Konsentrlangan sulfat kislota doimo aralashtirib, nozik oqimdagi suvga quyilishi kerak.
Konsentrlangan sulfat kislotaning metallar bilan reaksiyasi
Ushbu reaktsiyalar qat'iy standartlashtirilgan va quyidagi sxema bo'yicha amalga oshiriladi:
H2SO4(konc.) + metall → metall sulfat + H2O + qaytarilgan oltingugurt mahsuloti.
Ikki nuans mavjud:
1) Alyuminiy, temir Va xrom Ular passivatsiya tufayli normal sharoitda H2SO4 (kons.) bilan reaksiyaga kirishmaydi. Isitish kerak.
2) C platina Va oltin H2SO4 (kons) umuman reaksiyaga kirishmaydi.
Oltingugurt V konsentrlangan sulfat kislota- oksidlovchi
- Bu o'z-o'zidan tiklanishini anglatadi;
- oltingugurtning oksidlanish darajasi metallga bog'liq.
Keling, ko'rib chiqaylik oltingugurtning oksidlanish darajasi diagrammasi:
- Oldin -2
oltingugurt faqat juda faol metallar bilan kamayishi mumkin - bir qator kuchlanishlarda alyuminiygacha va shu jumladan.
Reaktsiyalar quyidagicha bo'ladi:
8Li+5H 2
SO 4(
kons. .)
→ 4Li 2
SO 4
+ 4H 2
O+H 2
S
4Mg + 5H 2
SO 4(
kons. .)
→ 4MgSO 4
+ 4H 2
O+H 2
S
8Al + 15H 2
SO 4(
kons. .)
(t)→ 4Al 2
(SO 4
)
3
+12 soat 2
O+3H 2
S
- H2SO4 (kons) ning bir qator kuchlanishdagi metallar bilan o'zaro ta'sirida alyuminiydan keyin, lekin temirdan oldin, ya'ni o'rtacha faollikdagi metallar bilan oltingugurt gacha kamayadi 0
:
3Mn + 4H 2
SO 4(
kons. .)
→ 3MnSO 4
+ 4H 2
O+S↓
2Cr + 4H 2
SO 4(
kons. .)
(t)→Cr 2
(SO 4
)
3
+ 4H 2
O+S↓
3Zn + 4H 2
SO 4(
kons. .)
→ 3ZnSO 4
+ 4H 2
O+S↓
- boshqa barcha metallar apparatdan boshlab bir qator kuchlanishlarda (shu jumladan, vodoroddan keyin, oltin va platinadan tashqari, albatta), ular faqat oltingugurtni +4 ga kamaytirishi mumkin. Bular past faol metallar bo'lgani uchun:
2
Fe + 6
H 2
SO 4 (konk.) (
t)→
Fe 2
(
SO 4
)
3
+ 6
H 2
O + 3
SO 2
(esda tutingki, temir +3 gacha oksidlanadi, bu mumkin bo'lgan eng yuqori oksidlanish darajasi, chunki u kuchli oksidlovchi vositadir)
Cu+2H 2
SO 4(
kons. .)
→ CuSO 4
+ 2H 2
O+SO 2
2Ag + 2H 2
SO 4(
kons. .)
→ Ag 2
SO 4
+ 2H 2
O+SO 2
Albatta, hamma narsa nisbiy. Qayta tiklash chuqurligi ko'plab omillarga bog'liq bo'ladi: kislota konsentratsiyasi (90%, 80%, 60%), harorat va boshqalar. Shuning uchun mahsulotlarni to'liq aniq taxmin qilish mumkin emas. Yuqoridagi jadvalda ham o'zining taxminiy foizi bor, lekin siz undan foydalanishingiz mumkin. Shuni ham yodda tutish kerakki, Yagona davlat ekspertizasida, agar pasaytirilgan oltingugurt mahsuloti ko'rsatilmagan bo'lsa va metall ayniqsa faol bo'lmasa, kompilyatorlar, ehtimol, SO 2 ni anglatadi. Siz vaziyatga qarashingiz va sharoitlarda maslahat izlashingiz kerak.
SO 2
- bu odatda kons. ishtirokida ORR ning umumiy mahsulotidir. sulfat kislota.
H2SO4 (kons) bir qismini oksidlaydi metall bo'lmaganlar(qaytaruvchi xususiyatlarni namoyon etadi), qoida tariqasida, maksimal darajada - oksidlanishning eng yuqori darajasi (bu metall bo'lmagan oksid hosil bo'ladi). Bu holda oltingugurt ham SO 2 ga kamayadi:
C+2H 2
SO 4(
kons. .)
→ CO 2
+ 2H 2
O+2SO 2
2P+5H 2
SO 4(
kons. .)
→ P 2
O 5
+5H 2
O+5SO 2
Yangi hosil bo'lgan fosfor oksidi (V) suv bilan reaksiyaga kirishib, ortofosfor kislotasini hosil qiladi. Shuning uchun reaktsiya darhol qayd etiladi:
2P+5H 2
SO 4(
kons. )
→ 2H 3
P.O. 4
+ 2H 2
O+5SO 2
Bor bilan bir xil narsa, u ortoborik kislotaga aylanadi:
2B+3H 2
SO 4(
kons. )
→ 2H 3
B.O. 3
+3SO 2
Oltingugurtning oksidlanish darajasi +6 (sulfat kislotada) bilan "boshqa" oltingugurt (boshqa birikmada joylashgan) bilan o'zaro ta'siri juda qiziq. Yagona davlat ekspertizasi doirasida H2SO4 (kons) ning o'zaro ta'siri ko'rib chiqiladi. oltingugurt (oddiy modda) va vodorod sulfidi bilan.
Keling, o'zaro ta'sirdan boshlaylik konsentrlangan sulfat kislota bilan oltingugurt (oddiy modda).. IN oddiy masala oksidlanish darajasi 0, kislotada +6. Bu ORRda oltingugurt +6 oltingugurtni oksidlaydi 0. Oltingugurtning oksidlanish darajalari diagrammasini ko'rib chiqamiz:
Oltingugurt 0 oksidlanadi va oltingugurt +6 kamayadi, ya'ni oksidlanish darajasini pasaytiradi. Oltingugurt dioksidi chiqariladi:
2
H 2
SO 4 (konk.) +
S → 3
SO 2
+ 2
H 2
O
Ammo vodorod sulfidida:
Oltingugurt (oddiy modda) ham, oltingugurt dioksidi ham hosil bo'ladi:
H 2
SO 4(
kons. .)
+H 2
S → S↓ + SO 2
+ 2H 2
O
Ushbu tamoyil ko'pincha oksidlovchi va qaytaruvchi bir xil element bo'lgan, turli oksidlanish darajasida bo'lgan ORR mahsulotini aniqlashda yordam beradi. Oksidlanish holati diagrammasi bo'yicha oksidlovchi va qaytaruvchi vosita "bir-birini yarmida uchratadi".
H2SO4 (kons), u yoki bu tarzda, galoidlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Faqat bu erda siz ftor va xlorning "o'zlari mo'ylovli" ekanligini tushunishingiz kerak va ORR ftoridlar va xloridlar bilan sodir bo'lmaydi, an'anaviy ion almashinuv jarayonidan o'tadi, bunda vodorod galoid gazi hosil bo'ladi:
CaCl 2 + H 2 SO 4 (kons.) → CaSO 4 + 2HCl
CaF 2 + H 2 SO 4 (konk.) → CaSO 4 + 2HF
Ammo bromidlar va yodidlar tarkibidagi galogenlar (shuningdek, tegishli vodorod galogenidlari tarkibida) erkin galogenlargacha oksidlanadi. Faqat oltingugurt turli yo'llar bilan qaytariladi: yodid bromidga qaraganda kuchliroq qaytaruvchidir. Shuning uchun yodid oltingugurtni vodorod sulfidiga, bromidni oltingugurt dioksidiga qaytaradi:
2H 2
SO 4(
kons. .)
+ 2NaBr → Na 2
SO 4
+ 2H 2
O+SO 2
+Br 2
H 2
SO 4(
kons. .)
+ 2HBr → 2H 2
O+SO 2
+Br 2
5H 2
SO 4(
kons. .)
+ 8NaI → 4Na 2
SO 4
+ 4H 2
O+H 2
S+4I 2
↓
H 2
SO 4(
kons. .)
+ 8HI → 4H 2
O+H 2
S+4I 2
↓
Vodorod xlorid va vodorod ftorid (shuningdek, ularning tuzlari) H2SO4 (kons) oksidlovchi ta'siriga chidamli.
Va nihoyat, oxirgi narsa: bu konsentrlangan sulfat kislota uchun noyobdir, boshqa hech kim buni qila olmaydi. Unda .. Bor suv o'tkazmaydigan xususiyat.
Bu konsentrlangan sulfat kislotadan turli usullarda foydalanish imkonini beradi:
Birinchidan, moddalarni quritish. Konsentrlangan sulfat kislota moddadan suvni olib tashlaydi va u "quruq bo'ladi".
Ikkinchidan, suvni yo'q qilish reaktsiyalarida katalizator (masalan, suvsizlanish va esterifikatsiya):
H 3 C–COOH + HO–CH 3 (H 2 SO 4 (kons.)) → H 3 C–C(O)–O–CH 3 + H 2 O
H 3 C–CH 2 –OH (H 2 SO 4 (konk.)) → H 2 C =CH 2 + H 2 O
Sulfat kislota U xalq xoʻjaligida keng qoʻllaniladi va asosiy kimyo sanoatining asosiy mahsuloti hisoblanadi. Shu munosabat bilan sulfat kislota ishlab chiqarishning doimiy o'sishi kuzatilmoqda. Shunday qilib, agar 1900 yilda jahon sulfat kislotasi ishlab chiqarish 4,2 million tonnani tashkil etgan bo'lsa, 1937 yilda 18,8 million tonna, 1960 yilda esa 47 million tonnadan ortiq ishlab chiqarilgan.
Hozirda Sovet Ittifoqi Oltingugurt kislotasi ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda ikkinchi o'rinda turadi. 1960 yilda SSSRda 5,4 million gramm sulfat kislota ishlab chiqarildi, 1965 yilda sulfat kislota ishlab chiqarish 1958 yilga nisbatan ikki baravar ko'payadi.
Sulfat kislotani qo'llash sohalari uning xususiyatlari va arzonligi bilan bog'liq. Oltingugurt kislotasi kuchli, uchuvchan bo'lmagan va bardoshli kislota bo'lib, o'rtacha haroratlarda juda zaif oksidlovchi va kuchli suvni yo'qotish xususiyatlariga ega.
Sulfat kislotaning asosiy iste'molchisi ishlab chiqarishdir mineral o'g'itlar- superfosfat va ammoniy sulfat. Masalan, tarkibida gigroskopik suv bo'lmagan bor-yo'g'i bir tonna superfosfat (ftorapatitdan) ishlab chiqarish uchun 600 kg 65% li sulfat kislota sarflanadi. Mineral o'g'itlar ishlab chiqarish ishlab chiqarilgan barcha kislotalarning qariyb yarmini iste'mol qiladi.
Suyuq yoqilg'ini qayta ishlash jarayonida - kerosin, kerosin, moylash moylarini oltingugurt va to'yinmagan birikmalardan tozalash uchun va ko'mir smolasini qayta ishlashda katta miqdorda sulfat kislota sarflanadi. Bundan tashqari, turli mineral moylar va yog'larni tozalashda ham qo'llaniladi.
Sulfat kislota turli xil organik sintezlarda, masalan, organik birikmalarni sulfonlashda - sulfonik kislotalar, turli bo'yoqlar va saxarin ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Shu maqsadda ham konsentrlangan kislota, ham fuming kislotasi, shuningdek, xlorsulfonik kislota ishlatiladi. Sulfat kislota nitrlash reaksiyalarida - nitrobenzol, nitrotsellyuloza, nitrogliserin va boshqalarni olishda suvni ajratuvchi vosita sifatida ishlatiladi.
Sulfat kislota uchuvchan bo'lmagan kislota bo'lib, vodorod ftorid, vodorod xlorid va perklorik kislota ishlab chiqarishda ishlatiladigan uchuvchi kislotalarni tuzlaridan siqib chiqarishga qodir.
Sulfat kislota ko'pincha titanium, sirkoniy, vanadiy va ba'zan niobiy, litiy va ba'zi boshqa metallar kabi ma'lum rudalar va konsentratlarni qayta ishlashda (parchalashda) ishlatiladi. Konsentrlangan sulfat kislota juda yuqori haroratda qaynayotgani va quyma temir va po'latga deyarli ta'sir qilmaganligi sababli, bu parchalanish ushbu materiallardan tayyorlangan arzon uskunalar yordamida to'liq amalga oshirilishi mumkin.
Suyultirilgan issiq sulfat kislota metall oksidlarini yaxshi eriydi va u metallarni tozalash deb ataladigan narsa uchun ishlatiladi - ularni tozalash< особенно железа, от окислов.
Sulfat kislota yaxshi qurituvchi vosita bo'lib, bu maqsadda laboratoriya va sanoatda keng qo'llaniladi. 95% sulfat kislotadan foydalanganda qoldiq namlik 1 litr quritilgan gaz uchun 0,003 mg suv bug'iga teng.
|
Sulfat kislotaning xossalari
Suvsiz sulfat kislota (monohidrat) og'ir yog'li suyuqlik bo'lib, barcha nisbatlarda suv bilan aralashib, katta miqdorda issiqlik chiqaradi. 0 ° C da zichlik 1,85 g / sm3 ni tashkil qiladi. 296 °C da qaynatiladi va -10 °C da muzlaydi. Sulfat kislota nafaqat monohidrat, balki deyiladi suvli eritmalar u (), shuningdek, oltingugurt trioksidining monohidratdagi eritmalari (), oleum deb ataladi. Oleum desorbsiyasi tufayli havoda "tutun" chiqaradi. Sof sulfat kislota rangsiz, texnik sulfat kislota esa aralashmalar tufayli quyuq rangga ega.
Sulfat kislotaning zichligi, kristallanish harorati, qaynash harorati kabi fizik xususiyatlari uning tarkibiga bog'liq. Shaklda. 1-rasmda tizimning kristallanish diagrammasi ko'rsatilgan. Undagi maksimallar birikmalar tarkibiga mos keladi yoki minimallarning mavjudligi ikki moddaning aralashmalarining kristallanish harorati ularning har birining kristallanish haroratidan past bo'lishi bilan izohlanadi.
Guruch. 1
Suvsiz 100% sulfat kislota nisbatan yuqori kristallanish harorati 10,7 °C. Savdo mahsulotini tashish va saqlash vaqtida muzlatish ehtimolini kamaytirish uchun texnik sulfat kislota konsentratsiyasi shunday tanlanadiki, u etarlicha past kristallanish haroratiga ega. Sanoatda uch turdagi tovar sulfat kislota ishlab chiqariladi.
Sulfat kislota juda faol. U yuqori haroratlarda metall oksidlarini va ko'pgina sof metallarni eritadi, boshqa barcha kislotalarni tuzlardan siqib chiqaradi; Sulfat kislota hidratlar hosil qilish qobiliyati tufayli suv bilan ayniqsa ochko'zlik bilan birlashadi. U suvni boshqa kislotalardan, tuzlarning kristalli gidratlaridan va hattoki uglevodorodlarning kislorod hosilalaridan oladi, ular tarkibida suv emas, balki H:O = 2 birikmasida vodorod va kislorod mavjud. tsellyuloza bo'lgan yog'och va boshqa o'simlik va hayvon to'qimalari, kraxmal va shakar konsentrlangan sulfat kislotada yo'q qilinadi; suv kislota bilan bog'lanadi va to'qimadan faqat nozik dispers uglerod qoladi. Suyultirilgan kislotada tsellyuloza va kraxmal parchalanib, shakar hosil qiladi. Agar konsentrlangan sulfat kislota inson terisi bilan aloqa qilsa, u kuyishga olib keladi.
Oltingugurt kislotasining yuqori faolligi, ishlab chiqarishning nisbatan arzonligi bilan birgalikda, uni qo'llashning ulkan miqyosi va o'ta xilma-xilligini oldindan belgilab berdi (2-rasm). Sulfat kislota yoki undan tayyorlangan mahsulotlar har xil miqdorda iste'mol qilinmagan sanoatni topish qiyin.
Guruch. 2
Sulfat kislotaning eng yirik iste'molchisi mineral o'g'itlar ishlab chiqarishdir: superfosfat, ammoniy sulfat va boshqalar ko'plab kislotalar (masalan, fosforik, sirka, xlorid) va tuzlar asosan sulfat kislota yordamida ishlab chiqariladi. Sulfat kislota rangli va nodir metallar ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Metallga ishlov berish sanoatida sulfat kislota yoki uning tuzlari bo'yash, qalaylash, nikel qoplama, xrom qoplama va boshqalardan oldin po'lat mahsulotlarni tuzlash uchun ishlatiladi. Sulfat kislotaning katta miqdori neft mahsulotlarini qayta ishlashga sarflanadi. Bir qator bo'yoqlar (matolar uchun), laklar va bo'yoqlar (binolar va mashinalar uchun), dorivor moddalar va ba'zi plastmassalarni ishlab chiqarish ham sulfat kislotadan foydalanishni o'z ichiga oladi. Oltingugurt kislotasi, etil va boshqa spirtlar yordamida ba'zi efirlar, sintetik yuvish vositalari va zararkunandalarga qarshi kurash uchun bir qator pestitsidlar ishlab chiqariladi. Qishloq xo'jaligi va begona o'tlar. Sulfat kislota va uning tuzlarining suyultirilgan eritmalari tuman ishlab chiqarishda, toʻqimachilik sanoatida tolalar yoki gazlamalarni boʻyashdan oldin qayta ishlashda, shuningdek, boshqa yengil sanoat tarmoqlarida qoʻllaniladi. Oziq-ovqat sanoatida sulfat kislotadan kraxmal, shinni va boshqa bir qator mahsulotlar ishlab chiqariladi. Transport qo'rg'oshin sulfat kislotali akkumulyatorlardan foydalanadi. Sulfat kislota gazlarni quritish va kislotalarni konsentratsiyalash uchun ishlatiladi. Nihoyat, sulfat kislota nitrlash jarayonlarida va ko'pchilik portlovchi moddalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
“Tehnologiyada sulfat kislota kabi tez-tez ishlatiladigan sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan boshqa modda deyarli yo'q.
Uni qazib olish uchun zavodlar bo'lmagan joyda, muhim texnik ahamiyatga ega bo'lgan boshqa ko'plab moddalarni foydali ishlab chiqarishni tasavvur qilib bo'lmaydi.
DI. Mendeleev
Sulfat kislota turli xil kimyo sanoatida qo'llaniladi:
- mineral o'g'itlar, plastmassalar, bo'yoqlar, sun'iy tolalar, mineral kislotalar, yuvish vositalari;
- neft va neft-kimyo sanoatida:
neftni tozalash, parafinlar ishlab chiqarish uchun;rangli metallar ishlab chiqarish uchun - sink, mis, nikel va boshqalar.metallarni silliqlash uchun;- sellyuloza-qog‘oz, oziq-ovqat va yengil sanoatda (kraxmal, shinni ishlab chiqarish, gazlamalarni oqartirish uchun) va boshqalar.
Sulfat kislota ishlab chiqarish
Sulfat kislota sanoatda ikki usulda ishlab chiqariladi: kontaktli va azotli.
Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun kontakt usuli
Sulfat kislota sulfat kislota zavodlarida ko'p miqdorda kontakt usulida ishlab chiqariladi.
Hozirgi vaqtda sulfat kislota ishlab chiqarishning asosiy usuli kontaktdir, chunki Bu usul boshqalarga nisbatan afzalliklarga ega:
Mahsulotni barcha iste'molchilar uchun maqbul bo'lgan sof konsentrlangan kislota shaklida olish;
- chiqindilarni kamaytirish zararli moddalar chiqindi gazlar bilan atmosferaga
I. Sulfat kislota ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan xom ashyo.
Asosiy xom ashyo
oltingugurt - S
oltingugurtli pirit (pirit) - FeS 2
rangli metallar sulfidlari - Cu 2 S, ZnS, PbS
vodorod sulfidi - H 2 S
Yordamchi material
Katalizator - vanadiy oksidi - V2O5
II. Xom ashyoni tayyorlash.
Pirit FeS 2 dan sulfat kislota ishlab chiqarishni ko'rib chiqamiz.
1) Piritni maydalash. Ishlatishdan oldin piritning katta bo'laklari maydalagichlarda maydalanadi. Bilasizmi, moddani maydalaganda reaksiya tezligi ortadi, chunki... reaksiyaga kirishuvchi moddalarning aloqa yuzasi kattalashadi.
2) Piritni tozalash. Piritni maydalagandan so'ng, u flotatsiya yo'li bilan aralashmalardan (chiqindi tosh va tuproq) tozalanadi. Buning uchun maydalangan pirit katta suv idishlariga tushiriladi, aralashtiriladi, chiqindi tosh tepaga suzadi, keyin chiqindi tosh chiqariladi.
III. Asosiy kimyoviy jarayonlar:
4 FeS 2 + 11 O 2 t
= 800°C→
2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q yoki yonayotgan oltingugurt S+O2 t
°
C→
SO 2
2SO2 + O2 400-500°
BILAN,V2O5 ,
p↔
2SO 3 + Q
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + Q
IV
. Texnologik tamoyillar:
Davomiylik printsipi;
Xom ashyodan kompleks foydalanish printsipi,boshqa ishlab chiqarish chiqindilaridan foydalanish;
Chiqindisiz ishlab chiqarish printsipi;
Issiqlik uzatish printsipi;
Qarama-qarshi oqim printsipi ("suyuqlangan to'shak");
Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish va mexanizatsiyalash printsipi.
V
. Texnologik jarayonlar:
Davomiylik printsipi:
piritni pechda yoqish → oltingugurt oksidi bilan ta'minlash ( IV ) va kislorodni tozalash tizimiga → aloqa apparatiga → oltingugurt oksidi etkazib berish ( VI ) assimilyatsiya minorasiga.
VI
. Atrof-muhitni muhofaza qilish:
1)
quvurlar va jihozlarning germetikligi
2)
gaz tozalash filtrlari
VII. Ishlab chiqarish kimyosi
:
BIRINCHI BOSHQACH - piritni "suyuqlangan to'shak" pechida pishirish.
Sulfat kislota olish uchun u asosan ishlatiladi flotatsion pirit- mis va temirning oltingugurtli birikmalari aralashmalari bo'lgan mis rudalarini boyitish jarayonida ishlab chiqarish chiqindilari. Bu rudalarni boyitish jarayoni asosiy xom ashyo yetkazib beruvchi Norilsk va Talnax konsentratsiya zavodlarida amalga oshiriladi. Bu xomashyo foydaliroq, chunki... oltingugurt piriti asosan Uralsda qazib olinadi va tabiiyki, uni etkazib berish juda qimmatga tushishi mumkin. Foydalanish mumkin oltingugurt, bu ham shaxtalarda qazib olingan rangli metall rudalarini boyitish jarayonida hosil bo'ladi. Oltingugurt yetkazib beruvchilar ham Tallin konsentratori va NOF hisoblanadi. (konsentratsiya fabrikalari).
Birinchi bosqich reaksiya tenglamasi
4FeS 2 + 11O 2 t = 800°C → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q
Ezilgan, tozalangan, nam (flotatsiyadan keyin) pirit yuqoridan "suyuqlangan to'shakda" yoqish uchun pechga quyiladi. Piritni to'liqroq yoqish uchun kislorod bilan boyitilgan havo pastdan o'tkaziladi (qarshi oqim printsipi). Olovli pechda harorat 800 ° C ga etadi. Pirit qiziydi va pastdan puflangan havo tufayli "to'xtatilgan holatda" bo'ladi. Bularning barchasi qaynoq qizil-issiq suyuqlikka o'xshaydi. Piritning eng kichik zarralari ham "suyuqlangan to'shakda" pishirmaydi. Shuning uchun, otish jarayoni juda tez sodir bo'ladi. Agar ilgari piritni yoqish uchun 5-6 soat kerak bo'lsa, endi bir necha soniya kerak bo'ladi. Bundan tashqari, "suyuqlangan to'shakda" 800 ° S haroratni saqlab turish mumkin.
Reaksiya natijasida ajralib chiqadigan issiqlik tufayli o'choqdagi harorat saqlanadi. Haddan tashqari issiqlik chiqariladi: suv bilan quvurlar o'choqning perimetri bo'ylab o'tadi, u isitiladi. issiq suv Keyinchalik ular qo'shni binolarni markaziy isitish uchun ishlatiladi.
Olingan temir oksidi Fe 2 O 3 (shlak) sulfat kislota ishlab chiqarishda ishlatilmaydi. Ammo u yig'iladi va metallurgiya zavodiga yuboriladi, u erda temir metall va uning uglerodli qotishmalari temir oksidi - po'latdan (qotishmada 2% uglerod C) va quyma temirdan (qotishmada 4% uglerod C) ishlab chiqariladi.
Shunday qilib, u bajariladi kimyoviy ishlab chiqarish printsipi- chiqindisiz ishlab chiqarish.
Pechdan chiqish pech gazi
, tarkibi: SO 2, O 2, suv bug'lari (pirit nam edi!) va mayda shlak zarralari (temir oksidi). Bunday o'choq gazi shlakli qattiq zarrachalar va suv bug'larining aralashmalaridan tozalanishi kerak.
Pech gazini shlakning qattiq zarralaridan tozalash ikki bosqichda - siklonda amalga oshiriladi (markazdan qochma kuch ishlatiladi, shlakning qattiq zarralari siklon devorlariga uriladi va pastga tushadi). Kichik zarralarni olib tashlash uchun aralashma elektr cho'ktirgichlarga yuboriladi, bu erda tozalash ~ 60 000 V yuqori kuchlanishli oqim ta'sirida sodir bo'ladi (elektrostatik tortishish ishlatiladi, shlakli zarralar elektrostatik cho'kindining elektrlashtirilgan plitalariga yopishadi, etarli miqdorda to'planadi, ular o'zlarining tortishish kuchi ostida pastga tushadilar), o'choq gazidagi suv bug'ini olib tashlash uchun (o'choq gazini quritish) ular konsentrlangan sulfat kislotadan foydalanadilar, bu juda yaxshi qurituvchi, chunki u suvni o'zlashtiradi.
Pech gazini quritish quritish minorasida amalga oshiriladi - o'choq gazi pastdan yuqoriga ko'tariladi va konsentrlangan sulfat kislota yuqoridan pastgacha oqadi. Gaz va suyuqlik orasidagi aloqa yuzasini oshirish uchun minora keramik halqalar bilan to'ldiriladi.
Olovli quritish minorasidan chiqishda gaz endi hech qanday shlak zarralari yoki suv bug'ini o'z ichiga olmaydi. Olovli gaz endi oltingugurt oksidi SO 2 va kislorod O 2 aralashmasidir.
IKKINCHI BOSHQACH - SO 2 dan SO 3 gacha kislorod bilan katalitik oksidlanish
kontakt qurilmasida.
Ushbu bosqich uchun reaksiya tenglamasi:
2 SO 2 + O 2 400-500 ° S,
V 2
O 5
, p
↔
2 SO 3 + Q
Ikkinchi bosqichning murakkabligi shundaki, bir oksidning boshqa oksidga oksidlanish jarayoni teskari bo'ladi. Shuning uchun to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya (SO 3 ishlab chiqarish) uchun optimal sharoitlarni tanlash kerak.
Tenglamadan kelib chiqadiki, reaktsiya teskari bo'ladi, ya'ni bu bosqichda muvozanat chiqish tomon siljishi uchun shunday sharoitlarni saqlash kerak. SO 3 , aks holda butun jarayon buziladi. Chunki reaktsiya hajmining pasayishi bilan sodir bo'ladi (3 V ↔2 V ), keyin bosimni oshirish kerak. Bosimni 7-12 atmosferaga oshiring. Reaksiya ekzotermikdir, shuning uchun Le Chatelier printsipini hisobga olgan holda, bu jarayonni yuqori haroratlarda amalga oshirib bo'lmaydi, chunki muvozanat chapga siljiydi. Reaksiya 420 daraja haroratda boshlanadi, lekin ko'p qatlamli katalizator (5 qatlam) tufayli biz uni 550 darajaga oshirishimiz mumkin, bu jarayonni sezilarli darajada tezlashtiradi. Ishlatilgan katalizator vanadiy (V 2 O 5). Bu arzon, uzoq muddatga (5-6 yil) xizmat qiladi, chunki... toksik aralashmalarga eng chidamli. Bundan tashqari, u muvozanatning o'ngga siljishiga hissa qo'shadi.
Aralash (SO 2 va O 2) issiqlik almashtirgichda isitiladi va quvurlar bo'ylab harakatlanadi, ular orasidan sovuq aralashma qizdirilishi uchun teskari yo'nalishda o'tadi. Natijada, bu sodir bo'ladi issiqlik almashinuvi: boshlang'ich materiallar isitiladi va reaktsiya mahsulotlari kerakli haroratgacha sovutiladi.
UCHINCHI BOSHQACH - SO 3 ning sulfat kislota tomonidan singishi
assimilyatsiya minorasida.
Nima uchun oltingugurt oksidi SO 3 suvni o'zlashtirmaysizmi? Axir, oltingugurt oksidini suvda eritish mumkin edi: SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 . Ammo haqiqat shundaki, agar suv oltingugurt oksidini singdirish uchun ishlatilsa, sulfat kislota mayda sulfat kislota tomchilaridan iborat tuman shaklida hosil bo'ladi (oltingugurt oksidi suvda eriydi, ko'p miqdorda issiqlik chiqaradi, sulfat kislota shunday qiziydi). ko'p qaynaydi va bug'ga aylanadi). Sulfat kislotali tuman hosil bo'lishining oldini olish uchun 98% konsentrlangan sulfat kislotadan foydalaning. Ikki foiz suv juda kam, suyuqlikning isishi zaif va zararsiz bo'ladi. Oltingugurt oksidi bunday kislotada juda yaxshi eriydi va oleum hosil qiladi: H 2 SO 4 nSO 3.
Bu jarayon uchun reaksiya tenglamasi:
NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3
Olingan oleum metall rezervuarlarga quyiladi va omborga yuboriladi. Keyin tanklar oleum bilan to'ldiriladi, poezdlarga aylanadi va iste'molchiga yuboriladi.
Bugungi kunda sulfat kislota asosan ikkita sanoat usuli bilan ishlab chiqariladi: kontaktli va azotli. Kontakt usuli yanada progressiv bo'lib, Rossiyada u azotli usulga, ya'ni minora usuliga qaraganda kengroq qo'llaniladi.
Oltingugurt kislotasini ishlab chiqarish oltingugurtli xom ashyoni qovurishdan boshlanadi, masalan, maxsus pirit pechlarida, taxminan 9% oltingugurt dioksidini o'z ichiga olgan qovurish gazi olinadi. Bu bosqich kontakt va nitroza usullari uchun bir xil.
Keyinchalik, hosil bo'lgan oltingugurt dioksidini oltingugurt angidridiga oksidlash kerak. Biroq, birinchi navbatda, keyingi jarayonga xalaqit beradigan bir qator iflosliklardan tozalanishi kerak. Qovurilgan gaz elektr cho'ktirgichlarda yoki siklon qurilmalarida changdan tozalanadi, so'ngra u qattiq aloqa massalari bo'lgan qurilmaga beriladi, bu erda oltingugurt dioksidi SO 2 oltingugurt angidrid SO 3 ga oksidlanadi.
Bu ekzotermik reaksiya teskari - haroratning oshishi hosil bo'lgan sulfat angidridning parchalanishiga olib keladi. Boshqa tomondan, harorat pasayganda, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi juda past bo'ladi. Shuning uchun, aloqa apparatidagi harorat 480 o C ichida saqlanadi, uni gaz aralashmasining o'tish tezligi bilan tartibga soladi.
Keyinchalik, kontakt usulidan foydalanib, sulfat angidridni suv bilan birlashtirish orqali hosil bo'ladi.
Azotli usul uning oksidlanishi bilan tavsiflanadi, bu usul bilan sulfat kislota hosil bo'lishi qovurilgan gazdan suv bilan reaksiyaga kirishganda oltingugurt kislotasi hosil bo'lishi bilan boshlanadi. Olingan oltingugurt kislotasi keyinchalik azot kislotasi bilan oksidlanadi, bu azot oksidi va sulfat kislota hosil bo'lishiga olib keladi.
Bu reaksiya aralashmasi maxsus minoraga beriladi. Shu bilan birga, gaz oqimini tartibga solish orqali assimilyatsiya minorasiga kiradigan gaz aralashmasida azot angidridini olish uchun zarur bo'lgan 1: 1 nisbatda azot dioksidi va azot oksidi bo'lishi ta'minlanadi.
Nihoyat, sulfat kislota va azotli angidridning o'zaro ta'sirida NOHSO 4 - nitrosilsulfat kislota hosil bo'ladi.
Olingan nitrosilsulfat kislota ishlab chiqarish minorasiga yuboriladi, u erda u suv bilan parchalanadi va azotli angidridni chiqaradi:
2NOHSO 4 + H 2 O = N 2 O 3 + 2H 2 SO 4,
minorada hosil bo'lgan oltingugurt kislotasini oksidlaydi.
Reaksiya natijasida ajralib chiqqan nitrat oksidi oksidlanish minorasiga qaytariladi va yangi davrga kiradi.
Hozirgi vaqtda Rossiyada sulfat kislota asosan kontakt usulida ishlab chiqariladi. Azotli usul kamdan-kam qo'llaniladi.
Sulfat kislotadan foydalanish juda keng va xilma-xildir.
Uning katta qismi kimyoviy tolalar va mineral o'g'itlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, bu dorivor moddalar va bo'yoqlar ishlab chiqarishda zarurdir. Sulfat kislota etil va boshqa spirtlar, yuvish vositalari va pestitsidlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Uning eritmalari to'qimachilik va oziq-ovqat sanoatida, nitrlash jarayonlarida va sulfat kislota ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Akkumulyator kislotasi transportda keng qo'llaniladigan qo'rg'oshin akkumulyatorlarini to'ldirish uchun elektrolit bo'lib xizmat qiladi.
