Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
SO3 (газ)+ H2O (газ) H2SO4 (газ) . . . 125,0 29.83
H2SO1 (газ) -+H2SO4 (жидк.) ........ 50,2 11,98
H2O (газ) H2O (жидк.)......... 44,1 10,52
Серная кислота весьма активна. Она растворяет окислы металлов и большинство чистых металлов; вытесняет при повышенной температуре все другие кислоты из солей. Особенно жадно серная кислота соединяется с водой благодаря способности давать гидраты. Она отнимает воду от других кислот, от кристаллогидратов солей и даже кислородных производных углеводородов, которые содержат не воду как таковую, а водород и кислород в сочетании H : О = 2. Дерево и другие растительные и животные ткани, содержащие целлюлозу (C6H10O5),,, крахмал и сахар, разрушаются в концентрированной серной кислоте; вода связывается с кислотой и от ткани остается лишь мелкодисперсный углерод. В разбавленной кислоте целлюлоза и крахмал распадаются с образованием Сахаров. При попадании на кожу человека концентрированная •серная кислота вызывает ожоги.
Применение. Высокая активность серной кислоты в сочетании со сравнительно небольшой стоимостью производства предопределили громадные масштабы н чрезвычайное разнообразие ее применения. Трудно найти такую отрасль народного хозяйства, в которой не потреблялась бы в тех или иных количествах серная кислота или произведенные из нее продукты. Крупнейшим потребителем серной кислоты является производство минеральных удобрений: суперфосфата, сульфата аммония и др. Многие кислоты (например, фосфорная, уксусная, соляная) и соли производятся в значительной части при помощи серной кислоты. Серная кислота широко применяется в производстве цветных и редких металлов. В металлообрабатывающей промышленности серную кислоту или ее соли применяют для травления стальных изделий перед их окраской, лужением, никелированием, хромированием и т. п. Значительные количества серной кислоты затрачиваются на очистку нефтепродуктов. Получение ряда красителей (для тканей), лаков и красок (для зданий и машин), лекарственных веществ и некоторых пластических масс также связано с применением серной кислоты. При помощи серной кислоты производятся этиловый и другие спирты, некоторые эфиры, синтетические моющие средства, ряд ядохимикатов лая борьбы с вредителями сельского хозяйства и сорными травами. Разбавленные растворы серной кислоты И ее солей применяют в производстве искусственного шелка, в текстильной промышленности для обработки волокна или тканей перед их крашением, а также в других отраслях легкой промышленности. В пищевой промышленности серная кислота применяется при получении крахмала, патоки и ряда других продуктов. Транспорт использует свинцовые сернокислотные аккумуляторы. Серную кислоту используют для осушки газов и при концентрировании кислот. Наконец, серную кислоту применяют в процессах нитрования и при производстве большей части взрывчатых веществ.
При нитровании, а также в производстве этилового спирта из этилена, при концентрировании азотной кислоты и в ряде других процессов применяют кислоту концентрацией от 92 до 98% H2SO4, а выводят из процесса разбавленную 50— 80% -ную кислоту. Такую кислоту концентрируют выпариванием воды, при этом используют диаграмму, приведенную на рис. 1.
Производство серной кислоты в России составляло в 1913 г. 0,15 млн. т, а в 1975 г. в СССР производство ее достигло 18,6 млн. т. По масштабам производства Россия занимала в 1913 г. 13-е место в мире, а ныне наша страна опередила все страны мира, за исключением США.
Способы получения. Еще в XIII в. серную кислоту получали в незначительных количествах термическим разложением железного купороса FeSO.,, поэтому и сейчас один из сортов серной кислоты называется купоросным маслом, хотя уже давно серная кислота не производится из купороса.
В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце XIX и начале XX в. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение двуокиси серы при сжигании сернистого сырья. После очистки двуокиси серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до трехокиси серы, которая соединяется с водой с получением серной кислоты. Окисление SO3 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.
Вконтактном методе производства серной кислоты окисление двуокиси серы в трехокнсь осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства себестоимость более чистой и высококонцентрированной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. Поэтому в СССР строятся лишь контактные цехи. В настоящее время свыше 80% всей кислоты производится контактным способом.
В нитрозном способе катализатором служат окислы азота. Окисление SO2 происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой. Поэтому нитрозный способ по аппаратурному признаку называют башенным. Сущность башенного способа заключается в том, что полученная при сжигании сернистого сырья двуокись серы, содержащая примерно 9% SO2 и 9—10% O2, очищается от частиц колчеданного огарка н поступает в башенную систему, состоящую из нескольких (четырех —семи) башен с насадкой. Башни с насадкой работают по принципу идеального вытеснения при политермическом режиме. Температура газа на входе в первую башню около 350° С. В башнях протекает ряд абсорбционно-десорбционных процессов, осложненных химическими превращениями. В первых двух-трех башнях насадка орошается нитрозой, в которой растворенные окислы азота химически связаны в виде нитрозилсерной кислоты NOHSO1. При высокой температуре нитрозилсерная кислота гидролизуется по уравнению
