Na čo sa používa kyselina sírová? Efektívne metódy spracovania sírovodíka v ropných rafinériách (výroba kyseliny sírovej, elementárnej síry atď.)

Dnes sa kyselina sírová vyrába hlavne dvoma priemyselnými metódami: kontaktným a dusičným. Kontaktná metóda je progresívnejšia a v Rusku sa používa širšie ako nitrózna metóda, teda vežová metóda.

Výroba kyseliny sírovej sa začína pražením sírnych surovín, napríklad v špeciálnych pyritových peciach sa získava takzvaný pražiaci plyn, ktorý obsahuje asi 9 % oxidu siričitého. Táto fáza je rovnaká pre kontaktnú aj nitrózovú metódu.

Ďalej je potrebné oxidovať výsledný oxid siričitý na anhydrid kyseliny sírovej. Najprv ho však treba očistiť od množstva nečistôt, ktoré prekážajú v ďalšom procese. V elektrických odlučovačoch alebo v cyklónových zariadeniach sa pražiaci plyn čistí od prachu a následne sa privádza do zariadenia s pevnými kontaktnými hmotami, kde sa oxid siričitý SO 2 oxiduje na anhydrid kyseliny sírovej SO 3 .

Táto exotermická reakcia je reverzibilná - zvýšenie teploty vedie k rozkladu výsledného anhydridu kyseliny sírovej. Na druhej strane, keď teplota klesá, rýchlosť priamej reakcie je veľmi nízka. Preto sa teplota v kontaktnom zariadení udržiava v rozmedzí 480 °C, pričom sa reguluje rýchlosťou prechodu plynnej zmesi.

Následne pomocou kontaktnej metódy vzniká spojením anhydridu kyseliny sírovej s vodou.

Dusitá metóda sa vyznačuje tým, že oxiduje. Výroba kyseliny sírovej pri tejto metóde sa spúšťa tvorbou kyseliny sírovej pri reakcii z pražiaceho plynu s vodou. Vzniknutá kyselina siričitá sa následne oxiduje kyselinou dusičnou, čo vedie k tvorbe oxidu dusnatého a kyseliny sírovej.

Táto reakčná zmes sa privádza do špeciálnej veže. Zároveň je reguláciou prietoku plynu zabezpečené, že plynná zmes vstupujúca do absorpčnej veže obsahuje oxid dusičitý a oxid dusnatý v pomere 1:1, ktorý je potrebný na získanie anhydridu dusného.

Nakoniec interakciou kyseliny sírovej a anhydridu dusného vzniká NOHSO 4 - kyselina nitrozylsírová.

Výsledná kyselina nitrozylsírová sa privádza do výrobnej veže, kde sa rozkladá vodou a uvoľňuje anhydrid dusný:

2NOHS04 + H20 = N203 + 2H2S04,

ktorý oxiduje kyselinu sírovú vytvorenú vo veži.

Oxid dusnatý uvoľnený v dôsledku reakcie sa vracia do oxidačnej veže a vstupuje do nového cyklu.

V súčasnosti sa v Rusku kyselina sírová vyrába hlavne kontaktnou metódou. Dusitá metóda sa používa zriedka.

Využitie kyseliny sírovej je veľmi široké a rozmanité.

Väčšina sa používa na výrobu chemických vlákien a minerálnych hnojív, je potrebná pri výrobe liečivých látok a farbív. Kyselina sírová sa používa na výrobu etylalkoholu a iných alkoholov, detergentov a pesticídov.

Jej roztoky sa využívajú v textilnom a potravinárskom priemysle, pri nitračných procesoch a na výrobu kyseliny sírovej Akumulátorová kyselina slúži ako elektrolyt na plnenie olovených batérií, ktoré majú široké využitie v doprave.

„Sotva existuje iná umelo vyrobená látka tak často používaná v technológii ako kyselina sírová.

Tam, kde nie sú továrne na jeho ťažbu, je nemysliteľné zisková výroba mnoho ďalších látok technického významu“

DI. Mendelejev

Kyselina sírová sa používa v rôznych chemických odvetviach:

• minerálne hnojivá, plasty, farbivá, umelé vlákna, minerálne kyseliny, čistiace prostriedky;
• v ropnom a petrochemickom priemysle:

na čistenie ropy, výrobu parafínov;

• v metalurgii neželezných kovov:

na výrobu neželezných kovov - zinok, meď, nikel atď.

• v metalurgii železa:

na leptanie kovov;

• v celulózo-papierenskom, potravinárskom a ľahkom priemysle (na výrobu škrobu, melasy, bielenie tkanín) atď.

Výroba kyseliny sírovej

Kyselina sírová sa priemyselne vyrába dvoma spôsobmi: kontaktným a dusíkatým.

Kontaktná metóda výroby kyseliny sírovej

Kyselina sírová sa vyrába kontaktným spôsobom vo veľkých množstvách v závodoch na výrobu kyseliny sírovej.

V súčasnosti je hlavnou metódou výroby kyseliny sírovej kontakt, pretože Táto metóda má oproti iným výhody:

Získanie produktu vo forme čistej koncentrovanej kyseliny prijateľnej pre všetkých spotrebiteľov;

- zníženie emisií škodlivých látok do ovzdušia prostredníctvom výfukových plynov

I. Suroviny používané na výrobu kyseliny sírovej.

Hlavné suroviny

síra - S

sírový pyrit (pyrit) - FeS 2

sulfidy neželezných kovov - Cu2S, ZnS, PbS

sírovodík – H2S

Pomocný materiál

Katalyzátor - oxid vanádu - V2O5

II. Príprava surovín.

Pozrime sa na výrobu kyseliny sírovej z pyritu FeS 2.

1) Mletie pyritu. Pred použitím sa veľké kusy pyritu rozdrvia v drviacich strojoch. Viete, že keď sa látka rozdrví, rýchlosť reakcie sa zvýši, pretože... povrchová plocha kontaktu reagujúcich látok sa zvyšuje.

2) Čistenie pyritu. Po rozdrvení sa pyrit čistí od nečistôt (odpad a zemina) flotáciou. Na tento účel sa rozdrvený pyrit spustí do obrovských kadí s vodou, premieša sa, odpadová hornina vypláva nahor a potom sa odpadová hornina odstráni.

III. Základné chemické procesy:

4 FeS2 + 1102 t = 800°C→ 2 Fe203 + 8 SO2 + Q alebo pálenie síry S+O2 t ° C→ TAK 2

2SO2 + O2 400-500° S,V2O5 , p↔ 2S03 + Q

S03 + H20 -> H2S04 + Q

IV . Technologické princípy:

princíp kontinuity;

Princíp integrovaného využívania surovín,využitie odpadu z inej výroby;

Princíp bezodpadovej výroby;

Princíp prenosu tepla;

Princíp protiprúdu („fluidné lôžko“);

Princíp automatizácie a mechanizácie výrobných procesov.

V . Technologické procesy:

Princíp kontinuity: pálenie pyritu v peci → dodávka oxidu síry ( IV ) a kyslíka do čistiaceho systému → do kontaktného aparátu → prívod oxidu sírového ( VI ) do absorpčnej veže.

VI . Ochrana životného prostredia:

1) tesnosť potrubí a zariadení

2) filtre na čistenie plynu

VII. Chémia výroby :

PRVÉ ŠTÁDIUM - pálenie pyritu v peci s "fluidným lôžkom".

Na získanie kyseliny sírovej sa používa hlavne flotačný pyrit- výrobný odpad pri obohacovaní medených rúd obsahujúcich zmesi sírnych zlúčenín medi a železa. Proces obohacovania týchto rúd prebieha v koncentračných továrňach Norilsk a Talnakh, ktoré sú hlavnými dodávateľmi surovín. Táto surovina je ziskovejšia, pretože... sírový pyrit sa ťaží hlavne na Urale a jeho dodávka môže byť, samozrejme, veľmi nákladná. Môže byť použité síra, ktorý vzniká aj pri obohacovaní rúd farebných kovov ťažených v baniach. Dodávateľmi síry sú aj koncentrátor Talnakh a koncentrátor Novosibirsk. (sústreďovanie tovární).

Rovnica reakcie prvého stupňa

4FeS2 + 1102 t = 800 °C -> 2Fe203 + 8S02 + Q

Rozdrvený, čistený, vlhký (po flotácii) pyrit sa nasype zhora do pece na vypálenie vo „fluidnom lôžku“. Vzduch obohatený kyslíkom prechádza zdola (princíp protiprúdu) pre dokonalejšie vypálenie pyritu. Teplota vo vypaľovacej peci dosahuje 800°C. Pyrit sa rozžeraví a je v „suspendovanom stave“ vďaka vzduchu vháňanému zdola. Všetko to vyzerá ako vriaca rozžeravená tekutina. Vo „fluidnom lôžku“ sa nespiekajú ani tie najmenšie čiastočky pyritu. Preto proces vypaľovania prebieha veľmi rýchlo. Ak predtým trvalo vypálenie pyritu 5-6 hodín, teraz to trvá len niekoľko sekúnd. Navyše vo „fluidnom lôžku“ je možné udržiavať teplotu 800°C.

V dôsledku tepla uvoľneného v dôsledku reakcie sa teplota v peci udržiava. Prebytočné teplo sa odvádza: po obvode pece vedú potrubia s vodou, ktorá sa zahrieva. horúca vodaĎalej sa využívajú na ústredné vykurovanie priľahlých priestorov.

Výsledný oxid železa Fe 2 O 3 (popolček) sa nepoužíva pri výrobe kyseliny sírovej. Ale zbiera sa a posiela do hutníckeho závodu, kde sa železný kov a jeho zliatiny s uhlíkom vyrábajú z oxidu železa – ocele (2 % uhlíka C v zliatine) a liatiny (4 % uhlíka C v zliatine).

Tak je to splnené princíp chemickej výroby- bezodpadová výroba.

Vychádzajúc z rúry pecný plyn , ktorého zloženie je: SO 2, O 2, vodná para (pyrit bol vlhký!) a drobné čiastočky škváry (oxid železa). Takýto pecný plyn musí byť čistený od nečistôt pevných častíc škváry a vodnej pary.

Čistenie pecného plynu od pevných častíc škváry sa uskutočňuje v dvoch stupňoch - v cyklóne (využíva sa odstredivá sila, pevné častice škváry narážajú na steny cyklónu a padajú dole). Na odstránenie malých častíc sa zmes posiela do elektrických odlučovačov, kde dochádza k čisteniu pod vplyvom vysokonapäťového prúdu ~ 60 000 V (využíva sa elektrostatická príťažlivosť, častice škváry sa prilepia na zelektrizované platne elektrostatického odlučovača, s dostatočnou akumuláciou, padajú vlastnou gravitáciou), na odstránenie vodnej pary z pecného plynu (sušenie pecného plynu) používajú koncentrovanú kyselinu sírovú, ktorá je veľmi dobrým vysúšadlom, pretože absorbuje vodu.

Sušenie pecného plynu sa vykonáva v sušiacej veži – pecný plyn stúpa zdola nahor a koncentrovaná kyselina sírová prúdi zhora nadol. Na zvýšenie kontaktnej plochy medzi plynom a kvapalinou je veža vyplnená keramickými krúžkami.

Na výstupe zo sušiacej veže pece už plyn neobsahuje žiadne častice škváry ani vodnú paru. Pecný plyn je teraz zmesou oxidu sírového SO2 a kyslíka O2.

DRUHÁ ETAPA – katalytická oxidácia SO 2 na SO 3 kyslíkom v kontaktnom zariadení.

Reakčná rovnica pre túto fázu je:

2 SO2 + O2 400-500 °C, V 2 O 5 ,s ↔ 2 SO3 + Q

Zložitosť druhého stupňa spočíva v tom, že proces oxidácie jedného oxidu na druhý je reverzibilný. Preto je potrebné zvoliť optimálne podmienky pre priamu reakciu (produkciu SO 3).

Z rovnice vyplýva, že reakcia je reverzibilná, čo znamená, že v tejto fáze je potrebné udržiavať také podmienky, aby sa rovnováha posunula smerom k výstupu. TAK 3 , inak bude celý proces narušený. Pretože reakcia nastáva so znížením objemu (3 V ↔2 V ), potom je potrebný zvýšený tlak. Zvýšte tlak na 7-12 atmosfér. Reakcia je teda exotermická, berúc do úvahy Le Chatelierov princíp, keď vysoká teplota tento proces nie je možné vykonať, pretože vyváženie sa posunie doľava. Reakcia začína pri teplote 420 stupňov, no vďaka viacvrstvovému katalyzátoru (5 vrstiev) ju môžeme zvýšiť až na 550 stupňov, čo výrazne urýchľuje proces. Použitým katalyzátorom je vanád (V205). Je lacný, vydrží dlho (5-6 rokov), pretože... najviac odolný voči toxickým nečistotám. Okrem toho prispieva k posunu rovnováhy doprava.

Zmes (SO 2 a O 2) sa ohrieva vo výmenníku tepla a pohybuje sa potrubím, medzi ktorými v opačnom smere prechádza studená zmes, aby sa ohrievala. V dôsledku toho sa to stane výmena tepla: východiskové materiály sa zahrejú a reakčné produkty sa ochladia na požadované teploty.

TRETIA ETAPA - absorpcia SO 3 kyselinou sírovou v absorpčnej veži.

Prečo oxid sírový SO 3 neabsorbuje vodu? Veď vo vode by bolo možné rozpustiť oxid sírový: SO 3 + H20 ->H2S04 . Faktom však je, že ak sa na absorpciu oxidu sírového použije voda, kyselina sírová sa vytvorí vo forme hmly pozostávajúcej z drobných kvapôčok kyseliny sírovej (oxid síry sa rozpúšťa vo vode, pričom uvoľňuje veľké množstvo tepla, kyselina sírová sa zahrieva tak, toľko, že vrie a mení sa na paru). Aby ste zabránili tvorbe hmly kyseliny sírovej, použite 98% koncentrovanú kyselinu sírovú. Dve percentá vody sú tak málo, že zahrievanie kvapaliny bude slabé a neškodné. Oxid sírový sa veľmi dobre rozpúšťa v takejto kyseline a vytvára oleum: H 2S04nS03.

Reakčná rovnica pre tento proces je:

NS03 + H2S04 -> H2S04nS03

Výsledné oleum sa naleje do kovových nádrží a odošle sa do skladu. Potom sa nádrže naplnia oleom, vytvarujú sa do vlakov a odošlú sa spotrebiteľovi.

DEFINÍCIA

Bezvodý kyselina sírová je ťažká, viskózna kvapalina, ktorá je ľahko miešateľná s vodou v akomkoľvek pomere: interakcia sa vyznačuje extrémne veľkým exotermickým účinkom (~ 880 kJ/mol pri nekonečnom riedení) a môže viesť k explozívnemu varu a striekaniu zmesi, ak je voda pridaný ku kyseline; Preto je také dôležité vždy obrátiť poradie pri príprave roztokov a kyselinu pridávať do vody pomaly a za stáleho miešania.

Niektoré fyzikálne vlastnosti kyseliny sírovej sú uvedené v tabuľke.

Bezvodá H2SO4 je pozoruhodná zlúčenina s nezvyčajne vysokou dielektrickou konštantou a veľmi vysokou elektrickou vodivosťou, ktorá je spôsobená iónovou autodisociáciou (autoprotolýzou) zlúčeniny, ako aj vodivým mechanizmom prenosu protónov, ktorý umožňuje prúdenie elektrického prúdu cez viskóznu kvapalinu. s veľkým počtom vodíkových väzieb.

Stôl 1. Fyzikálne vlastnosti kyselina sírová.

Príprava kyseliny sírovej

Kyselina sírová je najdôležitejšou priemyselnou chemikáliou a najlacnejšou kyselinou vyrábanou vo veľkom množstve kdekoľvek na svete.

Koncentrovaná kyselina sírová („olej vitriolu“) sa najskôr získala zahrievaním „zeleného vitriolu“ FeSO 4 x nH 2 O a spotrebovala sa vo veľkých množstvách na výrobu Na2S04 a NaCl.

Moderný spôsob výroby kyseliny sírovej využíva katalyzátor pozostávajúci z oxidu vanadičného (V) s prídavkom síranu draselného na oxide kremičitom alebo kremelinovom nosiči. Oxid siričitý SO2 sa vyrába spaľovaním čistej síry alebo pražením sulfidovej rudy (predovšetkým pyritu alebo rúd Cu, Ni a Zn) v procese extrakcie týchto kovov sa potom oxiduje na oxid a rozpustením sa v ňom získava kyselina sírová voda:

S + 02 -> S02 (AH0 - 297 kJ/mol);

S02 + 1/2 O2 -> S03 (AH0 - 9,8 kJ/mol);

SO3 + H20 -> H2S04 (AH0 - 130 kJ/mol).

Chemické vlastnosti kyseliny sírovej

Kyselina sírová je silná dvojsýtna kyselina. V prvom kroku sa v roztokoch s nízkou koncentráciou takmer úplne disociuje:

H2SO4↔H++ HSO4-.

Druhá fáza disociácie

HSO 4 — ↔H + + SO 4 2-

sa vyskytuje v menšej miere. Disociačná konštanta kyseliny sírovej v druhom stupni, vyjadrená ako iónová aktivita, K 2 = 10 -2.

Ako dvojsýtna kyselina tvorí kyselina sírová dve série solí: stredné a kyslé. Priemerné soli kyseliny sírovej sa nazývajú sírany a kyslé soli sa nazývajú hydrosírany.

Kyselina sírová nenásytne absorbuje vodnú paru, a preto sa často používa na sušenie plynov. Schopnosť absorbovať vodu vysvetľuje aj zuhoľnatenie mnohých organickej hmoty najmä tie, ktoré patria do triedy uhľohydrátov (vláknina, cukor atď.), keď sú vystavené koncentrovanej kyseline sírovej. Kyselina sírová odstraňuje vodík a kyslík zo sacharidov, ktoré tvoria vodu a uhlík sa uvoľňuje vo forme uhlia.

Koncentrovaná kyselina sírová, najmä horúca, je silné oxidačné činidlo. Oxiduje HI a HBr (ale nie HCl) na voľné halogény, uhlie na CO2, síru na SO2. Tieto reakcie sú vyjadrené rovnicami:

8HI + H2S04 = 4I2 + H2S + 4H20;

2HBr + H2S04 = Br2 + S02 + 2H20;

C + 2H2S04 = C02 + 2S02 + 2H20;

S + 2H2S04 = 3S02 + 2H20.

K interakcii kyseliny sírovej s kovmi dochádza rôzne v závislosti od jej koncentrácie. Zriedená kyselina sírová oxiduje svojim vodíkovým iónom. Preto interaguje len s tými kovmi, ktoré sú v napäťovej sérii len po vodík, napr.

Zn + H2S04 = ZnS04 + H2.

Olovo sa však v zriedenej kyseline nerozpúšťa, pretože výsledná soľ PbS04 je nerozpustná.

Koncentrovaná kyselina sírová je oxidačné činidlo spôsobené sírou (VI). Oxiduje kovy v rozsahu napätia do striebra vrátane. Produkty jeho redukcie sa môžu meniť v závislosti od aktivity kovu a podmienok (koncentrácia kyseliny, teplota). Pri interakcii s nízkoaktívnymi kovmi, ako je meď, sa kyselina redukuje na SO2:

Cu + 2H2S04 = CuS04 + S02 + 2H20.

Pri interakcii s aktívnejšími kovmi môžu byť produkty redukcie tak oxid, ako aj voľná síra a sírovodík. Napríklad pri interakcii so zinkom sa môžu vyskytnúť nasledujúce reakcie:

Zn + 2H2S04 = ZnS04 + S02 + 2H20;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S↓ + 4H20;

4Zn + 5H2S04 = 4ZnS04 + H2S + 4H20.

Aplikácia kyseliny sírovej

Použitie kyseliny sírovej sa líši od krajiny ku krajine a od desaťročia k desaťročiu. Napríklad v USA je v súčasnosti hlavnou oblasťou spotreby H 2 SO 4 výroba hnojív (70 %), po ktorej nasleduje chemická výroba, metalurgia a rafinácia ropy (~5 % v každej oblasti). V Spojenom kráľovstve je rozdelenie spotreby podľa priemyslu odlišné: iba 30 % vyrobenej H2SO4 sa používa na výrobu hnojív, ale 18 % ide na farby, pigmenty a polotovary z výroby farbív, 16 % na chemickú výrobu, 12 % na výrobu mydiel a pracích prostriedkov, 10 % na výrobu prírodných a umelých vlákien a 2,5 % sa používa v hutníctve.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	Určte hmotnosť kyseliny sírovej, ktorú možno získať z jednej tony pyritu, ak je výťažok oxidu sírového (IV) pri reakcii praženia 90 % a oxidu sírového (VI) pri katalytickej oxidácii síry (IV) je 95 %. teoretického.
Riešenie	Napíšme rovnicu pre reakciu výpalu pyritu: 4FeS2 + 1102 = 2Fe203 + 8SO2. Vypočítajme množstvo pyritovej látky: n(FeS2) = m(FeS2)/M(FeS2); M(FeS2) = Ar(Fe) + 2xAr(S) = 56 + 2x32 = 120 g/mol; n(FeS2) = 1000 kg / 120 = 8,33 kmol. Pretože v reakčnej rovnici je koeficient pre oxid siričitý dvakrát väčší ako koeficient pre FeS 2, potom sa teoreticky možné množstvo látky oxidu sírového (IV) rovná: n(SO 2) teor = 2 × n (FeS 2) = 2 × 8,33 = 16,66 kmol. A prakticky získané množstvo mólov oxidu sírového (IV) je: n(SO 2) pract = η × n(SO 2) teor = 0,9 × 16,66 = 15 kmol. Napíšme reakčnú rovnicu pre oxidáciu oxidu síry (IV) na oxid síry (VI): 2S02 + 02 = 2S03. Teoreticky možné množstvo oxidu sírového (VI) sa rovná: n(SO 3) teor = n(SO 2) prakt = 15 kmol. A prakticky získané množstvo mólov oxidu sírového (VI) je: n(SO 3) pract = η × n(SO 3) teor = 0,5 × 15 = 14,25 kmol. Napíšme reakčnú rovnicu na výrobu kyseliny sírovej: S03 + H20 = H2S04. Poďme zistiť množstvo kyseliny sírovej: n(H2S04) = n(S03) prakt = 14,25 kmol. Výťažok reakcie je 100 %. Hmotnosť kyseliny sírovej sa rovná: m(H2S04) = n(H2S04) x M(H2S04); M(H2S04) = 2xAr(H) + Ar(S) + 4xAr(0) = 2x1 + 32 + 4x16 = 98 g/mol; m(H2S04) = 14,25 x 98 = 1397 kg.
Odpoveď	Hmotnosť kyseliny sírovej je 1397 kg

Kyselina sírová má široké využitie v národnom hospodárstve a je hlavným produktom základného chemického priemyslu. V tejto súvislosti sa neustále zvyšuje produkcia kyseliny sírovej. Ak teda v roku 1900 svetová produkcia kyseliny sírovej predstavovala 4,2 milióna ton, potom v roku 1937 bolo vyrobených 18,8 milióna ton av roku 1960 - viac ako 47 miliónov ton.
V súčasnosti Sovietsky zväz Vo výrobe kyseliny sírovej je na druhom mieste na svete. V roku 1960 sa v ZSSR vyrobilo 5,4 milióna gramov kyseliny sírovej V roku 1965 sa výroba kyseliny sírovej oproti roku 1958 zdvojnásobí.
Oblasti použitia kyseliny sírovej sú spôsobené jej vlastnosťami a nízkymi nákladmi. Kyselina sírová je silná, neprchavá a odolná kyselina, ktorá má pri miernych teplotách veľmi slabé oxidačné a silné vodoodpudivé vlastnosti.

Hlavným spotrebiteľom kyseliny sírovej je výroba minerálnych hnojív - superfosfátu a síranu amónneho. Napríklad na výrobu len jednej tony superfosfátu (z fluorapatitu), ktorý neobsahuje hygroskopickú vodu, sa spotrebuje 600 kg 65 % kyseliny sírovej. Pri výrobe minerálnych hnojív sa spotrebuje asi polovica všetkej vyrobenej kyseliny.
Značné množstvo kyseliny sírovej sa spotrebuje pri spracovaní kvapalného paliva - na čistenie petroleja, parafínu, mazacích olejov od síry a nenasýtených zlúčenín a pri spracovaní uhoľného dechtu. Používa sa tiež pri čistení rôznych minerálnych olejov a tukov.
Kyselina sírová sa široko používa v rôznych organických syntézach, napríklad na sulfonáciu organických zlúčenín - pri výrobe sulfónových kyselín, rôznych farbív a sacharínu. Na tento účel sa používa koncentrovaná kyselina a dymová kyselina, ako aj kyselina chlórsulfónová. Kyselina sírová sa používa ako činidlo odstraňujúce vodu pri nitračných reakciách - pri výrobe nitrobenzénu, nitrocelulózy, nitroglycerínu atď.
Kyselina sírová ako neprchavá kyselina je schopná vytesniť prchavé kyseliny z ich solí, čo sa používa pri výrobe fluorovodíka, chlorovodíka a kyseliny chloristej.
Kyselina sírová sa často používa pri spracovaní (rozklade) určitých rúd a koncentrátov, ako je titán, zirkónium, vanád a niekedy niób, lítium a niektoré ďalšie kovy. Pretože koncentrovaná kyselina sírová vrie pri pomerne vysokej teplote a nemá prakticky žiadny vplyv na liatinu a oceľ, možno tento rozklad celkom úplne uskutočniť pomocou lacného zariadenia vyrobeného z týchto materiálov.
Zriedená horúca kyselina sírová dobre rozpúšťa oxidy kovov a používa sa na takzvané leptanie kovov - ich čistenie< особенно железа, от окислов.
Kyselina sírová je dobré sušiace činidlo a na tento účel sa široko používa v laboratóriách a priemysle. Zvyšková vlhkosť pri použití 95% kyseliny sírovej sa rovná 0,003 mg vodnej pary na 1 liter vysušeného plynu.

Priemyselná výroba kyseliny sírovej sa začala v 15. storočí - vtedy sa táto látka nazývala „vitriolový olej“. Dnes je to vyhľadávaná látka, ktorá má široké využitie v priemysle. Ak na úsvite objavu kyseliny sírovej bola celková potreba ľudstva po tejto látke niekoľko desiatok litrov, dnes ide o milióny ton ročne.

Čistá kyselina sírová (vzorec H2SO4) v koncentrácii 100% je hustá, bezfarebná kvapalina. Jeho hlavnou vlastnosťou je vysoká hygroskopickosť sprevádzaná vysokou tvorbou tepla. Koncentrované roztoky zahŕňajú roztoky od 40% - dokážu rozpustiť paládium alebo striebro. Pri nižších koncentráciách je látka menej aktívna a reaguje napríklad s meďou alebo mosadzou.

H2SO4 sa v prírode vyskytuje v čistej forme. Napríklad v Mŕtvom jazere na Sicílii vyteká z dna kyselina sírová: v tomto prípade je surovinou pre ňu pyrit z zemská kôra. Taktiež malé kvapky kyseliny sírovej často končia v zemskej atmosfére po veľkých sopečných erupciách, v takom prípade môže H2SO4 spôsobiť výrazné klimatické zmeny.

Príprava kyseliny sírovej.

Napriek prítomnosti kyseliny sírovej v prírode sa väčšina z nej vyrába priemyselne.

Najbežnejšou metódou výroby je dnes metóda kontaktnej výroby: umožňuje vám znížiť poškodenie životného prostredia a získať produkt, ktorý je najvhodnejší pre všetkých spotrebiteľov. Menej populárny je spôsob výroby dusíka, ktorý zahŕňa oxidáciu oxidom dusnatým.

Pri kontaktnej výrobe sa ako suroviny používajú tieto látky:

• síra;
• pyrit (sírový pyrit);
• oxid vanádu (používaný ako katalyzátor);
• sulfidy rôznych kovov;
• sírovodík.

Pred začiatkom proces produkcie Suroviny prechádzajú prípravou, pri ktorej sa najskôr drví pyrit v špeciálnych drviacich strojoch. To vám umožní urýchliť reakciu zvýšením kontaktnej plochy účinných látok. Pyrit sa potom čistí ponorením do veľkých nádob s vodou, čo spôsobí, že nečistoty a odpadová hornina vyplávajú na povrch, a potom sa odstránia.

Samotnú výrobu možno rozdeliť do niekoľkých etáp:

1. Pyrit očistený po zomletí sa vloží do pece, kde sa vypaľuje pri teplotách do 800 stupňov. Vzduch je do komory privádzaný zospodu na princípe protiprúdu, vďaka čomu je perit v zavesenom stave. Predtým takéto odpálenie trvalo niekoľko hodín, teraz však proces trvá niekoľko sekúnd. Odpadový oxid železa, ktorý vzniká počas procesu praženia, sa odstraňuje a posiela do taviacich pecí. Pri výpale sa uvoľňujú plyny SO2 a O2 a tiež vodná para. Po čistení od najmenších častíc a vodnej pary sa získa kyslík a čistý oxid síry.
2. V druhom stupni dochádza k exotermickej reakcii pod tlakom, na ktorej sa zúčastňuje vanádiový katalyzátor. Reakcia začína pri teplote 420 stupňov, ale pre väčšiu účinnosť môže byť zvýšená na 550 stupňov. Počas reakcie nastáva katalytická oxidácia a SO2 sa premieňa na SO
3. Tretí výrobný stupeň zahŕňa absorpciu SO3 v absorpčnej veži, čo vedie k tvorbe olea H2SO4, ktoré sa plní do nádrží a posiela sa spotrebiteľom. Prebytočné teplo pri výrobe sa využíva na vykurovanie.

V Rusku sa ročne vyprodukuje asi 10 miliónov ton H2SO4. Hlavnými výrobcami sú zároveň spoločnosti, ktoré sú zároveň jeho hlavnými spotrebiteľmi. V podstate ide o podniky vyrábajúce minerálne hnojivá, napríklad Ammophos, Balakovo Mineral Fertilizers. Keďže pyrit, ktorý je hlavnou surovinou, je odpadový produkt zo spracovateľských závodov, jeho dodávateľmi sú spracovateľské závody Talnakh a Norilsk.

Svetovými lídrami v produkcii H2SO4 sú Čína a USA, ktoré ročne vyprodukujú 60 a 30 miliónov ton látky.

Aplikácia kyseliny sírovej.

Svetový priemysel spotrebuje ročne približne 200 miliónov ton kyseliny sírovej na výrobu rôznych produktov. Z hľadiska objemu použitia v priemysle je na prvom mieste medzi všetkými kyselinami.

1. Výroba hnojív. Hlavným spotrebiteľom kyseliny sírovej (asi 40%) je výroba hnojív. To je dôvod, prečo sú závody na výrobu H2SO4 postavené v blízkosti hnojív. Niekedy sú súčasťou toho istého podniku so spoločným výrobným cyklom. Pri tejto výrobe sa používa čistá kyselina 100% koncentrácie. Na výrobu tony superfosfátu alebo ammofosu, najčastejšie používaného v poľnohospodárstve, je potrebných asi 600 litrov kyseliny sírovej.
2. Čistenie uhľovodíkov. Bez kyseliny sírovej nie je možná ani výroba benzínu, petroleja a minerálnych olejov. Tento priemysel spotrebuje ďalších 30 % všetkej H2SO4 vyprodukovanej na svete, ktorá sa v tomto prípade používa na čistenie pri rafinácii ropy. Používa sa aj na úpravu vrtov pri ťažbe ropy a zvýšenie oktánového čísla paliva.
3. Hutníctvo. Na čistenie sa používa kyselina sírová v metalurgii plech, drôtu a všetkých druhov obrobkov proti hrdzi, okovinám, ako aj na obnovu hliníka v procese výroby neželezných kovov. Používa sa na leptanie kovových povrchov pred ich pokovovaním niklom, chrómom alebo meďou.
4. Chemický priemysel. Pomocou H2SO4 sa vyrábajú mnohé organické a anorganické zlúčeniny: kyselina fosforečná, fluorovodíková a iné, síran hlinitý, ktorý sa používa v celulózovom a papierenskom priemysle. Bez nej nie je možné vyrábať etylalkohol, lieky, čistiace prostriedky, insekticídy a iné látky.

Rozsah H2SO4 je skutočne obrovský a nie je možné vymenovať všetky spôsoby jeho priemyselného využitia. Používa sa aj na čistenie vody, výrobu farbív, ako emulgátor v potravinárskom priemysle, pri syntéze výbušnín a na mnohé iné účely.