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

Kyselina sírová sa dnes vyrába hlavne dvoma priemyselnými metódami: kontaktnou a dusičnou. Kontaktná metóda je progresívnejšia a v Rusku sa používa širšie ako dusičná, to znamená vežová.

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 nitróznu metódu.

Ďalej je potrebné oxidovať výsledný anhydrid kyseliny sírovej na sírovú. Najprv sa však musí očistiť od množstva nečistôt, ktoré zasahujú do ďalšieho procesu. Spaľovací plyn sa čistí z prachu v elektrostatických odlučovačoch alebo v cyklónovom zariadení a potom sa privádza do zariadenia obsahujúceho pevné kontaktné hmoty, kde sa oxid siričitý SO2 oxiduje na anhydrid kyseliny sírovej SO3.

Táto exotermická reakcia je reverzibilná - zvýšenie teploty vedie k rozkladu vytvoreného anhydridu kyseliny sírovej. Na druhej strane, keď teplota klesá, rýchlosť priamej reakcie je veľmi pomalá. Preto je teplota v kontaktnom zariadení udržiavaná v rámci 480 ° C nastavením jeho rýchlosti prechodu plynnej zmesi.

Ďalej sa pri kontaktnom spôsobe vytvára kombináciou anhydridu kyseliny sírovej s vodou.

Dusičná metóda sa vyznačuje tým, že je oxidovaná. Výroba kyseliny sírovej touto metódou je vyvolaná tvorbou kyseliny sírovej, keď interaguje s vodou zo spaľovacieho plynu. Následne sa vzniknutá kyselina sírová oxiduje kyselinou dusičnou, čo vedie k tvorbe oxidu dusnatého a kyseliny sírovej.

Táto reakčná zmes sa privádza do špeciálnej veže. Reguláciou toku plynu sa súčasne dosiahne, že v plynnej zmesi vstupujúcej do absorpčnej veže je oxid dusičitý a oxid uhoľnatý obsiahnutý v pomere 1: 1, ktorý je potrebný na získanie anhydridu dusičného.

Nakoniec interakciou kyseliny sírovej a anhydridu dusičného vzniká NOHS04 - kyselina nitrosylsírová.

Vytvorená kyselina nitrosylsírová sa privádza do výrobnej veže, kde sa rozkladá vodou a uvoľňuje anhydrid dusíka:

2NOHSO 4 + H 2 O = N 2 O 3 + 2 H 2 SO 4,

ktorá oxiduje kyselinu sírovú vytvorenú vo veži.

Oxid dusičitý 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. Dusičná metóda sa používa len zriedka.

Použitie kyseliny sírovej je veľmi široké a rozmanité.

Väčšina z toho ide na výrobu chemických vlákien a minerálnych hnojív, je potrebná pri výrobe liečiv a farbív. Pomocou kyseliny sírovej, etyl a ďalších alkoholov sa získavajú detergenty a pesticídy.

Jeho roztoky sa používajú v textilnom, potravinárskom priemysle, v nitračných procesoch a na výrobu.Kyselina sírová sa používa ako elektrolyt na plnenie olovených batérií, ktoré sú široko používané v doprave.

"Sotva existuje iná umelo vyrábaná látka, ktorá sa v technológiách tak často používa ako kyselina sírová."

Tam, kde neexistujú továrne na jeho výrobu - nemysliteľné výnosná výroba mnoho ďalších látok technického významu “

DI. Mendelejev

Kyselina sírová sa používa v rôznych chemických odvetviach:

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

na čistenie oleja, výrobu parafínu;

• v metalurgii neželezných kovov:

na výrobu farebných kovov - zinku, medi, niklu a pod.

• v metalurgii železa:

na leptanie kovov;

• v celulózovom a papierenskom, potravinárskom a ľahkom priemysle (na škrob, melasu, bielenie tkanín) atď.

Výroba kyseliny sírovej

Kyselina sírová sa v priemysle vyrába dvoma spôsobmi: kontaktným a dusičným.

Kontaktná metóda na výrobu kyseliny sírovej

Kyselina sírová sa vyrába kontaktnou metódou vo veľkých množstvách v závodoch s kyselinou sírovou.

V súčasnej dobe je hlavnou metódou výroby kyseliny sírovej kontaktný, pretože Táto metóda má výhody oproti iným:

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

- zníženie emisií škodlivých látok do atmosféry výfukovými plynmi

I. Suroviny používané na výrobu kyseliny sírovej.

Hlavná surovina

síra - S

pyrit (pyrit) - FeS 2

sulfidy neželezných kovov - Cu 2 S, ZnS, PbS

sírovodík - H 2 S

Podporný materiál

Katalyzátor - oxid vanádnatý - V 2 O 5

II. Príprava surovín.

Analyzujme produkciu kyseliny sírovej z pyritu FeS 2.

1) Brúsenie pyritov. Veľké kusy pyritu sú pred použitím rozdrvené v drvičoch. Viete, že keď je látka rozomletá, reakčná rýchlosť sa zvyšuje, pretože plocha kontaktného povrchu reaktantov sa zvyšuje.

2) Čistenie pyritov. Po rozdrvení pyrit sa flotáciou čistí od nečistôt (odpadová hornina a zemina). Za týmto účelom sa drvený pyrit ponorí do obrovských vodných nádrží, zmieša sa, odpadová hornina vypláva hore a potom sa odpadová hornina odstráni.

III... Základné chemické procesy:

4 FeS 2 + 11 O 2 t = 800 °C.→ 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 + Q alebo spaľovanie síry S + O 2 t ° C.→ SO 2

2SO 2 + O 2 400-500 ° S, V2O5 , p↔ 2SO 3 + Q

SO3 + H20 - → H2S04 + Q

IV ... Technologické zásady:

Princíp spojitosti;

Zásada 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 spojitosti: praženie pyrita v peci → príjem oxidu siričitého ( IV ) a kyslík do čistiaceho systému → do kontaktného zariadenia → prívod oxidu siričitého ( VI ) do absorpčnej veže.

VI ... Ochrana životného prostredia:

1) tesnosť potrubí a zariadení

2) filtre na čistenie plynov

VII... Chémia výroby :

PRVÉ ŠTÁDIUM - vypaľovanie pyritu v peci s fluidným lôžkom.

Na výrobu kyseliny sírovej sa používa hlavne flotačný pyrit- odpad z výroby počas využívania medených rúd obsahujúcich zmesi zlúčenín síry medi a železa. Proces obohacovania týchto rúd prebieha v závodoch na obohacovanie rastlín Norilsk a Talnakh, ktoré sú hlavnými dodávateľmi surovín. Táto surovina je výnosnejšia, pretože Pyrit síry sa ťaží hlavne na Urale a jeho dodávka môže byť, samozrejme, veľmi drahá. Použitie je možné síra, ktorá sa tvorí aj pri dobývaní rúd farebných kovov ťažených v baniach. Dodávateľmi síry sú tiež tichomorská flotila a NOF. (koncentračné továrne).

Reakčná rovnica prvého stupňa

4FeS 2 + 11O 2 t = 800 ° C → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Rozdrvený purifikovaný mokrý (po flotácii) pyrit sa naleje zhora do pece „s fluidným lôžkom“. Vzduch obohatený o kyslík sa privádza zospodu (princíp protiprúdu), aby sa dosiahlo úplnejšie vypaľovanie pyritu. Teplota pece dosahuje 800 ° C. Pyrit začína byť horúci a je „zavesený“ kvôli vzduchu vháňanému zospodu. Všetko to vyzerá ako vriaca rozžeravená tekutina. Dokonca aj tie najmenšie častice pyrita sa vo „fluidnom lôžku“ nespekajú. Preto je proces vypaľovania veľmi rýchly. Ak skôr trvalo pečenie pyritov 5-6 hodín, teraz to trvá len niekoľko sekúnd. Navyše vo „fluidnom lôžku“ môžete udržiavať teplotu 800 ° C.

V dôsledku tepla uvoľneného v dôsledku reakcie sa teplota v peci udržiava. Nadbytočné teplo sa odstráni: potrubia s vodou prechádzajú po obvode pece, ktorá sa zahrieva. Horúca vodaďalej používané na ústredné vykurovanie priľahlých priestorov.

Vytvorený oxid železitý Fe 2 O 3 (škvára) sa nepoužíva na výrobu kyseliny sírovej. Ale je zbieraný a odoslaný do metalurgického závodu, kde sa železo a jeho zliatiny s uhlíkom získavajú z oxidu železa - ocele (2% uhlíka C v zliatine) a liatiny (4% uhlíka C v zliatine).

Tým je splnený princíp chemickej výroby- bezodpadová výroba.

Z rúry vyjde pecný plyn , ktorej zloženie: SO 2, O 2, vodná para (pyrit bol mokrý!) a najmenšie častice škváry (oxid železitý). Takýto pecný plyn musí byť očistený od nečistôt tuhých častíc škváry a vodnej pary.

Čistenie plynu z pece od pevných častíc škváry sa vykonáva v dvoch fázach - v cyklóne (používa sa odstredivá sila, pevné častice škváry narazia na steny cyklónu a spadnú). Na odstránenie malých častíc sa zmes odošle do elektrostatických odlučovačov, kde sa čistí pôsobením vysokonapäťového prúdu ~ 60 000 V (používa sa elektrostatická príťažlivosť, častice škváry priľnú k elektrifikovaným doskám elektrostatického odlučovača s dostatočné nahromadenie pod vlastnou hmotnosťou, vylejú sa dole), na odstránenie vodných pár v plyne z pece (dehydratácia v pecnom plyne) sa používa koncentrovaná kyselina sírová, ktorá je veľmi dobrým vysúšadlom, pretože absorbuje vodu.

Sušenie plynu z pece sa vykonáva v sušiacej veži - plyn z pece stúpa zdola nahor a zhora nadol prúdi koncentrovaná kyselina sírová. Na zvýšenie kontaktného povrchu plynu a kvapaliny je veža naplnená keramickými krúžkami.

Plyn z pece na výstupe zo sušiacej veže už neobsahuje žiadne častice škváry ani vodnú paru. Pecný plyn je teraz zmesou oxidu siričitého SO 2 a kyslíka O 2.

DRUHÁ FÁZA - katalytická oxidácia SO 2 na SO 3 kyslíkom v kontaktnom prístroji.

Reakčná rovnica pre tento stupeň:

2 SO 2 + O 2 400-500 ° C, V. 2 O 5 , s ↔ 2 SO 3 + 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 (získanie SO3).

Z rovnice vyplýva, že reakcia je reverzibilná, to znamená, že v tomto štádiu je potrebné udržiavať také podmienky, aby sa rovnováha posúvala smerom k východu SO 3 , v opačnom prípade bude celý proces narušený. Pretože reakcia prebieha s poklesom objemu (3 V ↔2 V ), potom je potrebný zvýšený tlak. Tlak sa zvýši na 7 až 12 atmosfér. Reakcia je exotermická, preto vzhľadom na Le Chatelierov princíp nie je možné tento proces uskutočniť pri vysokých teplotách, pretože rovnováha sa posunie doľava. Reakcia začína pri teplote = 420 stupňov, ale vďaka viacvrstvovému katalyzátoru (5 vrstiev) ju môžeme zvýšiť na 550 stupňov, čo proces výrazne urýchľuje. Katalyzátorom je vanád (V 2 O 5). Je to lacné, vydrží dlho (5-6 rokov), pretože najodolnejšie voči pôsobeniu toxických nečistôt. Okrem toho pomáha posunúť rovnováhu doprava.

Zmes (SO 2 a O 2) sa zahrieva vo výmenníku tepla a pohybuje sa potrubím, medzi ktorým v opačnom smere prechádza studená zmes, ktorá sa musí zahriať. Výsledkom je výmena tepla: východiskové materiály sa zahrievajú a reakčné produkty sa ochladia na požadované teploty.

Tretia etapa - absorpcia SO 3 kyselinou sírovou v absorpčnej veži.

Prečo je oxid sírový SO 3 neabsorbujete vo vode? Koniec koncov, bolo by možné rozpustiť oxid síry vo vode: SO 3 + H20 - → H2S04 ... Faktom však je, že ak sa na absorpciu oxidu siričitého používa voda, kyselina sírová sa tvorí vo forme hmly pozostávajúcej z najmenších kvapôčok kyseliny sírovej (oxid sírový sa vo vode rozpúšťa s uvoľňovaním veľkého množstva tepla, sírovej kyselina sa tak zahrieva, že vrie a mení sa na paru). Aby sa zabránilo tvorbe hmly z kyseliny sírovej, použite 98% koncentrovanú kyselinu sírovú. Dve percentá vody sú tak málo, že zahriatie tekutiny bude slabé a neškodné. Oxid sírový sa v takejto kyseline veľmi dobre rozpúšťa a vytvára oleum: H 2 SO 4 nSO 3.

Reakčná rovnica pre tento proces je:

NSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3

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

DEFINÍCIA

Bezvodý kyselina sírová je ťažká, viskózna kvapalina, ktorá sa ľahko mieša s vodou v akomkoľvek pomere: interakcia sa vyznačuje extrémne vysokým exotermickým účinkom (~ 880 kJ / mol s nekonečným zriedením) a môže viesť k explozívnemu varu a striekaniu zmesi, ak sa pridá voda na kyselinu; preto je pri príprave roztokov vždy dôležité používať opačné poradie a do vody pridávať kyselinu, pomaly a za stáleho miešania.

V tabuľke sú uvedené niektoré z fyzikálnych vlastností kyseliny sírovej.

Bezvodý H2S04 je pozoruhodná zlúčenina s neobvykle vysokou dielektrickou konštantou a veľmi vysokou elektrickou vodivosťou, ktorá je spôsobená iónovou autodisociáciou (auto-protolýzou) zlúčeniny, ako aj mechanizmom vedenia reléových pretekov s prenosom protónov, ktorý zaisťuje tok elektrického prúdu viskóznou kvapalinou s veľkým počtom vodíkových väzieb.

Stôl 1. Fyzikálne vlastnosti kyselina sírová.

Výroba kyseliny sírovej

Kyselina sírová je najdôležitejšou priemyselnou chemickou látkou a najlacnejšou veľkoobjemovou kyselinou v akejkoľvek krajine na svete.

Koncentrovaná kyselina sírová („vitriolový olej“) sa najskôr získala zahriatím „zeleného vitriolu“ FeS04 × nH20 a spotrebovala sa vo veľkých množstvách na získanie Na2S04 a NaCl.

V modernom spôsobe výroby kyseliny sírovej sa používa katalyzátor pozostávajúci z oxidu vanádnatého s prídavkom síranu draselného na nosiči z oxidu kremičitého alebo kremeliny. Oxid siričitý SO 2 sa získava spaľovaním čistej síry alebo pražením sulfidovej rudy (predovšetkým pyritov alebo rúd Cu, Ni a Zn) v procese extrakcie týchto kovov. Potom sa SO 2 oxiduje na oxid oxidový a potom sa získava kyselina sírová rozpustenie vo vode:

S + O2 → SO2 (AH 0 - 297 kJ / mol);

SO 2 + ½ O 2 → SO 3 (AH 0 - 9,8 kJ / mol);

SO3 + H20 - → H2S04 (ΔH 0 - 130 kJ / mol).

Chemické vlastnosti kyseliny sírovej

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

H 2 SO 4 ↔H + + HSO 4 -.

Disociácia v druhom štádiu

HSO 4 - ↔H + + SO 4 2-

prebieha v menšej miere. Disociačná konštanta kyseliny sírovej v druhom stupni, vyjadrená aktivitou iónov, K 2 = 10 -2.

Kyselina sírová ako dvojsýtna kyselina tvorí dve série solí: strednú a kyslú. Stredné soli kyseliny sírovej sa nazývajú sírany a kyslé soli sa nazývajú hydrosulfáty.

Kyselina sírová hltavo absorbuje vodné pary, a preto sa často používa na sušenie plynov. Schopnosť absorbovať vodu tiež vysvetľuje zuhoľnatenie mnohých organických látok, najmä tých, ktoré patria do triedy uhľohydrátov (vláknina, cukor atď.), Keď sú vystavené koncentrovanej kyseline sírovej. Kyselina sírová odstráni vodík a kyslík zo sacharidov, ktoré tvoria vodu, a uhlík sa uvoľňuje vo forme uhlia.

Koncentrovaná kyselina sírová, najmä za tepla, je energetické oxidačné činidlo. Oxiduje HI a HBr (ale nie HCl) na voľné halogény, uhlie na CO 2, síru na SO 2. Tieto reakcie sú vyjadrené rovnicami:

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

2HBr + H2S04 = Br2 + SO2 + 2H20;

C + 2H2S04 = C02 + 2SO2 + 2H20;

S + 2H2S04 = 3SO2 + 2H20.

Interakcia kyseliny sírovej s kovmi prebieha rôzne v závislosti od jej koncentrácie. Zriedená kyselina sírová oxiduje svojim vodíkovým iónom. Preto interaguje iba s kovmi, ktoré stoja v sérii napätí iba do vodíka, napríklad:

Zn + H2S04 = ZnS04 + H2.

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

Koncentrovaná kyselina sírová je oxidačné činidlo v dôsledku síry (VI). Oxiduje kovy až do striebra vrátane. Produkty jeho redukcie sa môžu líšiť v závislosti od aktivity kovu a od podmienok (koncentrácia kyseliny, teplota). Pri interakcii s kovmi s nízkou aktivitou, napríklad s meďou, sa kyselina redukuje na SO2:

Cu + 2H2S04 = CuSO4 + SO2 + 2H20.

Pri interakcii s aktívnejšími kovmi môžu byť produktmi redukcie oxid i voľná síra a sírovodík. Napríklad pri interakcii so zinkom môžu nastať reakcie:

Zn + 2H2S04 = ZnS04 + SO2 + 2H20;

3Zn + 4H2S04 = 3ZnS04 + S ↓ + 4H20;

4Zn + 5H2S04 = 4ZnSO4 + H2S + 4H20.

Použitie kyseliny sírovej

Použitie kyseliny sírovej sa líši od krajiny ku krajine a od desaťročia k desaťročiu. Napríklad v súčasnosti je v USA hlavnou oblasťou spotreby H 2 SO 4 výroba hnojív (70%), po ktorej nasleduje chemická výroba, metalurgia, rafinácia ropy (~ 5% v každom regióne ). V Spojenom kráľovstve je distribúcia spotreby podľa odvetví odlišná: iba 30% vyrobenej H 2 SO 4 sa používa na výrobu hnojív, ale 18% ide na farby, pigmenty a medziprodukty na výrobu farbív, 16% až chemický priemysel, 12% na výrobu mydla a pracích prostriedkov, 10% na výrobu prírodných a umelých vlákien a 2,5% sa používa v metalurgii.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	Určte hmotnosť kyseliny sírovej, ktorú je možné získať z jednej tony pyritu, ak je výťažok oxidu sírového pri pražení 90%a oxidu sírového (VI) pri katalytickej oxidácii síry (IV) 95%. teoretických.
Riešenie	Poznamenajme si reakčnú rovnicu pre praženie pyritov: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2. Vypočítajme množstvo pyritovej látky: n (FeS2) = m (FeS2) / M (FeS2); M (FeS 2) = Ar (Fe) + 2 × Ar (S) = 56 + 2 × 32 = 120 g / mol; n (FeS 2) = 1000 kg / 120 = 8,33 kmol. Pretože v reakčnej rovnici je koeficient pre oxid siričitý dvakrát vyšší ako koeficient pre FeS 2, potom teoreticky možné množstvo látky oxidu síry (IV) je: n (SO 2) teória = 2 × n (FeS 2) = 2 × 8,33 = 16,66 kmol. A prakticky získané množstvo mólov oxidu sírového je: n (SO 2) cvič = η × n (SO 2) teória = 0,9 × 16,66 = 15 kmol. Napíšte reakčnú rovnicu pre oxidáciu oxidu sírového na oxid sírový: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3. Teoreticky možné množstvo látky oxidu síry (VI) je: n (SO 3) teor = n (SO 2) cvič = 15 kmol. A prakticky získané množstvo mólov oxidu sírového (VI) je: n (SO 3) cvič = η × n (SO 3) teória = 0,5 × 15 = 14,25 kmol. Napíšeme rovnicu pre reakciu na získanie kyseliny sírovej: SO3 + H20 = H2S04. Nájdeme množstvo látky kyseliny sírovej: n (H2S04) = n (SO3) prax = 14,25 kmol. Výťažok reakcie je 100%. Hmotnosť kyseliny sírovej je: m (H2S04) = n (H2S04) x M (H2S04); M (H2S04) = 2 × Ar (H) + Ar (S) + 4 × Ar (O) = 2 × 1 + 32 + 4 × 16 = 98 g / mol; m (H2S04) = 14,25 × 98 = 1397 kg.
Odpoveď	Hmotnosť kyseliny sírovej je 1397 kg

Kyselina sírová je široko používaná v národnom hospodárstve a je hlavným výrobkom hlavného chemického priemyslu. V tomto ohľade dochádza k neustálemu zvyšovaniu výroby kyseliny sírovej. Ak teda v roku 1900 svetová produkcia kyseliny sírovej predstavovala 4,2 milióna g, potom v roku 1937 bolo získaných 18,8 milióna g a v roku 1960 - viac ako 47 miliónov ton.
Aktuálne Sovietsky zväz vo výrobe kyseliny sírovej je na druhom mieste na svete. V roku 1960 vyrobil ZSSR 5,4 milióna kyselín sírovej. V roku 1965 sa výroba kyseliny sírovej v porovnaní s rokom 1958 zdvojnásobí.
Oblasti použitia kyseliny sírovej sú dané jej vlastnosťami a nízkymi nákladmi. Kyselina sírová je silná, neprchavá a trvanlivá kyselina s veľmi slabými oxidačnými a silnými vlastnosťami odstraňujúcimi vodu pri stredných teplotách.

Hlavným spotrebiteľom kyseliny sírovej je výroba minerálnych hnojív - superfosfátu a síranu amónneho. Napríklad výroba iba jednej tony superfosfátu (z fluorapatitu), ktorý neobsahuje hygroskopickú vodu, vyžaduje 600 kg 65% kyseliny sírovej. Výroba minerálnych hnojív spotrebuje asi polovicu všetkej vyrobenej kyseliny.
Významné množstvo kyseliny sírovej sa spotrebováva pri spracovaní kvapalného paliva - na čistenie petroleja, parafínu, mazacích olejov zo sírových a nenasýtených zlúčenín, pri spracovaní uhoľného dechtu. Používa sa tiež na čistenie rôznych minerálnych olejov a tukov.
Kyselina sírová sa široko používa v rôznych organických syntézach, napríklad na sulfonáciu Organické zlúčeniny- pri výrobe sulfónových kyselín, rôznych farbív, sacharínu. Na tento účel sa používa koncentrovaná aj dymivá kyselina, ako aj kyselina chlórsulfónová. Kyselina sírová sa používa ako dehydratačné činidlo pri nitračných reakciách - pri výrobe nitrobenzénu, nitrocelulózy, nitroglycerínu atď.
Kyselina sírová ako neprchavá kyselina je schopná vytesniť prchavé kyseliny z ich solí, ktoré sa používajú na výrobu fluorovodíka, chlorovodíka a kyseliny chloristej.
Kyselina sírová sa často používa na spracovanie (rozklad) určitých rúd a koncentrátov, ako je titán, zirkónium, vanád a niekedy aj niób, lítium a niektoré ďalšie kovy. Pretože koncentrovaná kyselina sírová vrie pri pomerne vysokej teplote a prakticky nemá žiadny vplyv na liatinu a oceľ, tento rozklad je možné úplne vykonať pomocou lacného zariadenia 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 dobrým sušiacim činidlom a na tento účel sa široko používa v laboratóriách a v priemysle. Zvyšková vlhkosť pri použití 95% kyseliny sírovej je 0,003 mg vodnej pary na 1 liter sušeného plynu.

Priemyselná výroba kyseliny sírovej sa začala v 15. storočí - potom sa táto látka nazývala „vitriolový olej“. Dnes je to žiadaná látka, ktorá sa v priemysle široko používa. Ak na úsvite objavu kyseliny sírovej bola všetka ľudská potreba tejto látky niekoľko desiatok litrov, dnes sa účet pohybuje v miliónoch ton za rok.

Čistá kyselina sírová (vzorec H2SO4) v koncentrácii 100% je hustá bezfarebná kvapalina. Jeho hlavnou vlastnosťou je vysoká hygroskopicita sprevádzaná vysokým uvoľňovaním tepla. Koncentrované roztoky obsahujú roztoky zo 40% - môžu rozpustiť paládium alebo striebro. Pri nižšej koncentrácii je látka menej aktívna a reaguje napríklad s meďou alebo mosadzou.

Čistý H2SO4 sa vyskytuje prirodzene. Kyselina sírová napríklad vyteká z dna do mŕtveho jazera na Sicílii: v tomto prípade pyrit z kôra... Tiež malé kvapky kyseliny sírovej často končia v zemskej atmosfére po veľkých sopečných erupciách, v takom prípade môže H2SO4 spôsobiť výrazné klimatické zmeny.

Získanie kyseliny sírovej.

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

Najbežnejší je dnes kontaktný spôsob výroby: umožňuje vám obmedziť škody na životnom prostredí a získať produkt, ktorý je najvhodnejší pre všetkých spotrebiteľov. Menej populárny je spôsob výroby dusíka, ktorý zahŕňa oxidáciu oxidom dusičitým.

Nasledujúce látky pôsobia ako suroviny pri kontaktnej výrobe:

• Síra;
• pyrit (pyrit síry);
• oxid vanádnatý (používa sa ako katalyzátor);
• sulfidy rôznych kovov;
• sírovodík.

Pred štartom proces produkcie Pripravujú sa suroviny, počas ktorých sa v špeciálnych drviacich strojoch v prvom rade drví pyrit. To vám umožní urýchliť reakciu zvýšením kontaktnej plochy účinných látok. Potom sa pyrit čistí: na to je ponorený do veľkých nádob s vodou, zatiaľ čo nečistoty a odpadová hornina plávajú na povrch, potom sú odstránené.

Samotnú výrobu je možné rozdeliť do niekoľkých etáp:

1. Pyrit, vyčistený po rozdrvení, sa vloží do pece, kde sa spaľuje pri teplotách až 800 stupňov. Zospodu je vzduch dodávaný do komory podľa protiprúdového princípu, vďaka ktorému je perit v zavesenom stave. Predtým také vypaľovanie trvalo niekoľko hodín, ale teraz tento proces trvá niekoľko sekúnd. Odpad vo forme oxidu železa, ktorý vzniká pri procese praženia, sa odstráni a odošle do hutníckych závodov. Spaľovaním sa produkujú plyny SO2 a O2 a vodná para. Po vyčistení od najmenších častíc a vodnej pary sa získa kyslík a čistý oxid síry.
2. V druhom stupni prebieha pod tlakom exotermická reakcia, na ktorej sa zúčastňuje vanádiový katalyzátor. Reakcia začína pri teplote 420 stupňov, ale pre väčšiu účinnosť môže byť zvýšená na 550 stupňov. Počas reakcie dochádza k katalytickej oxidácii a SO2 sa prevádza na SO
3. Treťou výrobnou fázou je absorpcia SO3 v absorpčnej veži, ktorá má za následok tvorbu oleumu H2SO4, ktorý sa plní do fliaš a odosiela spotrebiteľom. Prebytočné teplo pri výrobe sa používa na vykurovanie.

V Rusku sa ročne vyrobí asi 10 miliónov ton H2SO4. Hlavnými výrobcami sú zároveň spoločnosti, ktoré sú zároveň jej hlavnými spotrebiteľmi. V zásade ide o podniky vyrábajúce minerálne hnojivá, napríklad „Ammophos“, „Balakovo Mineral Fertilizers“. Pretože pyrit, ktorý je hlavnou surovinou, je odpadovým výrobkom z podnikov na obohacovanie uránu, jeho dodávateľmi sú továrne na obohacovanie uránu v Talnakhu a Norilsku.

Vo svete sú lídrami vo výrobe H2SO4 Čína a Spojené štáty americké, ktoré ročne vyprodukujú 60 a 30 miliónov ton tejto látky.

Použitie kyseliny sírovej.

Svetový priemysel spotrebuje ročne asi 200 miliónov ton kyseliny sírovej na výrobu mnohých druhov výrobkov. Pokiaľ ide o priemyselné využitie, je na prvom mieste medzi všetkými kyselinami.

1. Výroba hnojív. Hlavným spotrebiteľom kyseliny sírovej (asi 40%) je výroba hnojív. Preto sa v blízkosti továrne vyrábajúce H2SO4 stavajú továrne na výrobu hnojív. Niekedy sú súčasťou toho istého podniku so spoločným výrobným cyklom. Táto výroba používa 100% čistú kyselinu. Na výrobu tony superfosfátu alebo ammofosu, ktoré sa najčastejšie používajú v poľnohospodárstve, je potrebných asi 600 litrov kyseliny sírovej.
2. Čistenie uhľovodíkov. Výroba benzínu, petroleja a minerálnych olejov sa tiež nezaobíde bez kyseliny sírovej. Toto odvetvie tiež spotrebúva asi 30% všetkých H2SO4 vyrobených na svete, ktoré sa v tomto prípade používajú na rafináciu v procese rafinácie ropy. Ošetruje tiež studne počas výroby ropy a zvyšuje oktánové číslo paliva.
3. Metalurgia. Na čistenie sa používa kyselina sírová v metalurgii plech, drôt a všetky druhy obrobkov z hrdze, vodného kameňa, ako aj na zhodnocovanie hliníka pri výrobe farebných kovov. Používa sa na leptanie kovových povrchov pred pokovovaním niklom, chrómom alebo meďou.
4. Chemický priemysel. Pomocou H2SO4 sa vyrába mnoho organických a anorganických zlúčenín: kyselina fosforečná, fluorovodíková a ďalšie, síran hlinitý, ktorý sa používa v celulózovom a papierenskom priemysle. Bez neho nie je možná výroba etylalkoholu, liekov, detergentov, insekticídov a ďalších látok.

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