Efikasne metode prerade sumporovodika u rafinerijama nafte (proizvodnja sumporne kiseline, elementarnog sumpora i dr.). Sumporna kiselina i reakcije s njom

Sumporna kiselina nalazi najširu primenu u nacionalne ekonomije i glavni je proizvod osnovne hemijske industrije. S tim u vezi, kontinuirano se povećava proizvodnja sumporne kiseline. Dakle, ako je 1900. svjetska proizvodnja sumporne kiseline iznosila 4,2 miliona g, onda je 1937. primljeno 18,8 miliona g, a 1960. godine - više od 47 miliona tona.
Trenutno Sovjetski savez proizvodnja sumporne kiseline zauzima drugo mjesto u svijetu. Godine 1960. SSSR je proizveo 5,4 miliona g sumporne kiseline, a 1965. proizvodnja sumporne kiseline u odnosu na 1958. biće udvostručena.
Područja primjene sumporne kiseline su zbog njenih svojstava i niske cijene. Sumporna kiselina je jaka, neisparljiva i postojana kiselina umjerene temperature vrlo slaba oksidirajuća i jaka svojstva uklanjanja vode.

Glavni potrošač sumporne kiseline je proizvodnja mineralnih đubriva - superfosfata i amonijum sulfata. Na primjer, proizvodnja samo jedne tone superfosfata (iz fluorapatita), koji ne sadrži higroskopnu vodu, troši 600 kg 65% sumporne kiseline. Na proizvodnju mineralnih đubriva troši se oko polovine ukupne proizvedene kiseline.
Značajna količina sumporne kiseline se troši u preradi tečnih goriva - za prečišćavanje kerozina, parafina, ulja za podmazivanje od sumpora i nezasićenih jedinjenja, u preradi ugljenog katrana. Koristi se i za prečišćavanje raznih mineralnih ulja i masti.
Sumporna kiselina se široko koristi u raznim organskim sintezama, na primjer, za sulfoniranje organskih spojeva u proizvodnji sulfonskih kiselina, raznih boja i saharina. U tu svrhu koriste se i koncentrirana kiselina i dimljiva kiselina, kao i hlorosulfonska kiselina. Sumporna kiselina se koristi kao sredstvo za uklanjanje vode u reakcijama nitriranja - u proizvodnji nitrobenzena, nitroceluloze, nitroglicerina itd.
Kao nehlapljiva kiselina, sumporna kiselina može istisnuti hlapljive kiseline iz njihovih soli, što se koristi u proizvodnji fluorovodonika i klorovodika, perhlorne kiseline.
Sumporna kiselina se često koristi u preradi (razgradnji) određenih ruda i koncentrata, kao što su titan, cirkonijum, vanadij, a ponekad niobij, litijum i neki drugi metali. Budući da koncentrirana sumporna kiselina prilično ključa visoke temperature i praktički nema efekta na liveno gvožđe i čelik, ova razgradnja se može sasvim potpuno izvesti korišćenjem jeftine opreme napravljene od ovih materijala.
Razrijeđena vruća sumporna kiselina dobro otapa metalne okside, a koristi se za tzv. jetkanje metala - njihovo čišćenje< особенно железа, от окислов.
Sumporna kiselina je dobro sredstvo za sušenje i ima široku primjenu u laboratorijama i industriji u tu svrhu. Preostala vlažnost pri upotrebi 95% sumporne kiseline jednaka je 0,003 mg vodene pare na 1 litar osušenog gasa.

Kiseline su hemijska jedinjenja koja se sastoje od atoma vodonika i kiselih ostataka, na primer, SO4, SO3, PO4, itd. One su neorganske i organske. Prvi uključuju hlorovodoničnu, fosfornu, sulfidnu, azotnu, sumpornu kiselinu. Do drugog - sirćetna, palmitinska, mravlja, stearinska itd.

Šta je sumporna kiselina

Ova kiselina se sastoji od dva atoma vodika i kiselinskog ostatka SO4. Ima formulu H2SO4.

Sumporna kiselina ili, kako se još naziva, sulfat, odnosi se na anorganske dvobazne kiseline koje sadrže kisik. Ova tvar se smatra jednom od najagresivnijih i kemijski aktivnih. U većini kemijskih reakcija djeluje kao oksidant. Ova kiselina se može koristiti u koncentrovanom ili razblaženom obliku, u ova dva slučaja ima malo drugačija hemijska svojstva.

Physical Properties

Sumporna kiselina u normalnim uslovima ima tečno stanje, njena tačka ključanja je približno 279,6 stepeni Celzijusa, tačka smrzavanja kada se pretvori u čvrste kristale je oko -10 stepeni za sto procenata i oko -20 za 95 procenata.

Čista 100% sulfatna kiselina je uljasta tečna tvar bez mirisa i boje, koja ima skoro dvostruko veću gustinu od vode - 1840 kg/m3.

Hemijska svojstva sulfatne kiseline

Sumporna kiselina reagira s metalima, njihovim oksidima, hidroksidima i solima. Razrijeđen vodom u različitim omjerima, može se ponašati različito, pa pogledajmo pobliže svojstva koncentrirane i slabe otopine sumporne kiseline zasebno.

koncentrovanog rastvora sumporne kiseline

Koncentrovanom otopinom smatra se otopina koja sadrži od 90 posto sulfatne kiseline. Takva otopina sumporne kiseline može reagirati čak i s neaktivnim metalima, kao i s nemetalima, hidroksidima, oksidima, solima. Svojstva takvog rastvora sulfatne kiseline su slična onima koncentrovane nitratne kiseline.

Interakcija sa metalima

Tokom hemijske reakcije koncentrovanog rastvora sulfatne kiseline sa metalima koji se nalaze desno od vodonika u elektrohemijskom nizu napona metala (tj. sa ne najaktivnijim), nastaju sledeće supstance: sulfat metala sa kojim se dolazi do interakcije vode i sumpor-dioksida. Među metale, kao rezultat interakcije sa kojima nastaju navedene supstance, spadaju bakar (kuprum), živa, bizmut, srebro (argentum), platina i zlato (aurum).

Interakcija sa neaktivnim metalima

S metalima koji su lijevo od vodonika u nizu napona, koncentrirana sumporna kiselina se ponaša malo drugačije. Kao rezultat takve kemijske reakcije nastaju sljedeće tvari: sulfat određenog metala, sumporovodik ili čisti sumpor i voda. Metali sa kojima se ovakva reakcija odvija su i gvožđe (ferum), magnezijum, mangan, berilijum, litijum, barijum, kalcijum i svi ostali koji su u nizu napona levo od vodonika, osim aluminijuma, hroma, nikl i titan - s njima koncentrirana sulfatna kiselina ne reagira.

Interakcija sa nemetalima

Ova tvar je jako oksidacijsko sredstvo, stoga je u stanju sudjelovati u redoks kemijskim reakcijama s nemetalima, kao što su, na primjer, ugljik (ugljik) i sumpor. Kao rezultat takvih reakcija, voda se nužno oslobađa. Kada se ova tvar doda ugljiku, također se oslobađaju ugljični dioksid i sumpor dioksid. A ako dodate kiselinu u sumpor, dobijate samo sumpor dioksid i vodu. U takvoj hemijskoj reakciji, sulfatna kiselina igra ulogu oksidacionog sredstva.

Interakcija sa organskim supstancama

Karbonizacija se može razlikovati među reakcijama sumporne kiseline s organskim tvarima. Takav proces nastaje kada se određena supstanca sudari sa papirom, šećerom, vlaknima, drvetom itd. U tom slučaju se u svakom slučaju oslobađa ugljik. Ugljik koji nastaje tokom reakcije može djelomično stupiti u interakciju sa sumpornom kiselinom u višku. Fotografija prikazuje reakciju šećera s otopinom sulfatne kiseline srednje koncentracije.

Reakcije sa solima

Takođe, koncentrovani rastvor H2SO4 reaguje sa suvim solima. U tom slučaju dolazi do standardne reakcije izmjene u kojoj nastaje metalni sulfat koji je bio prisutan u strukturi soli i kiselina sa ostatkom koji je bio u sastavu soli. Međutim, koncentrirana sumporna kiselina ne reagira s otopinama soli.

Interakcija sa drugim supstancama

Također, ova tvar može reagirati s oksidima metala i njihovim hidroksidima, u tim slučajevima dolazi do reakcija izmjene, u prvom se oslobađa metalni sulfat i voda, u drugom - isto.

Hemijska svojstva slabe otopine sulfatne kiseline

Razrijeđena sumporna kiselina reagira s mnogim tvarima i ima ista svojstva kao i sve kiseline. On, za razliku od koncentriranog, stupa u interakciju samo s aktivnim metalima, odnosno onima koji se nalaze lijevo od vodika u nizu napona. U ovom slučaju dolazi do iste reakcije supstitucije, kao iu slučaju bilo koje kiseline. Ovo oslobađa vodonik. Također, takva otopina kiseline stupa u interakciju s otopinama soli, zbog čega dolazi do reakcije izmjene, o kojoj je već bilo riječi, s oksidima - baš kao koncentriranim, s hidroksidima - također istim. Osim običnih sulfata, postoje i hidrosulfati, koji su produkt interakcije hidroksida i sumporne kiseline.

Kako znati da li otopina sadrži sumpornu kiselinu ili sulfate

Da bi se utvrdilo jesu li ove tvari prisutne u otopini, koristi se posebna kvalitativna reakcija za sulfatne ione, koja vam omogućava da saznate. Sastoji se od dodavanja barija ili njegovih spojeva u otopinu. Kao rezultat, može se formirati talog bijele boje(barijum sulfat), što ukazuje na prisustvo sulfata ili sumporne kiseline.

Kako se proizvodi sumporna kiselina?

Najčešći način industrijske proizvodnje ove supstance je ekstrakcija iz željeznog pirita. Ovaj proces se odvija u tri faze, od kojih se u svakoj odvija određena hemijska reakcija. Hajde da ih razmotrimo. Najprije se piritu dodaje kisik, što rezultira stvaranjem ferum-oksida i sumpor-dioksida, koji se koristi za dalje reakcije. Ova interakcija se dešava na visokoj temperaturi. Nakon toga slijedi korak u kojem se dodavanjem kisika u prisustvu katalizatora, a to je vanadijev oksid, dobiva sumpor trioksid. Sada, u posljednjoj fazi, u nastalu tvar se dodaje voda i dobije se sulfatna kiselina. Ovo je najčešći postupak za industrijsku ekstrakciju sulfatne kiseline, najčešće se koristi jer je pirit najpristupačnija sirovina pogodna za sintezu tvari opisane u ovom članku. Sumporna kiselina dobivena takvim postupkom koristi se u raznim industrijama - kako u kemijskoj industriji tako i u mnogim drugim, na primjer, u preradi nafte, preradi rude itd. Često se koristi i u tehnologiji proizvodnje mnogih sintetičkih vlakana.

Danas se sumporna kiselina proizvodi uglavnom na dvije industrijske metode: kontaktnom i azotnom. Kontaktna metoda je progresivnija i u Rusiji se više koristi od azotne metode, odnosno metode tornja.

Proizvodnja sumporne kiseline počinje sagorijevanjem sumpornih sirovina, na primjer, u posebnim pećima za pirit dobiva se takozvani plin za pečenje koji sadrži oko 9% sumpor-dioksida. Ova faza je ista za kontaktne i azotne metode.

Zatim je potrebno oksidirati nastali sumporni anhidrid u sumporni anhidrid. Međutim, prvo se mora očistiti od niza nečistoća koje ometaju daljnji proces. Plin za pečenje se čisti od prašine u elektrofilterima ili u ciklonskim aparatima, a zatim se dovodi u uređaj koji sadrži čvrste kontaktne mase, gdje se sumpordioksid SO 2 oksidira u sumporni anhidrid SO 3 .

Ova egzotermna reakcija je reverzibilna - povećanje temperature dovodi do razgradnje formiranog sumpornog anhidrida. S druge strane, kako temperatura opada, brzina direktne reakcije je vrlo niska. Zbog toga se temperatura u kontaktnom aparatu održava unutar 480°C podešavanjem brzine prolaska gasne mešavine.

U budućnosti, kontaktnom metodom, nastaje spajanjem sumpornog anhidrida s vodom.

Azotna metoda se odlikuje činjenicom da je oksidirana.Proizvodnju sumporne kiseline ovom metodom pokreće stvaranje sumporne kiseline tokom interakcije iz plina prženja sa vodom. Nadalje, nastala sumporna kiselina se oksidira dušičnom kiselinom, što dovodi do stvaranja dušikovog monoksida i sumporne kiseline.

Ova reakcijska smjesa se dovodi u poseban toranj. Istovremeno, podešavanjem protoka gasa obezbeđuje se da mešavina gasa koja ulazi u apsorpcionu kulu sadrži azot-dioksid i monoksid u odnosu 1:1, što je neophodno za dobijanje azotnog anhidrida.

Konačno, interakcijom sumporne kiseline i azotnog anhidrida nastaje NOHSO 4 - nitrozilsulfurna kiselina.

Rezultirajuća nitrozilsulfurna kiselina se dovodi u proizvodni toranj, gdje, razlažući se s vodom, oslobađa dušikov anhidrid:

2NOHSO 4 + H 2 O \u003d N 2 O 3 + 2H 2 SO 4,

koji oksidira sumpornu kiselinu nastalu u tornju.

Dušikov oksid koji se oslobađa kao rezultat reakcije vraća se u oksidacioni toranj i ulazi u novi ciklus.

Trenutno se u Rusiji sumporna kiselina proizvodi uglavnom kontaktnom metodom. Nitrozna metoda se rijetko koristi.

Upotreba sumporne kiseline je vrlo široka i raznolika.

Najviše ide za proizvodnju hemijskih vlakana i mineralnih đubriva, neophodno je u proizvodnji lekova i boja. Uz pomoć sumporne kiseline dobijaju se etilni i drugi alkoholi, deterdženti i pesticidi.

Njegova rješenja koriste se u tekstilnoj i prehrambenoj industriji, u procesima nitriranja i za proizvodnju sumporne akumulatorske kiseline, koja se koristi kao elektrolit za ulijevanje u olovne baterije koje se široko koriste u transportu.

Sumporna kiselina (H2SO4) je jedna od najkaustičnijih kiselina i opasnih reagensa, poznato čoveku posebno u koncentrisanom obliku. Hemijski čista sumporna kiselina je teška toksična tečnost uljne konzistencije, bez mirisa i boje. Dobiva se oksidacijom sumpor-dioksida (SO2) kontaktnom metodom.

Na temperaturi od + 10,5 ° C, sumporna kiselina se pretvara u smrznutu staklastu kristalnu masu, pohlepno, poput spužve, upija vlagu iz okruženje. U industriji i hemiji, sumporna kiselina je jedno od glavnih hemijskih jedinjenja i zauzima vodeću poziciju u proizvodnji u tonama. Zato se sumporna kiselina naziva "krv hemije". Uz pomoć sumporne kiseline dobijaju se đubriva, lekovi, druge kiseline, velika đubriva i još mnogo toga.

Osnovna fizička i hemijska svojstva sumporne kiseline

1. Sumporna kiselina u svom čistom obliku (formula H2SO4), u koncentraciji od 100%, je bezbojna gusta tečnost. Najvažnije svojstvo H2SO4 je njegova visoka higroskopnost - sposobnost uklanjanja vode iz zraka. Ovaj proces je praćen masivnim oslobađanjem toplote.
2. H2SO4 je jaka kiselina.
3. Sumporna kiselina se naziva monohidrat - sadrži 1 mol H2O (vode) na 1 mol SO3. Zbog svojih impresivnih higroskopnih svojstava, koristi se za izdvajanje vlage iz plinova.
4. Tačka ključanja - 330 ° C. U tom slučaju kiselina se razlaže na SO3 i vodu. Gustina - 1,84. Tačka topljenja - 10,3 °C /.
5. Koncentrirana sumporna kiselina je snažno oksidacijsko sredstvo. Da bi se pokrenula redoks reakcija, kiselina se mora zagrijati. Rezultat reakcije je SO2. S+2H2SO4=3SO2+2H2O
6. Ovisno o koncentraciji, sumporna kiselina različito reagira s metalima. U razrijeđenom stanju, sumporna kiselina je sposobna oksidirati sve metale koji su u nizu napona u vodonik. Izuzetak je napravljen kao najotporniji na oksidaciju. Razrijeđena sumporna kiselina reagira sa solima, bazama, amfoternim i bazičnim oksidima. Koncentrirana sumporna kiselina je sposobna da oksidira sve metale u nizu napona, pa tako i srebro.
7. Sumporna kiselina formira dvije vrste soli: kisele (hidrosulfati) i srednje (sulfate)
8. H2SO4 stupa u aktivnu reakciju s organskim tvarima i nemetalima, a neke od njih može pretvoriti u ugalj.
9. Sumporni anhidrit je savršeno rastvorljiv u H2SO4 i u tom slučaju nastaje oleum - rastvor SO3 u sumpornoj kiselini. Izvana izgleda ovako: dimljena sumporna kiselina, oslobađajući sumporni anhidrit.
10. Sumporna kiselina u vodenim rastvorima je jaka dvobazna kiselina, a kada se doda u vodu, oslobađa se ogromna količina toplote. Prilikom pripreme razrijeđenih otopina H2SO4 iz koncentriranih, potrebno je u vodu u malom mlazu dodati težu kiselinu, a ne obrnuto. To se radi kako bi se izbjeglo kipuće vode i prskanje kiseline.

Koncentrovane i razrijeđene sumporne kiseline

Koncentrirane otopine sumporne kiseline uključuju otopine od 40%, sposobne otopiti srebro ili paladij.

Razrijeđena sumporna kiselina uključuje otopine čija je koncentracija manja od 40%. Ovo nisu tako aktivna rješenja, ali mogu reagirati s mesingom i bakrom.

Dobivanje sumporne kiseline

Proizvodnja sumporne kiseline u industrijskim razmerama pokrenuta je u 15. veku, ali se tada zvala "vitriol". Ako je ranije čovječanstvo konzumiralo samo nekoliko desetina litara sumporne kiseline, onda u savremeni svet računica ide na milione tona godišnje.

Proizvodnja sumporne kiseline odvija se industrijski, a postoje tri:

1. kontakt metoda.
2. azotna metoda
3. Druge metode

Razgovarajmo detaljno o svakom od njih.

kontaktna metoda proizvodnje

Kontaktni način proizvodnje je najčešći, a obavlja sljedeće zadatke:

• Ispada proizvod koji zadovoljava potrebe maksimalnog broja potrošača.
• Tokom proizvodnje smanjuje se šteta po životnu sredinu.

U kontaktnoj metodi kao sirovine koriste se sljedeće tvari:

• pirit (sumporni pirit);
• sumpor;
• vanadijev oksid (ova tvar uzrokuje ulogu katalizatora);
• hidrogen sulfid;
• sulfidi raznih metala.

Prije početka proizvodnog procesa, sirovine se unaprijed pripremaju. Za početak, u posebnim postrojenjima za drobljenje, pirit se podvrgava mljevenju, što omogućava, zbog povećanja površine kontakta aktivnih tvari, da se ubrza reakcija. Pirit se podvrgava prečišćavanju: spušta se u velike posude s vodom, pri čemu otpadne stijene i sve vrste nečistoća isplivaju na površinu. Oni se uklanjaju na kraju procesa.

Proizvodni dio je podijeljen u nekoliko faza:

1. Nakon drobljenja, pirit se čisti i šalje u peć - gdje se peče na temperaturama do 800°C. Prema principu protivtoka, zrak se dovodi u komoru odozdo, čime se osigurava da je pirit u suspendiranom stanju. Danas ovaj proces traje nekoliko sekundi, ali ranije je trebalo nekoliko sati da se aktivira. Tokom procesa prženja nastaje otpad u obliku željeznog oksida, koji se uklanja i potom prenosi u preduzeća metalurške industrije. Tokom pečenja oslobađaju se vodena para, gasovi O2 i SO2. Kada se završi pročišćavanje od vodene pare i najmanjih nečistoća, dobijaju se čisti sumporov oksid i kiseonik.
2. U drugoj fazi, egzotermna reakcija se odvija pod pritiskom pomoću vanadij katalizatora. Početak reakcije počinje kada temperatura dostigne 420 °C, ali se može povećati na 550 °C kako bi se povećala efikasnost. U toku reakcije dolazi do katalitičke oksidacije i SO2 postaje SO.
3. Suština treće faze proizvodnje je sljedeća: apsorpcija SO3 u apsorpcionom tornju, pri čemu se formira oleum H2SO4. U ovom obliku, H2SO4 se sipa u posebne posude (ne reaguje sa čelikom) i spreman je da izađe u susret krajnjem korisniku.

Tokom proizvodnje, kao što smo već rekli, stvara se mnogo toplotne energije koja se koristi za potrebe grijanja. Mnoga postrojenja za proizvodnju sumporne kiseline ugrađuju parne turbine koje koriste izduvnu paru za proizvodnju dodatne električne energije.

Azotni proces za proizvodnju sumporne kiseline

Unatoč prednostima kontaktnog načina proizvodnje, koji proizvodi koncentriraniju i čistiju sumpornu kiselinu i oleum, dosta H2SO4 se proizvodi azotnom metodom. Posebno u postrojenjima superfosfata.

Za proizvodnju H2SO4 sumpor-dioksid djeluje kao početna supstanca, kako u kontaktnoj tako iu azotnoj metodi. Dobiva se posebno za ove svrhe spaljivanjem sumpora ili prženjem sumpornih metala.

Pretvaranje sumpor-dioksida u sumpornu kiselinu sastoji se od oksidacije sumpor-dioksida i dodavanja vode. Formula izgleda ovako:
SO2 + 1|2 O2 + H2O = H2SO4

Ali sumpor dioksid ne reagira izravno s kisikom, stoga se azotnom metodom oksidacija sumpor dioksida provodi pomoću dušikovih oksida. Viši oksidi dušika (govorimo o dušikovom dioksidu NO2, dušikovom trioksidu NO3) se u ovom procesu redukuju u dušikov oksid NO, koji se potom ponovo oksidira kisikom do viših oksida.

Proizvodnja sumporne kiseline azotnom metodom tehnički je formalizirana na dva načina:

• komora.
• Toranj.

Nitrozna metoda ima niz prednosti i nedostataka.

Nedostaci azotne metode:

• Ispada 75% sumporne kiseline.
• Kvalitet proizvoda je nizak.
• Nepotpun povratak dušikovih oksida (dodatak HNO3). Njihove emisije su štetne.
• Kiselina sadrži željezo, dušikove okside i druge nečistoće.

Prednosti azotne metode:

• Trošak procesa je niži.
• Mogućnost obrade SO2 na 100%.
• Jednostavnost dizajna hardvera.

Glavne ruske fabrike sumporne kiseline

Godišnja proizvodnja H2SO4 u našoj zemlji izračunata je šestocifrenim - oko 10 miliona tona. Vodeći proizvođači sumporne kiseline u Rusiji su kompanije koje su pored toga i njeni glavni potrošači. Riječ je o preduzećima čija je djelatnost proizvodnja mineralnih đubriva. Na primjer, "Balakovo mineralna đubriva", "Ammophos".

Na Krimu, u Armjansku, na toj teritoriji posluje najveći proizvođač titan dioksida istočne Evrope Krimski titan. Osim toga, fabrika se bavi proizvodnjom sumporne kiseline, mineralnih đubriva, željeznog sulfata itd.

sumporna kiselina razne vrste proizvode mnoge fabrike. Na primjer, akumulatorsku sumpornu kiselinu proizvode: Karabashmed, FKP Biysk Oleum Plant, Svyatogor, Slavia, Severkhimprom, itd.

Oleum proizvode UCC Shchekinoazot, FKP Biysk Oleum Plant, Ural Mining and Metalurgical Company, Kirishinefteorgsintez Production Association, itd.

Sumpornu kiselinu visoke čistoće proizvodi UCC Shchekinoazot, Component-Reaktiv.

Istrošena sumporna kiselina se može kupiti u pogonima ZSS, HaloPolymer Kirovo-Čepetsk.

Komercijalni proizvođači sumporne kiseline su Promsintez, Khiprom, Svyatogor, Apatit, Karabashmed, Slavia, Lukoil-Permnefteorgsintez, Čeljabinska fabrika cinka, Electrocink itd.

Zbog činjenice da je pirit glavna sirovina u proizvodnji H2SO4, a to je otpad preduzeća za obogaćivanje, njegovi dobavljači su postrojenja za obogaćivanje Norilsk i Talnakh.

Vodeće svjetske pozicije u proizvodnji H2SO4 zauzimaju SAD i Kina, na koje otpada 30 miliona tona, odnosno 60 miliona tona.

Obim sumporne kiseline

U svijetu se godišnje potroši oko 200 miliona tona H2SO4, od čega se proizvodi širok spektar proizvoda. Sumporna kiselina s pravom drži palmu među ostalim kiselinama u industrijskoj upotrebi.

Kao što već znate, sumporna kiselina je jedan od najvažnijih proizvoda hemijske industrije, pa je opseg sumporne kiseline prilično širok. Glavne upotrebe H2SO4 su sljedeće:

• Sumporna kiselina se u velikim količinama koristi za proizvodnju mineralnih đubriva, a zauzima oko 40% ukupne tonaže. Zbog toga se pored tvornica đubriva grade postrojenja za proizvodnju H2SO4. To su amonijum sulfat, superfosfat itd. U njihovoj proizvodnji, sumporna kiselina se uzima u čistom obliku (100% koncentracija). Za proizvodnju tone amofosa ili superfosfata bit će potrebno 600 litara H2SO4. Ova đubriva se uglavnom koriste u poljoprivredi.
• H2SO4 se koristi za pravljenje eksploziva.
• Prečišćavanje naftnih derivata. Za dobivanje kerozina, benzina, mineralnih ulja potrebno je pročišćavanje ugljikovodika, što se događa upotrebom sumporne kiseline. U procesu prerade nafte za prečišćavanje ugljovodonika, ova industrija „odnosi“ čak 30% svjetske tonaže H2SO4. Osim toga, oktanski broj goriva se povećava sumpornom kiselinom i bušotine se tretiraju tokom proizvodnje nafte.
• u metalurškoj industriji. Sumporna kiselina se koristi u metalurgiji za uklanjanje kamenca i rđe sa žice, lima, kao i za redukciju aluminijuma u proizvodnji obojenih metala. Prije premazivanja metalnih površina bakrom, hromom ili niklom, površina se nagriza sumpornom kiselinom.
• U proizvodnji lijekova.
• u proizvodnji boja.
• u hemijskoj industriji. H2SO4 se koristi u proizvodnji deterdženata, etil deterdženta, insekticida itd., a ovi procesi su nemogući bez njega.
• Za dobivanje drugih poznatih kiselina, organskih i neorganskih spojeva koji se koriste u industrijske svrhe.

Soli sumporne kiseline i njihova upotreba

Najvažnije soli sumporne kiseline su:

• Glauberova so Na2SO4 10H2O (kristalni natrijum sulfat). Opseg njegove primjene je prilično širok: proizvodnja stakla, sode, u veterini i medicini.
• Barijum sulfat BaSO4 se koristi u proizvodnji gume, papira, bele mineralne boje. Osim toga, nezamjenjiv je u medicini za fluoroskopiju želuca. Od njega se pravi "barijumska kaša" za ovu proceduru.
• Kalcijum sulfat CaSO4. U prirodi se može naći u obliku gipsa CaSO4 2H2O i anhidrita CaSO4. Gips CaSO4 2H2O i kalcijum sulfat se koriste u medicini i građevinarstvu. Kod gipsa, kada se zagrije na temperaturu od 150 - 170 ° C, dolazi do djelomične dehidracije, uslijed čega se dobiva izgorjeli gips, kod nas poznat kao alabaster. Gnječenjem alabastera vodom do konzistencije tijesta, masa se brzo stvrdne i pretvara u neku vrstu kamena. Upravo se ovo svojstvo alabastera aktivno koristi u građevinskim radovima: od njega se izrađuju odljevci i kalupi. U malterskim radovima, alabaster je nezamjenjiv kao vezivo. Pacijentima traumatskih odjela daju se posebni fiksirajući čvrsti zavoji - izrađeni su na bazi alabastera.
• Gvozdeni vitriol FeSO4 7H2O koristi se za pripremu mastila, impregnaciju drveta, a takođe i u poljoprivrednim delatnostima za uništavanje štetočina.
• Stipsa KCr(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O i dr. koriste se u proizvodnji boja i kožnoj industriji (štavljenje).
• Mnogi od vas poznaju bakar sulfat CuSO4 5H2O iz prve ruke. Aktivan je pomoćnik u poljoprivredi u borbi protiv biljnih bolesti i štetočina - vodeni rastvor CuSO4 5H2O koristi se za kiseljenje zrna i prskanje biljaka. Koristi se i za pripremu nekih mineralnih boja. I u svakodnevnom životu koristi se za uklanjanje plijesni sa zidova.
• Aluminijum sulfat - koristi se u industriji celuloze i papira.

Sumporna kiselina u razrijeđenom obliku koristi se kao elektrolit u olovnim baterijama. Osim toga, koristi se za proizvodnju deterdženata i gnojiva. Ali u većini slučajeva dolazi u obliku oleuma - ovo je otopina SO3 u H2SO4 (mogu se naći i druge formule oleuma).

Nevjerovatna činjenica! Oleum je reaktivniji od koncentrirane sumporne kiseline, ali unatoč tome ne reagira sa čelikom! Iz tog razloga je lakši za transport od same sumporne kiseline.

Sfera upotrebe "kraljice kiselina" je zaista velika i teško je reći o svim načinima na koje se koristi u industriji. Koristi se i kao emulgator u prehrambenoj industriji, za tretman vode, u sintezi eksploziva i u mnoge druge svrhe.

Istorijat sumporne kiseline

Ko od nas nikada nije čuo za plavi vitriol? Dakle, proučavan je u antici, au nekim radovima s početka nove ere, naučnici su raspravljali o poreklu vitriola i njihovim svojstvima. Vitriol je proučavao grčki liječnik Dioscorides, rimski istraživač prirode Plinije Stariji, a u svojim spisima pisali su o eksperimentima koji su u toku. U medicinske svrhe, drevni iscjelitelj Ibn Sina koristio je razne supstance vitriola. Kako je vitriol korišćen u metalurgiji, rečeno je u delima alhemičara Ancient Greece Zosima iz Panopolja.

Prvi način za dobivanje sumporne kiseline je proces zagrijavanja kalijevog stipse, a o tome postoje podaci u alhemijskoj literaturi XIII vijeka. U to vrijeme alhemičarima nije bio poznat sastav stipse i suština procesa, ali su se već u 15. vijeku počeli svrsishodno baviti hemijskom sintezom sumporne kiseline. Proces je bio sljedeći: alhemičari su tretirali mješavinu sumpora i antimona (III) sulfida Sb2S3 zagrijavanjem sa dušičnom kiselinom.

U srednjem vijeku u Evropi, sumporna kiselina se zvala "vitriol ulje", ali je tada naziv promijenjen u vitriol.

U 17. veku Johann Glauber je dobio sumpornu kiselinu sagorevanjem kalijum nitrata i prirodnog sumpora u prisustvu vodene pare. Kao rezultat oksidacije sumpora nitratom, dobiven je sumporov oksid, koji je reagirao s vodenom parom, a kao rezultat je dobivena uljasta tekućina. Bilo je to ulje vitriola, a ovaj naziv za sumpornu kiselinu postoji do danas.

Farmaceut iz Londona, Ward Joshua, koristio je ovu reakciju za industrijsku proizvodnju sumporne kiseline tridesetih godina 18. stoljeća, ali je u srednjem vijeku njena potrošnja bila ograničena na nekoliko desetina kilograma. Opseg upotrebe bio je uzak: za alhemijske eksperimente, prečišćavanje plemenitih metala i u farmaceutskoj delatnosti. Koncentrirana sumporna kiselina se u malim količinama koristila u proizvodnji specijalnih šibica koje su sadržavale bertolet so.

U Rusiji se vitriol pojavio tek u 17. veku.

U Birminghamu, Engleska, John Roebuck je 1746. prilagodio gornju metodu za proizvodnju sumporne kiseline i pokrenuo proizvodnju. Istovremeno je koristio jake velike komore obložene olovom, koje su bile jeftinije od staklenih kontejnera.

U industriji se ova metoda zadržala skoro 200 godina, a u komorama se dobija 65% sumporne kiseline.

Nakon nekog vremena, engleski Glover i francuski hemičar Gay-Lussac poboljšali su sam proces, a sumporna kiselina je počela da se dobija sa koncentracijom od 78%. Ali takva kiselina nije bila prikladna za proizvodnju, na primjer, boja.

Početkom 19. stoljeća otkrivene su nove metode za oksidaciju sumpor-dioksida u sumporni anhidrid.

U početku se to radilo pomoću dušikovih oksida, a zatim je platina korištena kao katalizator. Ove dvije metode oksidacije sumpor-dioksida su dodatno poboljšane. Oksidacija sumpor-dioksida na platini i drugim katalizatorima postala je poznata kao kontaktna metoda. A oksidacija ovog plina dušikovim oksidima nazvana je azotna metoda za proizvodnju sumporne kiseline.

Tek 1831. godine britanski trgovac octenom kiselinom Peregrine Philips patentirao je ekonomičan proces za proizvodnju sumpor-oksida (VI) i koncentrovane sumporne kiseline, a upravo je on taj koji je danas u svijetu poznat kao kontaktna metoda za njegovo dobivanje.

Proizvodnja superfosfata počela je 1864.

Osamdesetih godina devetnaestog veka u Evropi je proizvodnja sumporne kiseline dostigla 1 milion tona. Glavni proizvođači su bili Njemačka i Engleska, koje su proizvodile 72% ukupne količine sumporne kiseline u svijetu.

Transport sumporne kiseline je radno intenzivan i odgovoran poduhvat.

Sumporna kiselina spada u klasu opasnih hemikalija i u kontaktu sa kožom izaziva teške opekotine. Osim toga, može izazvati hemijsko trovanje osobe. Ako se prilikom transporta ne poštuju određena pravila, tada sumporna kiselina, zbog svoje eksplozivne prirode, može nanijeti veliku štetu kako ljudima tako i okolišu.

Sumpornoj kiselini je dodijeljena klasa opasnosti 8 i transport moraju obavljati posebno obučeni i obučeni stručnjaci. Važan uslov za isporuku sumporne kiseline je poštivanje posebno izrađenih Pravila za prevoz opasnih materija.

Drumski prevoz se obavlja po sledećim pravilima:

1. Za transport se izrađuju posebni kontejneri od posebne legure čelika koja ne reagira sa sumpornom kiselinom ili titanom. Takve posude ne oksidiraju. Opasna sumporna kiselina se transportuje u specijalnim hemijskim rezervoarima za sumpornu kiselinu. Razlikuju se po dizajnu i odabiru se tijekom transporta ovisno o vrsti sumporne kiseline.
2. Prilikom transporta dimljene kiseline uzimaju se specijalizovani izotermni rezervoari-termoze u kojima se čuvaju hemijska svojstva kiselina se održava na potrebnoj temperaturi.
3. Ako se transportuje obična kiselina, odabire se rezervoar za sumpornu kiselinu.
4. Transport sumporne kiseline drumskim putem, kao što je dima, bezvodna, koncentrovana, za akumulatore, rukavice, vrši se u posebnim kontejnerima: cisternama, bačvama, kontejnerima.
5. Prevoz opasnih materija mogu obavljati samo vozači koji u rukama imaju ADR sertifikat.
6. Vrijeme putovanja nema ograničenja, jer je tokom transporta potrebno striktno pridržavati se dozvoljene brzine.
7. Tokom transporta gradi se posebna ruta, koja treba da ide, zaobilazeći gužve i proizvodne pogone.
8. Transport mora imati posebne oznake i znakove opasnosti.

Opasna svojstva sumporne kiseline za ljude

Sumporna kiselina predstavlja povećanu opasnost za ljudski organizam. Njegovo toksično djelovanje nastaje ne samo direktnim kontaktom s kožom, već i udisanjem njegovih para, kada se oslobađa sumpor dioksid. Opasnost se odnosi na:

• respiratornog sistema;
• Integuments;
• Sluzokože.

Opijenost tijela može biti pojačana arsenom, koji je često dio sumporne kiseline.

Bitan! Kao što znate, kada kiselina dođe u dodir s kožom, nastaju teške opekotine. Ništa manje opasno je trovanje parama sumporne kiseline. Sigurna doza sumporne kiseline u zraku je samo 0,3 mg po 1 kvadratnom metru.

Ako sumporna kiselina dospije na sluznicu ili kožu, nastaje jaka opekotina koja ne zacjeljuje dobro. Ako je opekotina impresivnih razmjera, žrtva razvija bolest opekotina, koja može dovesti do smrti ako se kvalificirana medicinska pomoć ne pruži na vrijeme.

Bitan! Za odraslu osobu smrtonosna doza sumporne kiseline je samo 0,18 cm po 1 litru.

Naravno, problematično je "na sebi doživjeti" toksični učinak kiseline u običnom životu. Najčešće, trovanje kiselinom nastaje zbog zanemarivanja industrijske sigurnosti pri radu s otopinom.

Do masovnog trovanja parama sumporne kiseline može doći zbog tehničkih problema u proizvodnji ili nemara, te dolazi do masovnog ispuštanja u atmosferu. Da biste spriječili ovakve situacije, posebne usluge, čiji je zadatak da kontroliše funkcionisanje proizvodnje, gde se koristi opasna kiselina.

Koji su simptomi intoksikacije sumpornom kiselinom?

Ako je kiselina progutana:

• Bol u predelu organa za varenje.
• Mučnina i povraćanje.
• Kršenje stolice, kao posljedica teških crijevnih poremećaja.
• Snažno lučenje pljuvačke.
• Zbog toksičnog djelovanja na bubrege, urin postaje crvenkast.
• Oticanje larinksa i grla. Javljaju se piskanje, promuklost. To može dovesti do smrti od gušenja.
• Na desnima se pojavljuju smeđe mrlje.
• Koža postaje plava.

Uz opekotinu kože, mogu postojati sve komplikacije svojstvene bolesti opekotina.

Prilikom trovanja u paru, uočava se sljedeća slika:

• Opekotina sluzokože očiju.
• Krvarenje iz nosa.
• Opekotine sluzokože respiratornog trakta. U tom slučaju žrtva doživljava jak bol.
• Oticanje larinksa sa simptomima gušenja (nedostatak kiseonika, koža postaje plava).
• Ako je trovanje teško, može doći do mučnine i povraćanja.

Važno je znati! Trovanje kiselinom nakon gutanja mnogo je opasnije od intoksikacije udisanjem para.

Prva pomoć i terapijski postupci kod oštećenja sumpornom kiselinom

U kontaktu sa sumpornom kiselinom postupite na sljedeći način:

• Prvo pozovite hitnu pomoć. Ako je tečnost ušla unutra, uradite ispiranje želuca toplom vodom. Nakon toga, u malim gutljajima morat ćete popiti 100 grama suncokreta ili maslinovo ulje. Osim toga, trebalo bi da progutate komad leda, popijete mlijeko ili spaljeni magnezijum. To se mora učiniti kako bi se smanjila koncentracija sumporne kiseline i olakšalo ljudsko stanje.
• Ako kiselina dospije u oči, isperite ih tekućom vodom, a zatim nakapajte otopinom dikaina i novokaina.
• Ako kiselina dospije na kožu, opečeno područje treba dobro oprati pod mlazom vode i previti sodom. Ispirite oko 10-15 minuta.
• U slučaju trovanja parom, morate otići na Svježi zrak, a takođe isprati, koliko je to moguće, zahvaćenu sluzokožu vodom.

U bolničkom okruženju liječenje će ovisiti o površini opekotine i stupnju trovanja. Anestezija se provodi samo novokainom. Kako bi se izbjegao razvoj infekcije u zahvaćenom području, za pacijenta se odabire tijek antibiotske terapije.

Kod želučanog krvarenja ubrizgava se plazma ili transfuzija krvi. Izvor krvarenja može se ukloniti kirurški.

1. Sumporna kiselina u svom čistom 100% obliku nalazi se u prirodi. Na primjer, u Italiji, na Siciliji u Mrtvom moru, možete vidjeti jedinstveni fenomen - sumporna kiselina curi sa dna! I evo šta se dešava: pirit iz zemljine kore služi u ovom slučaju kao sirovina za njegovo formiranje. Ovo mjesto nazivaju i Jezerom smrti, a čak se i insekti boje da dolete do njega!
2. Nakon velikih vulkanskih erupcija, kapi sumporne kiseline se često mogu naći u zemljinoj atmosferi, a u takvim slučajevima "krivac" može donijeti negativne posljedice po okolinu i izazvati ozbiljne klimatske promjene.
3. Sumporna kiselina je aktivni apsorber vode, pa se koristi kao sušač gasa. U stara vremena, kako bi se spriječilo zamagljivanje prozora u sobama, ova kiselina se sipala u tegle i stavljala između prozorskih otvora.
4. Sumporna kiselina je glavni uzrok padavina kisela kiša. glavni razlog Kisela kiša je zagađenje zraka sumpor-dioksidom, a kada se otopi u vodi, stvara sumpornu kiselinu. Zauzvrat, sumpor dioksid se emituje kada se sagore fosilna goriva. U kiselim kišama proučavan za poslednjih godina, povećan je sadržaj dušične kiseline. Razlog za ovaj fenomen je smanjenje emisije sumpor dioksida. Uprkos ovoj činjenici, sumporna kiselina ostaje glavni uzrok kiselih kiša.

Nudimo vam video izbor zanimljivih eksperimenata sa sumpornom kiselinom.

Razmotrimo reakciju sumporne kiseline kada se ulije u šećer. U prvim sekundama ulaska sumporne kiseline u tikvicu sa šećerom, smjesa potamni. Nakon nekoliko sekundi, tvar postaje crna. Sledeće se dešava najzanimljivije. Masa počinje brzo da raste i izlazi iz tikvice. Na izlazu dobivamo ponosnu tvar, sličnu poroznom drvenom uglju, koja 3-4 puta premašuje prvobitni volumen.

Autor videa predlaže poređenje reakcije Coca-Cole sa hlorovodoničnom kiselinom i sumpornom kiselinom. Prilikom miješanja Coca-Cole sa hlorovodoničnom kiselinom ne primjećuju se vizualne promjene, ali kada se pomiješa sa sumpornom kiselinom, Coca-Cola počinje da ključa.

Zanimljiva interakcija može se uočiti kada sumporna kiselina dospije na toaletni papir. Toaletni papir sastoji se od celuloze. Kada kiselina uđe, molekuli celuloze se trenutno razgrađuju uz oslobađanje slobodnog ugljika. Slično ugljenisanje može se uočiti kada kiselina dospije na drvo.

U tikvicu sa koncentrovanom kiselinom dodajem mali komadić kalijuma. U prvoj sekundi se oslobađa dim, nakon čega se metal odmah rasplamsa, zasvijetli i eksplodira, sijekući se na komade.

U sljedećem eksperimentu, kada sumporna kiselina pogodi šibicu, ona se rasplamsa. U drugom dijelu eksperimenta, aluminijska folija je uronjena u aceton i unutra šibica. Dolazi do trenutnog zagrijavanja folije sa otpuštanjem veliki iznos dima i njegovog potpunog rastvaranja.

Zanimljiv efekat se primećuje prilikom dodavanja soda bikarbona u sumpornu kiselinu. Soda se odmah pretvara u žuta. Reakcija se odvija brzim ključanjem i povećanjem volumena.

Kategorično ne savjetujemo da sve gore navedene eksperimente provodite kod kuće. Sumporna kiselina je vrlo korozivna i toksična supstanca. Takvi eksperimenti moraju se provoditi u posebnim prostorijama koje su opremljene prisilnom ventilacijom. Plinovi koji se oslobađaju u reakcijama sa sumpornom kiselinom su vrlo toksični i mogu uzrokovati oštećenje respiratornog trakta i otrovati tijelo. Osim toga, takvi eksperimenti se provode u osobnoj zaštitnoj opremi za kožu i dišne ​​organe. Čuvaj se!

To je jedno od najpoznatijih i najrasprostranjenijih hemijskih jedinjenja . To se prvenstveno objašnjava njegovim izraženim svojstvima. Njegova formula je H2SO4. To je dvobazna kiselina sa višim sumporom od +6.

U normalnim uslovima, sumporna kiselina je tečnost bez mirisa i boje sa uljnim svojstvima. Postalo je prilično rašireno u tehnologiji i raznim industrijama.

Na ovog trenutka ova supstanca je jedan od najvažnijih i najčešćih proizvoda hemijske industrije. U prirodi depoziti prirodnog sumpora nisu tako česti, u pravilu se nalaze samo u spojevima s drugim tvarima. Ekstrakcija sumpora iz različitih jedinjenja trenutno se razvija, uključujući i iz raznih industrijski otpad. U nekim slučajevima, čak se i plinovi mogu prilagoditi za proizvodnju sumpora i raznih spojeva s njim.

Svojstva

Sumporna kiselina štetno djeluje na sve, vrlo brzo iz njih izvlači vodu, tako da tkiva i razna jedinjenja počinju da ugljenišu. 100% kiselina je jedna od najjačih, dok jedinjenje ne puši niti uništava

Reaguje sa svim metalima osim olova. U koncentriranom obliku, počinje oksidirati mnoge elemente.

Upotreba sumporne kiseline

Sumporna kiselina se uglavnom koristi u hemijskoj industriji, gdje se na njenoj osnovi proizvodi dušik, uključujući superfosfat, koji se trenutno smatra jednim od najčešćih gnojiva. Godišnje se proizvede do nekoliko miliona tona ove supstance.

U metalurgiji se H2SO4 koristi za provjeru kvaliteta dobijenih proizvoda. Prilikom valjanja čelika može doći do mikropukotina, a da bi se one otkrile, dio se stavlja u olovnu kupku i nagriza 25% otopinom kiseline. Nakon toga, golim okom se mogu vidjeti i najmanje pukotine.

Prije nanošenja galvanizacije na metal, prvo se mora pripremiti - očistiti i odmastiti. Pošto sumporna kiselina reaguje sa metalima, ona otapa najtanji sloj, a sa njom se uklanjaju svi tragovi kontaminacije. Osim toga, metalna površina postaje grublja, što je pogodnije za nikl, hrom ili bakar.

Sumporna kiselina se koristi u preradi nekih ruda, a značajna količina je potrebna u naftnoj industriji, gdje se uglavnom koristi za prečišćavanje raznih proizvoda. Često se koristi u hemijskoj industriji, koja se stalno razvija. Kao rezultat toga, nalaze dodatne funkcije i metode primjene. Ova supstanca se može koristiti za proizvodnju olovnih - raznih baterija.

Dobivanje sumporne kiseline

Glavne sirovine za proizvodnju kiseline su sumpor i različita jedinjenja na bazi njega. Osim toga, kao što je već spomenuto, sada se razvija upotreba industrijskog otpada za proizvodnju sumpora. Tokom oksidativnog prženja sulfidnih ruda, otpadni gasovi sadrže SO2. Prilagođen je za proizvodnju sumporne kiseline. Iako u Rusiji vodeće pozicije još uvijek zauzima proizvodnja bazirana na preradi sumpornog pirita, koji se spaljuje u pećima. Kada se zrak upuhuje kroz goruće pirite, stvaraju se pare s visokim sadržajem SO2. Elektrostatički filteri se koriste za uklanjanje drugih nečistoća i opasnih para. Trenutno se u proizvodnji aktivno koriste različite metode dobivanja kiseline, a mnoge od njih su povezane s preradom otpada, iako je udio tradicionalnih industrija visok.