Związek ten jest tak szeroko stosowany w światowych gałęziach przemysłu, że już od jego stosowania zależy poziom rozwoju tego obszaru w krajach. Poziom produkcji kwasu siarkowego jest niezwykle wysoki, ponieważ posiada wiele cech, które czynią go doskonałym do wytwarzania i produkcji niektórych materiałów, które są bardzo popularne na całym świecie. Ma właściwości, które sprawiają, że ma niesamowitą siłę korozyjną, dlatego nadano mu odpowiednią nazwę.
W średniowieczu związek ten był znany jako olej witriolowy, której imię nadali ówcześni alchemicy, mniej więcej w VIII i IX wieku, były to również stulecia najważniejsze, nawiązujące do jego odkrycia i zbadania jego funkcji.
Istnieją różne procesy otrzymywania kwasu siarkowego, przy czym proces prowadzony w komorze ołowianej jest najstarszym ze wszystkich, z których do dziś często obserwuje się ten proces, ponieważ duże branże produkujące nawozy używają go do ułatwienia jego uzyskania.
Procesy otrzymywania tego kwasu mogą być bardzo niebezpieczne, jeśli nie znasz dokładnie wszystkich etapów, które musisz znać, aby je przeprowadzić, ponieważ wytwarza on duże ilości ciepła, a z kolei twoje ciało jest bardzo gorące, więc każdy rozprysk może spowodować poważne oparzenia.
Skład kwasu siarkowego
Jest to najczęściej stosowany związek na świecie, będąc w branży o najwyższym poziomie wykorzystania kwasu siarkowego przez producentów nawozów, najsilniejszą jego cechą jest to, że jest to składnik wyjątkowo korozyjny, a jego wzór chemiczny to S2HO4.
Kwas siarkowy to komponent o najwyższej światowej produkcji, Wynika to z faktu, że posiada ona pewne cechy, które pozwalają na wytwarzanie niezliczonych produktów z niej otrzymywanych, a także może służyć do syntezy innych substancji, takich jak kwasy i siarczany.
W starożytności znany był jako olej lub spirytus Vitriolu, ponieważ pochodzi z tego minerału, generalnie związek ten można otrzymać z dwutlenku siarki w procesie zwanym utlenianiem tlenkami azotu w roztworze wodnym, po uzyskaniu go należy przeprowadzić inne procesy w celu zwiększenia jego koncentracji.
Dwa atomy wodoru, które posiada ta cząsteczka, są połączone z dwoma atomami tlenu, które nie są podwójnie związane z siarką. W zależności od obecnego roztworu wodory te mogą dysocjować.
Cząsteczka kwasu ma osobliwy piramidalny kształt, charakteryzujący się tym, że w środku znajduje się atom siarki, podczas gdy atomy wodoru można zobaczyć w czterech rogach. W wodzie zachowuje się jak mocny kwas w swojej pierwszej dysocjacji, uzyskując w rezultacie anion wodorosiarczanowy, chociaż w drugiej dysocjacji występuje jako słaby kwas, w wyniku czego powstaje anion siarczanowy.
Tworzenie kwasu siarkowego
Można to znaleźć w różnych dziedzinach handlu w różnych postaciach, począwszy od najczystszej, po wszystkie rodzaje mieszanin, które mogą istnieć, które są na jej podstawie mierzone stopniami czystości.
Aby kwas siarkowy powstał, konieczne jest przejście pewnych procesów w celu jego uzyskania, spośród których najbardziej znane i najczęściej stosowane to komora ołowiana i proces kontaktowy, pierwsza z wymienionych jest najstarszą metodą pozyskiwanie tego związku i nadal ma on ogromne znaczenie i zastosowanie, zwłaszcza w branżach zajmujących się produkcją nawozów.
Jest to możliwe do uzyskania tego związku w laboratoriach uzyskuje się poprzez przepuszczenie strumienia gazowego dwutlenku siarki, w roztworze nadtlenku wodoru. Stężenie kwasu siarkowego w tym procesie produkcyjnym uzyskuje się poprzez odparowanie wody.
Proces kontaktu
W tym procesie otrzymywania kwasu siarkowego można zaobserwować mieszaninę gazów zawierającą w przybliżeniu od 7 do 10 procent SO2 , w zależności od źródła jego produkcji, a około 11 do 13 procent jest wstępnie podgrzewane, a po maksymalnym oczyszczeniu można go przekazać do konwertera jednego lub prawdopodobnie więcej złóż katalitycznych, jest to spowodowane reguła platyny, w której można zwizualizować powstawanie SO3 zwykle w tym procesie stosuje się dwa lub więcej konwerterów.
Produkcja tego związku poprzez spalanie siarki elementarnej ma tendencję do prezentowania lepszego bilansu energetycznego, który niekoniecznie musi być dostosowany do pewnych rygorystycznych systemów oczyszczania, które w innych przypadkach ten proces jest wymuszony.
Istnieje duża różnica między Produkcja SO2 spalając siarkęe, i inną metodą znaną jako prażenie pirytów, zwłaszcza jeśli są to arszenik, dzieje się tak, ponieważ druga z nich pozostawia wiele zanieczyszczeń w końcowym wyniku, których nigdy nie można całkowicie wyeliminować.
W zakładzie w normalnej eksploatacji wydajność konwersji SO2 na tak3 waha się od 96% i 97%, ponieważ ich skuteczność spada z upływem czasu, efekt ten można zauważyć częściej w roślinach, w których stosuje się wyjściowe piryty o dużej zawartości arsenu, których nie można całkowicie wyeliminować, a zatem towarzyszą gazom poddawanym katalizie proces, powodując zatrucie katalizatora, co jest główną przyczyną nagłych spadków wydajności.
W drugim konwerterze gazy mają czas przebywania w przybliżeniu od 2 do 4 sekund, przy czym w tym przypadku należy przyzwyczaić temperaturę między 500 do 600 stopni Celsjusza, aby osiągnąć optymalną stałą równowagi w celu osiągnięcia maksymalnej konwersji przy minimalnym możliwym koszcie.
Po poprzednim procesie gazy pochodzące z katalizy schładzane są do temperatury bliskiej 100ºC, aby następnie przejść przez wieżę oleum, dzięki czemu uzyskuje się niecałkowitą, a raczej częściową absorpcję SO.3Pozostałe gazy z tego przechodzą przez drugą wieżę, w której związek jest oczyszczany i przemywany kwasem siarkowym, a po zakończeniu wszystkich tych etapów pozostałe gazy są usuwane kominem do stratosfery.
Proces wiodącej Izby
Ten konkretny proces jest najstarszym znanym sposobem wytwarzania i otrzymywania kwasu siarkowego, w którym SO3 gaz wchodzi do reaktora znanego pod nazwą wieża glover gdzie przechodzi proces przemywania witriolem azotawym, czyli kwasem siarkowym z rozpuszczonymi w nim cząstkami podtlenku azotu i dwutlenku węgla, który z kolei miesza się z dwoma rodzajami tlenku azotu (NO) i (IV). Znaczna część użytego tutaj tlenku siarki IV jest utleniana do tlenku siarki VI i rozpuszczana w kwaśnej kąpieli, tworząc kwas z wieży, charakterystyczny dla wieży Glovera.
Po przejściu mieszanin gazowych przez wieżę Glovera trafiają one do komory wyłożonej ołowiem (stąd nazwa), gdzie są poddawane działaniu dużej ilości wody, która ma różne kształty, zgodnie z kryteriami producenta, wśród których najczęstsze są kwadratowe lub takie, które mają kształt podobny do stożka.
Kwas siarkowy skrapla się na ścianach, powstaje w wyniku szeregu reakcji i gromadzi się na dnie komory pokrytej ołowiem, zwykle można zaobserwować występowanie kolejno od 3 do 6 komór, produkt końcowy uzyskany z tych komór. jest często określany jako kwas komorowy lub częściej jako kwas nawozowy.
W ostatniej fazie tego procesu gazy przechodzą przez inny reaktor zwany wieżą Gay-Lussaca, gdzie ciągłe mycie rozpoczyna się stężonymi i zimnymi kwasami, które pochodzą z wieży Glovera, aby zakończyć gazy, których nie można było przetworzyć. uwolniony do atmosfery.
Historia kwasu siarkowego
Jej początki sięgają średniowiecza, kiedy to zamiast naukowców alchemicy byli tymi, którzy eksperymentowali z substancjami pozyskiwanymi z ziemi, w większości naturalnymi, choć niektórym udało się wyprodukować takie związki, jak Jabirú Ibn Hayyan, który był odkrywcą kwasu siarkowego dla po raz pierwszy w VIII wieku, a następnie w następnych stuleciach do dogłębnych badań, ponieważ zdali sobie sprawę z jego wielkich zalet i możliwych zastosowań, które dały możliwość wytwarzania nowych artefaktów i wyrobów, określony proces zdążył się spopularyzować w tamtych czasach. traktaty i księgi zarówno Arabów, jak i Persów, wynikające z badań europejskich alchemików w XIII wieku.
W ówczesnej Europie, dokładnie w średniowieczu, kwas siarkowy był znany jako witriol lub związek witriolu, podobnie jak ług witriolowy lub olej witriolowy, ponieważ jest obecny w tym minerale. Słowo witriol pochodzi od łacińskiego vitreus, które odnosi się do soli siarczanowych, a jego tłumaczenie na język hiszpański byłoby kryształowe.
Składnik ten od samego początku cieszył się dużym zainteresowaniem alchemików, do tego stopnia, że zaczęto go próbować używać jako kamienia filozoficznego, chociaż jednym z jego najczęstszych zastosowań było wywoływanie reakcji substancji.
Johann Glauber był niemieckim chemikiem holenderskiego pochodzenia, któremu udało się uzyskać kwas siarkowy, czyli witriol, w procesie spalanie siarki za pomocą azotanu potasu w obecności pary wodnej. Wynikało to z faktu, że podczas rozkładu azotanu potasu można było zaobserwować, jak siarka utleniała się do SO3 że później po połączeniu go z wodą można było otrzymać związek. Stało się to świetną metodą sprzedaży kwasu siarkowego, ponieważ był łatwiejszy w masowej produkcji.
W czasie bliższym około 1746 roku zaczęto stosować metodę komorową powlekaną ołowiem, która była znacznie bardziej zrównoważona i prostsza niż Glauber, co ostatecznie ustabilizowało przemysł produkcji tego związku, powodując duży handel na całym świecie.
Poziomy stężeń były bardzo niskie, około 40%, ale zostało to poprawione dzięki badaniom właściwości związku, osiągając wytwarzanie nowych produktów wymagających wyższych stężeń, ponieważ niektórzy naukowcy polegali w starożytnych praktykach pozyskiwanie alchemików, właśnie przy spalaniu pirytów.
Następnie w 1831 r. Sprzedawcy octu udało się wygenerować znacznie bardziej zrównoważony proces niż poprzednie, ze względu na niskie koszty, na które zasługiwał, aby móc je przeprowadzić, zwany procesem kontaktowym, który znany jest z posiadania większości dostawa kwasu siarkowego.
Zastosowania i profilaktyka kwasu siarkowego
Gdy poznamy już wszystkie aspekty i historię tego, w jaki sposób otrzymano ten związek po raz pierwszy, niezwykle ważne jest, aby wiedzieć, jakie są jego najczęstsze zastosowania i środki ostrożności, które należy podjąć, ponieważ w większości tych procesów jest to tzw. podgrzał substancję do tego stopnia, że mogłaby poważnie poparzyć każdego.
Najpopularniejsze aplikacje
- Niektórzy procesy branżowe które wytwarzają produkty z drewna i papieru, wymagają w nich kwasu siarkowego, a także w produktach tekstylnych.
- W przemyśle nawozowym obserwuje się większe zużycie i zapotrzebowanie na ten związek, gdyż jego składniki są bardzo efektywne przy wytwarzaniu tych substancji, a to dlatego, że działa jak naturalny nawóz.
- W większości przypadków związek ten jest używany jako surowiec, chociaż rzadko znajduje to odzwierciedlenie w produkcie końcowym.
- Do najważniejszych należą rafinacja ropy naftowej, obróbka stali, produkcja pigmentów, materiały wybuchowe, tworzywa sztuczne, włókna, detergenty i wydobycie metali nieżelaznych.
- Służy jako metoda obróbki różnych metali, takich jak między innymi stal, miedź, wanad.
- W niektórych krajach jego stosowanie jest ściśle monitorowane przez podmioty podlegające przepisom o ochronie zdrowia.
- Można by rzec, że jej najbardziej bezpośrednie zastosowanie polega na wytwarzaniu siarki, która jest wprowadzana poprzez siarkowanie organiczne, którego proces jest szczególny w przemyśle detergentów.
Środki ostrożności
Procesy wytwarzania kwasu siarkowego mogą być naprawdę niebezpieczne, ponieważ w zdecydowanej większości, jeśli nie we wszystkich, związek jest podgrzewany do ekstremalnych temperatur, dlatego zawsze należy brać pod uwagę, że trzeba go wlać do wody, a nigdy odwrotnie. ponieważ może powodować agresywne rozpryski, które mogą powodować poważne oparzenia skóry.