Táto zlúčenina je tak široko používaná vo svetových priemyselných odvetviach, že aj jej použitie určuje úroveň rozvoja tejto oblasti v krajinách. Úroveň výroby kyseliny sírovej je mimoriadne vysoká, pretože má mnoho vlastností, vďaka ktorým je vynikajúca na výrobu a výrobu určitých materiálov, ktoré sú veľmi populárne na celom svete. Má vlastnosti, vďaka ktorým má neuveriteľnú korozívnu silu, a preto dostal svoje príslušné meno.
V stredoveku bola táto zlúčenina známa ako vitriolový olej, ktorého meno dali vtedajší alchymisti, približne v XNUMX. a XNUMX. storočí, išlo zároveň o najdôležitejšie storočia, odkazujúce na jeho objav a štúdium jeho funkcií.
Existujú rôzne spôsoby získavania kyseliny sírovej, ktoré sú procesom v olovenej komore najstarším zo všetkých, aj dnes je veľmi bežné tento proces pozorovať, pretože ho používajú veľké priemyselné odvetvia na výrobu hnojív.
Procesy získavania tejto kyseliny môžu byť veľmi nebezpečné, ak nepoznáte presne všetky kroky, ktoré musia byť známe, aby ste ich mohli vykonať, pretože produkuje veľké množstvo tepla a vaše telo je zase veľmi horúce, takže akékoľvek postriekanie môže spôsobiť vážne popáleniny.
Zloženie kyseliny sírovej
Toto je najbežnejšie používaná zlúčenina na svete, keďže je priemyselom s najvyššou úrovňou použitia kyseliny sírovej ako výrobcov hnojív. Najsilnejšou charakteristikou tohto produktu je to, že ide o extrémne korozívnu zložku, ktorej chemický vzorec je S2HO4.
Kyselina sírová je komponent s najvyššou produkciou na svete, Je to spôsobené tým, že má určité vlastnosti, ktoré umožňujú vývoj nekonečných množstiev výrobkov z neho získaných, a tiež môže slúžiť na syntézu ďalších látok, ako sú kyseliny a sírany.
V dávnych dobách bol známy ako olej alebo destilát z Vitriolu, pretože pochádza z tohto minerálu. Všeobecne sa táto zlúčenina môže získať z oxidu siričitého procesom nazývaným oxidácia oxidmi dusíka vo vodnom roztoku. Po ich získaní je potrebné vykonávať ďalšie procesy s cieľom zvýšiť jeho koncentráciu.
Dva atómy vodíka, ktoré táto molekula obsahuje, sú spojené s dvoma atómami kyslíka, ktoré nie sú dvojito viazané na síru. V závislosti od prítomného roztoku môžu tieto vodíky disociovať.
Molekula kyseliny má zvláštny pyramidálny tvar, ktorý sa vyznačuje tým, že má atóm síry v strede, zatiaľ čo atómy vodíka sú viditeľné v štyroch rohoch. Vo vode sa pri svojej prvej disociácii správa ako silná kyselina, čím sa získa hydrogénsíranový anión, aj keď pri druhej disociácii sa javí ako slabá kyselina, ktorá vedie k síranovému aniónu.
Tvorba kyseliny sírovej
To možno nájsť v rôznych obchodných oblastiach v rôznych prezentáciách, počnúc od najčistejšej až po všetky typy zmesí, ktoré z nej môžu vzniknúť, ktoré sa merajú stupňami čistoty.
Na to, aby mohla vzniknúť kyselina sírová, je potrebné na jej získanie prejsť určitými procesmi, z ktorých najznámejšie a najpoužívanejšie sú procesy v olovenej komore a v kontaktnom procese, z ktorých prvý je najstarším spôsobom získavania. tejto zmesi, a dnes má naďalej veľký význam a použitie, najmä v priemyselných odvetviach zodpovedných za výrobu hnojív.
Túto zlúčeninu je možné získať v laboratóriách sa dosiahne prechodom prúdu plynu oxidu siričitéhov roztoku peroxidu vodíka. Koncentrácia kyseliny sírovej týmto výrobným procesom sa dosahuje odparením vody.
Kontaktný proces
V tomto procese získavania kyseliny sírovej je možné pozorovať zmes plynov, ktorá obsahuje približne 7 až 10 percent SO2 , v závislosti od zdroja jeho výroby, a je predhriaty na približne 11 až 13 percent a po jeho maximálnom vyčistení je možné ho odovzdať konvertoru jedného alebo pravdepodobne viacerých katalytických lôžok, je to kvôli platinové pravidlo, v ktorom je možné vizualizovať tvorbu SO3 zvyčajne sa v tomto procese používajú dva alebo viac prevádzačov.
Výroba tejto zlúčeniny spaľovaním elementárnej síry má tendenciu predstavovať lepšiu energetickú bilanciu, ktorá sa nevyhnutne nemusí prispôsobovať niektorým prísnym čistiacim systémom, ktoré sú v iných prípadoch nútené.
Je medzi nimi veľký rozdiel SO výroba2 spaľovaním sírye, a ďalšou metódou známou ako praženie pyritov, najmä ak sú arzénové, je to preto, že druhá z nich zanecháva v konečnom výsledku veľa nečistôt, ktoré sa nikdy nedajú úplne vylúčiť.
V závode v normálnej prevádzke je konverzný výkon SO2 do SO3 sa pohybuje od 96% a 97%, pretože ich účinnosť časom klesá, je tento efekt pozorovateľný častejšie v prevádzkach, kde sa používajú východiskové pyrity s vysokým obsahom arzénu, ktoré nemôžu zlúčeninu úplne vylúčiť, a preto sprevádzajú plyny, ktoré prechádzajú katalýzou proces, ktorý spôsobí otravu katalyzátora, čo je hlavnou príčinou náhlych poklesov výkonu.
V druhom konvertore majú plyny čas zotrvania približne 2 až 4 sekundy a pri tomto musí byť teplota zvyknutá na 500 až 600 stupňov Celzia, aby sa dosiahla optimálna rovnovážna konštanta na dosiahnutie maximálnej konverzie s minimálnymi možnými nákladmi.
Po predchádzajúcom postupe sa plyny pochádzajúce z katalýzy ochladia na teplotu blízku 100 ° C, aby potom prešli olejovou vežou, čím sa dosiahne nie úplná, ale skôr čiastočná absorpcia SO.3Zvyšné plyny z tohto prechádzajú druhou vežou, kde sa zlúčenina vyčistí a premyje kyselinou sírovou. Po dokončení všetkých týchto krokov sa zvyškové plyny vylúčia komínom do stratosféry.
Proces vedúcej komory
Tento konkrétny proces je najstarším známym spôsobom, pri ktorom sa vyrába a získava kyselina sírová, pri ktorej sa používa SO3 plynné vstupuje do reaktora známeho ako veža rukavíc kde vstupuje do procesu prania s nitróznym vitriolom, čo je kyselina sírová s oxidom dusným a v ňom rozpustenými časticami oxidu uhličitého, ktorá je zase zmiešaná s dvoma typmi oxidu dusičitého (NO) a (IV). Veľká časť tu použitého oxidu síry IV sa oxiduje na oxid siričitý VI a rozpustí sa v kyslom kúpeli za vzniku vežovej kyseliny, charakteristickej pre vežu Glover.
Potom, čo zmesi plynov prechádzajú cez vežu Glover, sú odvezené do komory vyloženej olovom (odtiaľ pochádza aj jeho názov), kde sú ošetrené veľkým množstvom vody, ktorá má rôzne tvary podľa kritérií výrobcu, z ktorých najbežnejšie sú štvorec alebo také, ktoré majú tvar podobný kužeľu.
Kyselina sírová kondenzuje na stenách, je tvorená radom reakcií a hromadí sa na podlahe komory s olovnatým povlakom. Normálne je možné pozorovať existenciu medzi 3 až 6 komorami za sebou, konečný produkt získaný z uvedených komôr je sa často označuje ako komorová kyselina alebo častejšie ako kyselina hnojivá.
V poslednej fáze tohto procesu sú plyny vedené cez ďalší reaktor nazývaný veža Gay-Lussac, kde sa začína nepretržité premývanie koncentrovanými a studenými kyselinami, ktoré pochádzajú z veže Glover, aby sa ukončili plyny, ktoré sa nedali spracovať. vypustené do atmosféry.
História kyseliny sírovej
Jeho začiatky siahajú do stredoveku, v ktorom boli alchymisti namiesto vedcov experimentmi s látkami získavanými zo Zeme, ktoré boli väčšinou prírodné, hoci niektorým sa podarilo vyrobiť také zlúčeniny, ako napríklad Jabirú Ibn Hayyan, objaviteľ kyseliny sírovej pre Prvýkrát v ôsmom storočí a potom v nasledujúcich storočiach bolo potrebné ich hlbšie preskúmať, pretože si uvedomili svoje veľké kvality a možné spôsoby použitia, ktoré ponúkali možnosť výroby nových artefaktov a výrobkov, sa v rokoch pojednania a knihy arabské aj perzské, vďaka štúdii uskutočnenej európskymi alchymistami v trinástom storočí.
V Európe v tých časoch, presne v stredoveku, bola kyselina sírová známa ako vitriol alebo zlúčenina vitriolu, ako je vitriolový likér alebo vitriolový olej, pretože je obsiahnutá v tomto mineráli. Slovo vitriol pochádza z latinského vitreus, ktorý označuje síranové soli, a jeho preklad do španielčiny by bol krištáľ.
Táto zložka sa od začiatku javila ako veľmi zaujímavá medzi alchymistami, a to až natoľko, že sa pokúsila použiť ako kameň mudrcov, hoci medzi jej najbežnejšie použitia patrila reakcia látok.
Johann Glauber bol nemecký chemik s holandským pôvodom, ktorý dokázal získať kyselinu sírovú alebo vitriol procesom spaľovanie síry s dusičnanom draselným v prítomnosti vodnej pary. To bolo spôsobené tým, že zatiaľ čo sa dusičnan draselný rozkladal, bolo možné pozorovať, ako síra oxidovala na SO3 že neskôr pri kombinácii s vodou bolo možné získať zlúčeninu. Toto sa stalo vynikajúcou metódou pri uvádzaní kyseliny sírovej na trh, pretože bola ľahšia hromadná výroba.
V časoch, ktoré sa blížili približne k roku 1746, sa začala používať metóda olovnatých komôr, ktorá bola oveľa udržateľnejšia a jednoduchšia ako metóda Glauber's, čo nakoniec stabilizovalo priemyselné odvetvie výroby tejto zlúčeniny a spôsobilo s ňou veľký obchod. okolo sveta.
Úrovne koncentrácie boli veľmi nízke, približne 40%, ale zlepšilo sa to štúdiom charakteristík zlúčeniny, pri ktorom sa dosiahla výroba nových produktov, ktoré vyžadovali vyššie koncentrácie, je to preto, že niektorí vedci sa spoliehali na starodávne postupy získavanie alchymistov, práve pri spaľovaní pyritov.
Potom sa v roku 1831 predajcovi octu podarilo vygenerovať oveľa udržateľnejší proces ako tie predchádzajúce, a to kvôli nízkym nákladom, ktoré si zaslúžil, aby ich mohol uskutočniť, čo sa nazýva kontaktný proces, o ktorom sa vie, že má väčšinu dodávka kyseliny sírovej.
Aplikácie a prevencie proti kyseline sírovej
Keď sú známe všetky aspekty a história, ako sa táto zlúčenina získala prvýkrát, je nesmierne dôležité vedieť, aké sú jej najbežnejšie aplikácie a aké preventívne opatrenia je potrebné prijať, pretože vo väčšine týchto procesov je zahriala látku natoľko, že by mohla niekoho ťažko popáliť.
Najčastejšie aplikácie
- niektorí priemyselných procesov ktoré vyrábajú drevo a papierové výrobky, vyžadujú v nich kyselinu sírovú, ako aj v textilných výrobkoch.
- V priemyselných odvetviach výroby hnojív sa zaznamenáva vyššia spotreba a dopyt po tejto zlúčenine, pretože jej zložky sú veľmi účinné pri príprave týchto látok, pretože pôsobí ako prírodné hnojivo.
- Vo väčšine prípadov sa táto zlúčenina používa ako surovina, aj keď sa zriedka odráža v konečnom produkte.
- Medzi najdôležitejšie patrí rafinácia ropy, úprava ocele, výroba pigmentov, výbušniny, plasty, vlákna, detergenty a ťažba farebných kovov.
- Slúži ako metóda spracovania rôznych kovov, ako je napríklad oceľ, meď, vanád.
- V niektorých krajinách je jeho použitie prísne monitorované subjektmi patriacimi k zákonom o ochrane zdravia.
- Jeho najpriamejšie použitie je, takpovediac, na výrobu síry, ktorá je zabudovaná pomocou organickej síry, ktorej proces je osobitný pre priemysel detergentov.
opatrenia
Výrobný proces kyseliny sírovej môže byť skutočne nebezpečný, pretože vo veľkej väčšine, ak nie vo všetkých, sa zlúčenina zahrieva na extrémne teploty, takže vždy treba brať do úvahy, že sa musí naliať do vody, a nikdy nie naopak. , pretože môže spôsobiť agresívne postriekanie, ktoré môže spôsobiť ťažké popáleniny kože.