| Головна » Статті » Хімія | [ Додати статтю ] |
ВИРОБНИЦТВО СУЛЬФАТНОЇ КИСЛОТИ
|
Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це
контактний. Як сировина використовується пірит FeS2 (залізний, або
сірчаний, колчедан). Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добування діоксиду сульфуру: 4FeS2 + 1102 = 2Fe2O3 + 8SO2 ; = -13476 кДж. Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру SO2, ще кисень, азот, водяну пару та інші домішки. Його очищають, висушують і подають на другу стадію виробництва у контактний апарат. Друга стадія — окиснення діоксиду сульфуру і добування триоксиду сульфуру: V2O5 O5 кДж. Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і високої температури. Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню рівноваги у бік утворення SO3 сприятимуть низька температура і високий тиск. Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосувати майже неможливо, бо SO2 одразу перейде у рідкий стан. І низькі температури використати не можна, бо швидкість реакції буде надто малою. Тому й застосовують каталізатор V2O5, щоб пришвидшити процес, а каталізатор сам стає активним лише при 450 °С. Ось чому, незважаючи на екзотермічність реакції, використовують ще додаткове нагрівання. Теплоту, яка виділяється під час реакції, відводять і використовують для нагрівання випалювального газу, який встигає охолонути, проходячи складну систему очисних споруд перед надходженням у контактний апарат (див. схему виробництва сульфатної кислоти на вклейці). Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здійснюється складно, бо ця реакція оборотна й екзотермічна. Умови її здійснення визначаються в основному згідно з принципом Ле Шательє^ • Сформулюйте принцип Ле Шательє так, як ви його розумієте. Яких умов окиснення SO2 в SO3 слід додержувати, щоб збільшити вихід триоксиду сульфуру? Об ' рунтуйте ці умови. {Третя стадія виробництва—поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатної кислоти H2SO4. Добутий у контактному апараті триоксид сульфуру SO3 надходить у поглинальну башту — абсорбер1, де поглинається концентрованою сульфатною кислотою (масова частка H2SO4 96—98 %). В абсорбері SO3 взаємодіє з водою, що міститься у концентрованому розчині сульфатної кислоти, утворюючи безводну, 100%-ву сульфатну кислоту, яка називається моногідратом: SO3 + Н2О = H2SO4; АН = -130,6 ^Чистою водою поглинати триоксид сульфуру SO3 не можна, оскільки утворюється дуже стійкий «туман» із дрібних крапель сульфатної кислоти, який погано конденсується. Кінцевий продукт виробництва — олеум (розчин SO3 y моногідраті). Його розбавляють водою до сульфатної кислоти потрібної концентрації^ • Поясніть, як можна, виходячи з концентрованої сульфатної кислоти, дістати її розбавлений розчин. Обґрунтуйте дії, необхідні при цьому. \ Охорона праці та навколишнього середовища у виробництві сульфатної кислоти. Захист біосфери від забруднення викидами хімічних виробництв —найважливіша проблема сучасності. У виробництві сульфатної кислоти можуть бути втрати якоїсь кількості діоксиду SO2 і триоксиду сульфуру SO3 та викидання їх в атмосферу, що спричинює кислотні дощі. Вони сприяють підвищенню кислотності ґрунтів і зниженню врожаїв, збільшенню кислотності водойм і загибелі його мешканців. Кислотні дощі спричинюють корозію металів, руйнують лакофарбові покриття. Під їх згубною дією руйнуються будівельні матеріали, пам'ятники архітектури тощо. Щоб запобігти утворенню кислотних дощів і забезпечити охорону здоров'я працівників, намагаються не допускати викидання оксиду сульфуру(ГУ) SO2 в атмосферу і в цехи заводу. З цією метою своєчасно ремонтують апаратуру, встановлюють фільтри, поглиначі, вентиляцію, суворо додержують технологічного режиму, використовують засоби індивідуального захисту працівників, удосконалюють й автоматизують виробничі процеси, герметизують устаткування та апаратуру, впроваджують принцип безвідхідності та ефективні методи очищення відхідних газів. З них тепер вловлюють SO2 і знову повертають його у виробництво. Застосовують також методи добування цінних побічних продуктів із промислових відходів. Над проблемою повної утилізації1 та переробки відходів виробництва сульфатної кислоти нині працюють інженери і техніки. Адже реалізація принципу безвідхідності дає змогу не тільки істотно збільшувати вихід кислоти, підвищувати ефективність виробництва, а й охороняти здоров'я людей і зберігати чистоту навколишнього середовища. /І Завдання для самоконтролю 43. Напишіть рівняння реакцій, які відбуваються у процесі добування сульфатної кислоти в техніці. Обґрунтуйте оптимальні умови їх здійснення. 44. Поясніть терміни «моногідрат» і «олеум». 45. Як ви гадаєте, чому перед надходженням суміші газів у контактний апарат її ретельно очищують?46*. Яку масу моногідрату можна добути з 5 т сірчаного колчедану, масова частка Сульфуру в якому 45 %? 47*. Обчисліть масу розчину сульфатної кислоти з масовою часткою H2SO4 20 %, який можна добути з 50 кг олеуму з масовою часткою SO3 10 %. § 8. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА ВИХІД ПРОДУКТУ В основі виробництва сульфатної кислоти (так само і будь-якого іншого хіміко-технологічного процесу) лежить хімічне перетворення речовин — хімічні реакції, їхню суть виражають хімічними рівняннями, що складаються на основі закону збереження маси речовин. '" Сформулюйте закон збереження маси речовин і поясніть його суть з погляду атомно-молекулярного вчення. Знання закону збереження маси дає змогу не тільки складати рівняння реакцій, а й проводити за ними різні розрахунки, у тому числі обчислювати вихід продукту виробництва. Вихід продукту — важливий показник ефективності виробничого процесу. На його підставі роблять висновок про повноту використання сировини тощо. Річ у тім, що в реальних виробничих умовах через оборотність багатьох | |
| Переглядів: 647 | |
| Всього коментарів: 0 | |