Серная кислота

Серная кислота является одним  из основных продуктов химической промышленности и широко применяется  во многих производствах. Она принадлежит  к числу сильных неорганических кислот и является самой дешевой  из них.

Основное количество серной кислоты используется на производство минеральных удобрений(суперфосфата, сульфата аммония, нитрофоски и др.) Вторым по величине потребителем является нефтепереработка, где серная кислота расходуется для очистки нефтепродуктов. Большие количества серной кислоты используются в металлургии цветных металлов, в гальванотехнике, в производстве других кислот( соляной, фосфорной, плавиковой, борной и т.д.), для получения сульфатов металлов, простых и сложных эфиров, крахмала, сахара, для дубления кож. В смеси с азотной кислотой серная кислота используется для нитрирования органических соединений при получении взрывчатых веществ и красителей. В технике под серной кислотой понимают любые смеси оксида серы (VI) с водой.

Безводная серная кислота  или моногидрат при 20 °С представляет собой маслянистую жидкость с плотностью 1820 кг/.

Рассматривая химические свойства серной кислоты, следует различать  поведение разбавленной и концентрированной  кислот. Так, разбавленная кислота реагирует  со всеми( за исключением свинца) металлами, стоящими в ряду активности правее водорода.

На поверхности  свинца в контакте с разбавленной кислотой образуется плотная нерастворимая  в кислоте плёнка сульфата, препятствующая дальнейшему растворению металла.

Концентрированная же серная кислота, обладая сильным окислительным действием, реагирует  с металлами не непосредственно, а через промежуточную стадию образования оксида. В результате взаимодействия образуются сульфаты соответствующих металлов, оксид серы (IV) и вода.

Под действием концентрированной  кислоты легко( особенно при нагревании) растворяются такие металлы, которые стоят в ряду активности после водорода, такие как медь, ртуть, серебро и др. В то же время железо, хром, алюминий и даже кальций разрушаются концентрированной кислотой, так как образующиеся на поверхности этих металлов оксидные пленки имеют более плотную структуру и препятствуют непосредственному контакту металлов с кислотой. Это я вление получило название «пассивирование».

Концентрированная кислота  и олеум отличаются высоким родством к воде. При смешивании их с водой  выделяется большое количество тепла.

Многие огранические соединения в контакте с концентрированной серной кислотой, теряя воду, обугливаются.

Серную кислоту в настоящее  время производят двумя способами: контактным и нитрозным или башенным.

В основе контактного способа  лежит реакция окисления оксида серы ( IV) в оксид серы(VI), протекающая на поверхности твёрдого катализатора.

2SO2 + O2 → 2SO3 + Q1

Образовавшийся оксид  серы(VI), поглощаясь водой, превращается в серную кислоту.

SO3 + H2O → H2SO4+Q2

Сущность нитрозного способа  состоит в окислении оксида серы (IV) смесью оксидов азота NO3 и N2O3 в присутствии воды.

Нитрозный способ по сравнению  с контактным обладает рядом недостатков: во-первых, он не позволяет получить серную кислоту с концентрацией  больше 75%, во-вторых, получаемая кислота  содержит много примесей и пригодна только для производства минеральных  удобрений, наконец, производство кислоты  нитрозным способом связано с  выбросом в атмосферу большого количества оксидов азота, оказывающих вредное  воздействие на окружающую среду.

Более 90% производимой серной кислоты получают на контактных установках.

В качестве сырья для получения  серной кислоты в принципе могут  быть использованы любые вещества, содержащие серу. Чаще других используется серный колчедан FeS3, элементарная сера, отходящие газы заводов цветной металлургии и газы нефтедобычи и нефтепереработки.

Технологический процесс  производства серной кислоты контактным способом включает четыре основные стадии: обжиг серосодержащего сырья, очистка обжигового газа, контактное окисление оксида серы (IV) и абсорбция оксида серы (VI).

Учитывая, что основным источником сырья для производства серной кислоты  является серный колчедан, блок-схему  контактного способа производства серной кислоты упрощенно можно  представить следующим образом. ( рис)