Получение серной кислоты контактным способом: Конспект уркоа с ИКТ «Производство серной кислоты контактным способом» (11 класс)

Содержание

Производство серной кислоты — Абросимова Елена Владимировна учитель химии и биологии

 

Серную кислоту в промышленности производят двумя способами: контактным и нитрозным.

 

 

Контактный способ производства серной кислоты.

Серную кислоту контактным способом производят в больших количествах на сернокислотных заводах.

 

I. Сырьё, используемое для производства серной кислоты:

 

1.

Самородная сера S

2.

Пирит (серный колчедан) FeS2

3.

Сероводород H2S

4.

Сульфиды цветных металлов ZnS, Cu2S

 

II. Подготовка сырья.

Производство серной кислоты из пирита FeS2.

1) Измельчение пирита. Перед использованием большие куски пирита измельчают в дробильных машинах. Вы знаете, что при измельчении вещества скорость реакции увеличивается, т.к. увеличивается площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

2) Очистка пирита. После измельчения пирита, его очищают от примесей (пустой породы и земли) методом флотации. Для этого измельчённый пирит опускают в огромные чаны с водой, перемешивают, пустая порода всплывает наверх, затем пустую породу удаляют.

 

III. Химизм производства.

Производство серной кислоты из пирита состоит из трёх стадий.

 

 

 

 

ПЕРВАЯ СТАДИЯ — обжиг пирита в печи для обжига в «кипящем слое».

 

Уравнение реакции первой стадии

 

t = 800°C

4FeS2 + 11O2      2Fe2O3 + 8SO2 + Q

 

 

 

  

Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800°С. Пирит раскаляется до красна и находится в «подвешенном состоянии» из-за продуваемого снизу воздуха. Похоже это всё на кипящую жидкость раскалённо-красногоцвета.

 

За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции поддерживается температура в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по периметру печи проходят трубы с водой, которая нагревается. Горячую воду используют дальше для центрального отопления рядом стоящих помещений.

 

Образовавшийся оксид железа Fe2O3 (огарок) в производстве серной кислоты не используют. Но его собирают и отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом — сталь (2% углерода С в сплаве) и чугун (4% углерода С в сплаве).

 

Таким образом выполняется принцип химического производства — безотходность производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Из печи выходит печной газ, состав которого: SO2, O2, пары воды (пирит был влажный!) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Такой печной газ необходимо очистить от примесей твёрдых частиц огарка и паров воды.

 

Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа — в циклоне (используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и ссыпаются вниз) и в электрофильтрах (используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра, при достаточном накоплении под собственной тяжестью они ссыпаются вниз), для удаления паров воды в печном газе (осушка печного газа) используют серную концентрированную кислоту, которая является очень хорошим осушителем, поскольку поглощает воду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Осушку печного газа проводят в сушильной башне — снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льётся концентрированная серная кислота. На выходе из сушильной башни печной газ уже не содержит ни частичек огарка, ни паров воды. Печной газ теперь представляет собой смесь оксида серы SO2 и кислорода О2.

 

 

 

ВТОРАЯ СТАДИЯ — окисление SO2 в SO3 кислородом.

 

Протекает в контактном аппарате.

 

Уравнение реакции этой стадии: 2SO2 + O2 2SO3 + Q

 

Сложность второй стадии заключается в том, что процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO3).

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


а) температура:

Прямая реакция является экзотермической +Q, согласно правилам по смещению химического равновесия, для того, чтобы сместить равновесие реакции в сторону экзотермической реакции, температуру в системе необходимо понижать. Но, с другой стороны, при низких температурах, скорость реакции существенно падает. Экспериментальным путём химики-технологи установили, что оптимальной температурой для протекания прямой реакции с максимальным образованием SO3 является температура 400-500°С. Это достаточно низкая температура в химических производствах. Для того,чтобы увеличить скорость реакции при столь низкой температуре в реакцию вводят катализатор. Экспериментальным путём установили, что наилучшим катализатором для этого процесса является оксид ванадия V2O5.

 

б) давление:

Прямая реакция протекает с уменьшением объёмов газов: слева 3V газов (2V SO2 и 1V O2), а справа — 2V SO3. Раз прямая реакция протекает с уменьшением объёмов газов, то, согласно правилам смещения химического равновесия давление в системе нужно повышать. Поэтому этот процесс проводят при повышенном давлении.

 

Прежде чем смесь SO2 и O2 попадёт в контактный аппарат, её необходимо нагреть до температуры 400-500°С. Нагрев смеси начинается в теплообменнике, который установлен перед контактным аппаратом. Смесь проходит между трубками теплообменника и нагревается от этих трубок. Внутри трубок проходит горячий SO3 из контактного аппарата. Попадая в контактный аппарат смесь SO2 и О2 продолжает нагреваться до нужной температуры, проходя между трубками в контактном аппарате.

Температура 400-500°С в контактном аппарате поддерживается за счёт выделения теплоты в реакции превращения SO2 в SO3. Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоёв катализатора, начинается процесс окисления SO2 в SO3.

Образовавшийся оксид серы SO3 выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню.

 

 

 

ТРЕТЬЯ СТАДИЯ — поглощение SO3 серной кислотой.

 

Протекает в поглотительной башне.

 

  

А почему оксид серы SO3 не поглощают водой? Ведь можно было бы оксид серы растворить в воде: SO3 + H2O H2SO4. Но дело в том, что если для поглощения оксида серы использовать воду, образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты (оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества теплоты, серная кислота настолько разогревается, что закипает и превращается в пар). Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Два процента воды — это так мало, что нагревание жидкости будет слабым и неопасным. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3.

 

Уравнение реакции этого процесса nSO3 + H2SO4 H2SO4·nSO3

 

Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю.

 

 

 

Нитрозный способ производства серной кислоты.

 

На первой стадии, одинаковой для обоих методов, получают сернистый ангидрид SO2. Исходным сырьём может быть, в принципе, любое вещество, содержащее серу: природные сульфиды железа (прежде всего, пирит FeS2), а также сульфиды меди и никеля, сульфидные полиметаллические руды, гипс CaSO4.2H2O и элементарные сера. Всё больше и больше используют газы, которые выделяются при переработке и сжигании горючих ископаемых (угля, нефти), содержащих соединения серы.

Полученный SO2 окисляют до H2SO4, используется для этого в нитрозном методе используется окислы азота. С этой стадии оба метода отличаются друг от друга.

В специальной окислительной башне 3 смешивают окись азота NO и NO2 с воздухом в таком соотношении, чтобы половина имеющихся NO и NO2.

2NO + O2 → 2NO2

В результате газовая смесь содержит равные NO и NO2. Она подаётся в башни 4 и 5, орошаемые 75% — ной серной кислотой; здесь смесь окислов азота поглощается с образованием нитрозиллерной кислоты:

NO + NO2 + 2H2SO→2NO(HSO4) + H2O

Раствор нитрозиллерной кислоты в серной кислоте, называемый нитрозой, орошает башни 1 и 2, куда противотоком поступает SO2 и добавляется вода. В результате гидролизанитрозиллерной кислоты образуется азотная кислота:

NO(HSO4) + H2O → H2SO4 + HNO2

Она — то и окисляет SO2 по уравнению:

SO2 + 2HNO→ H2SO4 + 2NO

В нижней части башен 1 и 2 накапливается 75%-ная серная кислота, естественно, в большем количестве, чем её было затрачено на приготовление нитрозы (ведь добавляется «новорождённая» серная кислота). Окись азота NO возвращается снова на окисление. Поскольку некоторое количество её меряется с выхлопными газами, приходится добавлять в систему HNO3, служащую источником окислов азота.

Недостаток башенного метода состоит в том, что полученная серная кислота имеет концентрацию лишь 75% (при большей концентрации плохо идёт гидролиз нитрозиллернойкислоты). Концентрирование же серной кислоты упариванием представляет дополнительную трудность. Преимущество этого метода в том, что примеси содержащиеся в SO2, не влияют на ход процесса, так что исходный SO2 достаточно очистить от пыли, т.е. механических загрязнений. Естественно, башенная серная кислота бывает недостаточно чистой, что ограничивает её применение.

 

 

 

 

Охрана окружающей среды,

связанная с производством серной кислоты.

Основным сырьем для производства серной кислоты, является сера. Она относится к числу наиболее распространенных числу химических элементов на нашей планете.

Производство серной кислоты происходит в три стадии на первой стадии получают SO2, путем обжига FeS2, затем SO3, после чего на третьей стадии получают серную кислоту.

Научно-техническая революция и связанный с ней интенсивный рост химического производства, вызывает существенные негативные изменения в окружающей среде.Например отравление пресных вод, загрязнение земной атмосферы, истребление животных и птиц. В результате мир оказался в тисках экологического кризиса. Вредные выбросы сернокислых заводов следует оценивать не только по действию содержащегося в них оксида серы на расположенные вблизи предприятия зоны, но и учитывать другие факторы — увеличение количества случаев респираторных заболеваний человека и животных, гибель растительности и подавление ее роста, разрушение конструкций из известняка и мрамора, повышение коррозионного износа металлов. По вине “кислых” дождей повреждены памятники архитектуры.

В зоне до 300 км от источника загрязнения (SO2) опасность представляет серная кислота, в зоне до 600 км. — сульфаты. Серная кислота и сульфаты замедляют рост с/х культур. Закисление водоемов (весной при таянии снега, вызывает гибель икр и молоди рыб. Помимо экологического ущерба налицо экономический ущерб — громадные суммы каждый год теряются при раскисление почв.

Рассмотрим химические метода очистки от наиболее распространенных газообразных загрязняющих воздух веществ. Известно более 60 методов. Наиболее перспективны методы, основанные на поглощение оксида серы известняком, раствором сульфита — гидросульфита аммония и щелочным раствором алюмината натрия. Интерес также представляют каталитические методы окисления оксида серы в присутствии оксида ванадия.

Особое значение имеет очистка газов от фторсодержащих примесей, которые даже в незначительной концентрации вредно влияют на растительность. Если в газах содержится фтороводород и фтор, то их пропускают через колоны с насадкой противотоком по отношению к 5-10% раствору гидроксида натрия. В течении одной минуты протекают следующие реакции:

 

F2+2NaOH →O2+H2O+2NaF

 

HF+NaOH → NaF+H2O;

Образующийся фторид натрия обрабатывают для регенерации гидроксида натрия:

 

2NaF+CaO+H2O → CaF2+2NaOH

Производство серной кислоты контактным способом

Производство серной кислоты контактным способом

« Едва найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота…» (Д. И. Менделеев)

H 2 SO 4

Серная кислота

h3SO4 существует в природе как самостоятельное химическое соединение, представляет собой бесцветную маслянистую жидкость без запаха плотностью 1,83 г/см3

Пагубно действует на растительные и животные ткани, отнимая от них воду, вследствие чего они обугливаются

С водой смешивается во всех соотношениях, причём при разбавлении соединения водой происходит сильное разогревание, сопровождающееся разбрызгивание жидкости. Разбавляем по правилу: «Химик! Запомни как оду! Лей кислоту в воду!!!»

Одна из самых сильных кислот. В водных растворах практически полностью диссоциирует на ионы:

h3SO4 = 2 Н+ + SO42-

Раствор оксида серы (+6) SO3 в серной кислоте называется олеумом h3SO4●SO3

Из истории

VIII век – арабский алхимик Аджабир ибн Хайян получил «кислые газы» из «зеленого камня» (железного купороса).

IX век – персидский алхимик Ар-Рази получал серную кислоту прокаливанием смеси медного и железного купороса.

XIII век – европейский алхимик Альберт Магнус усовершенствовал способ получения кислоты.

XV век – алхимики 300 лет получали серную кислоту из пирита FeS2

Из истории

1740-1746 г. – был построен первый сернокислотный завод в Англии с использованием свинцовых камер.

1903 г. – запуск первой в России контактной установки на Тентелеевском химическом заводе (Петербург), к 1913 г. работало 6 систем (производство до 5 тыс.т.).

1926 г. – в СССР построена первая башенная установка на Полевском металлургическом заводе (Урал) ,но она была малоэффективна.

Сырьевые источники производства серной кислоты

S(самородная сера)

h3S(сероводород)

Cu2S, ZnS, PbS (цветные металлы)

CaSO4·2h3O (гипс)

FeS2 (пирит) – содержание серы 54,3%.

Технологическая карта производства

Технологическая карта производства

1 стадия: обжиг пирита

(печь для обжига в «кипящем слое»)

4 FeS2(т) + 11 O2(г) = 2 Fe2O3(т) + 8 SO2(г) + Q

Характеристика реакции:

1.   Горения

2.   Экзотермическая

3.   Гетерогенная

4.   Некаталитическая

5.   Необратимая

6.   Окислительно-восстановительная

Печь для обжига в «кипящем» слое

Оптимальные условия 1 стадии

Воздух, обогащенный кислородом.

t=8000 , теплота экзотермической реакции отводиться.

«Кипящий» слой (увеличение площади соприкосновения).

Время обжига — несколько секунд.

Принципы производства 1 стадии

(печь для обжига с «кипящим» слоем)

1. «Кипящий» слой.

2. Большая мощность.

3. Механизация и автоматизация.

4. Непрерывность.

5. Принцип противотока.

Подготовка сырья для 2 стадии

(циклон, электрофильтр, сушильная башня)

Прежде чем приступить ко II стадии SO2 очищают от пыли:

1. “Циклон” – от крупных частиц пыли.

2. Электрофильтр – от мелких частиц пыли

Осушить в сушильной башне

Нагреть до t=4000 в теплообменнике

Циклон и электрофильтр

(принцип действия – центробежная сила, притяжение заряженных частиц)

Сушильная башня

(принцип действия – поглощение воды концентрированной серной кислотой)

2 стадия: очистка и окисление оксида серы (IV) до оксида серы (VI)

V2O5

2 SO2 + O2 ↔ 2 SO3 + Q

Характеристика реакции:

1. Экзотермическая

2. Гетерогенная

3. Соединения

4. Каталитическая

5. Обратимая

6. Окислительно-восстановительная

Принципы 2 стадии

(контактный аппарат)

1. Понижают температуру от 6000С до 4000С.

2. Катализатор V2O5 на керамике.

3. Противоточное движение.

4. Теплообмен.

Выход продукта 99,2%

Контактный аппарат

3 стадия: получение серной кислоты гидратацией оксида серы (VI)

SO3(г) + Н2О(ж) = Н2SO4(ж) + Q

Характеристика реакции:

1. Соединения

2. Экзотермическая

3. Гетерогенная

4. Некаталитическая

5. Необратимая

6. Без изменения степеней окисления

Поглотительная башня

Увеличивают площадь соприкосновения (керамические кольца Рашига)

Отводят продукты реакции

Орошают 98% серной кислотой, образуется олеум(раствор SO3 в h3SO4)

Научные способы производства

1 ЭТАП

1. Крупные куски пирита дробят, мелкие спекают.

2.Обогащают воздух

кислородом, горение в

«кипящем слое».

3. Принцип противотока.

3. Теплообмен, т.к. температура выше 8000C.

4. Толстые стены печи обшиты сталью.

5.Механизация, автоматизация.

2 ЭТАП

1. Очистка от пыли:

Циклон” – от крупных частиц пыли, «Электрофильтр» – от мелких частиц пыли.

3. Осушают газ в сушильной башне .

4. Нагреть до t=4000 в теплообменнике, понижают температуру от 6000С до 4000С.

5. Катализатор V2O5 на керамике.

6.Противоточное движение.

7.Теплообмен.

3 ЭТАП

1. Увеличивают площадь соприкосновения (керамические кольца Рашига).

2.Отводят продукты реакции.

3.Орошают 98% серной кислотой, образуется олеум(раствор SO3 в h3SO4)

Транспортировка и хранение

Транспортируют в железнодорожных и автоцистернах из кислотостойкой стали.

Хранят в герметически закрытых емкостях из полимера или нержавеющей стали, покрытой кислотоупорной плёнкой.

Производство серной кислоты

Потребление серной кислоты

Потребление серной кислоты

1. Производство минеральных удобрений.

2. Производство сульфатов (солей серной кислоты).

3. Производство синтетических волокон.

4. Черная и цветная металлургия.

5. Производство органических красителей.

6. Спирты, кислоты, эфиры(орг. вещества).

7. Пищевая промышленность(патока, глюкоза), эмульгатор (загуститель) Е513.

8. Нефтехимия(минеральные масла).

9. Производство взрывчатых веществ.

Охрана окружающей среды

При аварийных выбросах в атмосферу попадают соединения серы:

SO 2 ;SO 3 ; H 2 S; H 2 SO 4 ; Fe 2 O 3 (пыль)

Последствия: «закисление» почв и водоёмов, «металлизация» атмосферы

РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ:

непрерывность технологического процесса;

комплексное использование сырья;

совершенствование технологического оборудования.

Получение серной кислоты контактным способом из серы или серного колчедана

    Элементарная сера является самым лучшим сырьем для получения сернистого ангидрида, а затем из него серной кислоты. Преимущество ее по сравнению с серным колчеданом заключается в том, что при ее сжигании можно получить более концентрированный по содержанию ЗОг сернистый газ с лучшим соотношением в нем ЗОг и Ог, что облегчает переработку такого газа в серную кислоту. Из реакции горения серы 3 + 0г->302-Ь + Р следует, что при затрате на сжигание серы одного объема или %) кислорода получают один объем сернистого ангидрида, т е. если на горение серы поступает воздух, содержащий 21 /о кислорода, то теоретически можно получить сернистый газ с содержанием 21% ЗОг и 79% Ыг. Максимально же возможная концентрация ЗОг в сернистом газе, получаемом при обжиге колчедана, составляет 16,3%. Сернокислотные заводы перерабатывают как природную серу, так и серу, полученную в качестве побочного продукта при плавке медной руды на штейн — газовую серу. Эта сера обычно содержит мышьяк и селен. При использовании ее в контактном способе производства серной кислоты нельзя обойтись без очистки сернистого газа от этих примесей. Большой интерес для сернокислотной промышленности представляет природная сера некоторых наших месторождений, не содержащая примесей мышьяка и селена. При ее использовании отпадает необходимость в сухих электрофильтрах, не требуется специальной очистки получаемого при ее сжигании сернистого газа, очистки в промывных башнях и в мокрых электрофильтрах. 
[c.243]

    Современный метод получения серной кислоты контактным способом содержит четыре основных стадии получение сернистого газа, очистка обжигового газа от примесей, контактное окисление сернистого ангидрида в серный, абсорбции серного ангидрида и получение серной кислоты. Сырьем для получения серной кислоты служат сера, серный колчедан РеЗг, газы цветной металлургии, сероводород, гипс и другие сернистые соединения. 
[c.163]

    В нашей стране перспективы развития контактного процесса весьма благоприятны, особенно для получения серной кислоты из чистой элементарной серы, производство которой в СССР сильно расширяется. При работе на колчедане затраты на 1 т НгЗО (капитальные и эксплуатационные) по контактному способу несколько выше, чем по нитрозному, вследствие необходимости тщательной очистки газов от примесей. В то же время при контактном способе выхлопные газы значительно легче очищаются от ЗОг, чем газы башенных систем от окислов азота. [c.159]

    И контактный и башенный (нитрозный) способы получения кислоты имеют свои преимущества и свои существенные недостатки. Так, башенные системы, обеспечивая получение более дешевой кислоты и более высокий по сравнению с контактным способом коэффициент использования серы, содержащейся в исходном сырье, имеют серьезный недостаток повышенный расход азотной кислоты на пополнение расхода окислов азота в системе, которые теряются в основном с выхлопными газами. Выброс окислов азота в атмосферу в башенных сернокислотных системах создает недопустимые условия для работы и жизни на территории завода и в прилегающих к нему местностях. Этим главным образом объясняется то обстоятельство, что строительство у нас башенных систем за последние годы было прекращено. Кроме того, башенные системы выпускают разбавленную башенную кислоту, в то время как в отдельных случаях необходимо иметь концентрированную серную кислоту. Контактные сернокислотные системы, особенно работающие на серном колчедане, также имеют серьезные недостатки громоздкую аппаратуру как следствие необходимости в тщательной очистке газов от вредных для катализатора примесей, более низкий, чем в нитрозных системах, коэффициент использования серы, и т. д. 

[c.252]

    В производстве серной кислоты контактным способом применяют различные контактные сернокислотные системы в зависимости от того, какое сырье используют для получения серной кислоты (серный колчедан, газы металлургических печей, серу, сероводород и др.). Если, например, перерабатывают газы металлургических печей, то на сернокислотном заводе нет надобности в печном отделении для обжига или сжигания сырья если используют в качестве сырья серу, то упрощается отделение для очистки газа, а если применяют сероводород, дающий при сжигании сернистый газ с большим содержанием паров воды, контактное окисление ЗОг производят в присутствии влаги (мокрый катализ), т. е. отпадает необходимость в осушке газов. Контактные сернокислотные системы различаются также методами проведения отдельных стадий процесса переработки ЗОг в ЗОз и конструктивным оформлением отдельных аппаратов и частей установки. Но нес.мотря на многообразие этих систем в принципе они имеют много общего. [c.204]


    Основ 1ЫМ сырьем в производстве серной кисло 1 ш служит сера лли серный колчедан, при сж11гакии которых получают сернксть ангидрид ЗОг. В зависимости от приемов переработки сернистого ангидрида различают два способа получения серной кислоты контактный и нктрозный (нитрозный способ называют также башенным). [c.71]

Контактный способ — Справочник химика 21


    Пример. Составить материальный баланс промывного отделения производства серной кислоты контактным способом. [c.69]

    Современные технологические схемы производства разбавленной азотной кислоты, основанные на контактном способе окисления аммиака кислородом воздуха в присутствии платинового катализатора и последующем поглощении оксидов азота водой, можно разделить на три группы [77]  [c.212]

    Газовые реакции на твердом катализаторе распространены в химической промышленности. В частности, производство азотных удобрений было бы невозможным без каталитических реакций конверсии метана и моноксида углерода, синтеза аммиака и окисления его до моноксида азота. Серную кислоту, необходимую для производства фосфорных удобрений, в настоящее время получают почти исключительно контактным способом, основанным на каталитическом окислении сернистого ангидрида в серный. Примеры таких процессов в нефтехимических и органических производствах — каталитический крекинг и риформинг нефтепродуктов, а также синтез метанола и других спиртов и углеводородов. Реакторы для таких процессов обычно называют контактными аппаратами или колоннами синтеза. [c.285]

    В промышленности широко используется проведение реакций в струе газа, проходящего через реактор, который может быть или пустым, играя роль только области, где поддерживается постоянная температура, или заполненным слоем зер-неного катализатора. Примерами реакций, осуществляемых в потоке в промышленных масштабах, могут служить реакции термического и каталитического крекинга нефтепродуктов, каталитического алкилирования, иолимеризации, гидро- и дегидрогенизации углеводородов, дегидратации и дегидрогенизации спиртов, гидратации олефинов, галоидирования, нитроваиия охислами азота, синтеза аммиака, получения серной кислоты контактным способом, синтеза моторного топлива н т. п. Поэтому и лабораторные опыты по изучению кинетики многих в.ажных широко применяемых в промышленности реакций проводятся также в потоке. Вследствие того, что реакции этого типа проводятся обычно при постоянном давлении и сопровождаются в большинстве случаев изменением объема участвующих в реакции веществ, уравнения кинетики этих процессов должны отличаться от уравнений, выведенных выше для условия ПОСТОЯННОГО) объема. Кроме того, и сам метод расчета кон-стаит скоростей реакций, протекающих в потоке, должен отличаться от методов расчета констант скоростей реакций,осуществляемых при постоянном объеме, так как очень трудно определить время пребывания реагирующих веществ в зоне реакции (так называемое время контакта). [c.48]


    Технологический процесс производства серной кислоты из элементарной серы контактным способом отличается от описанного выше процесса производства из колчедана рядом особенностей. К ним относятся  [c.174]

    I См. также Контактный способ производства серной кислоты (стр. 251) Синтез аммиака (стр. 252). [c.246]

    Каталитические процессы с большим выходом продукта за один цикл осуществляются, как правило, по прямоточным технологическим схемам — производство серной кислоты по контактному способу, производство разбавленной азотной кислоты и др. В таких системах для защиты атмосферы применяется санитарная очистка отходящих газов. Методы очистки газов отражены в некоторых примерах главы VII. [c.110]

    Какие научные принципы химической технологии применяются в контактном способе производства серной кислоты В чем выражается использование того или иного принципа в стадиях обжига, специальной очистки, контактирования и поглощения SO.3  [c.138]

    Лекция 19. Производство серной кислоты. Источники сырья. Получение двуокиси серы. Контактный способ производства серной кислоты. Получение элементарной серы по методу Клауса. [c.283]

    В-третьих, однопол очные аппараты ввиду простоты их конструкции заманчиво применять для короткой схемы сухой очистки [1, 26] производства серной кислоты контактным способом на газе от обжига серного колчедана. В этом случае газ, содержащий 8—10% ЗОз, после неполной сухой очистки поступает в контактный аппарат. Минимальная степень превращения для короткой схемы составляет около 80%, поэтому необходим высокий слой катализатора — 350— 450 мм. Оптимальная температура составляет 520—500° С, тогда как при адиабатическом режиме [уравнение (111.12)] она была бы 700° С. Поэтому необходимо отводить из слоя большое количество тепла и целесообразно устанавливать трубы парового котла непосредственно в кипящем слое катализатора, используя хорошую теплоотдачу. Газ после контактного аппарата охлаждается в теплообменниках, затем серный ангидрид абсорбируется с образованием загрязненного олеума и моногидрата, а оставшийся чистый газ поступает во вторую стадию окисления в аппарат с фильтрующими слоями катализатора и затем на повторную абсорбцию. Достигается весьма высокая степень окисления 30а х = 0,995), а также более полная абсорбция серного ангидрида. Загрязнение атмосферы уменьшается в несколько раз по сравнению с обычными системами. Себестоимость кислоты по сравнению с обычными установками снижается вследствие отсутствия громоздких и дорогих в эксплуатации мокрых электрофильтров и промывных башен, а также благодаря использованию тепла реакций для получения пара. [c.151]

    Контактный способ производства серной кислоты [c.251]

    Мы считаем, что контактный способ производства серной кислоты в обозримом будущем останется основным процессом. Некоторые сернокислотные заводы, использующие серу в качестве сырья, видимо, могут быть переоборудованы для использования диоксида серы с расположенных поблизости очистных сооружений электростанций. На металлургических заводах, перерабатывающих руды цветных металлов, побочно образующийся диоксид серы будет по-прежнему применяться для производства серной кислоты. Совершенствование установок обжига руд для уменьшения загрязнений окружающей среды и повышения эффективности процесса увеличит концентрацию образующегося диоксида серы. [c.271]

    Контактный способ окисления может быть осуществлен с катализатором—хлористой медью при температуре 400—430° с выходом хлора около 80% по следующей схеме  [c.40]

    I См. также Производство чугуна (стр. 247) Обжиг извести (стр.252) Контактный способ производства серной кислоты (стр 251) Синтез аммиака (стр.252) Производство водяного газа (стр. 254). [c.246]

    Составить таблицу производства серной кислоты контактным способом. В первой графе показать стадии процесса, во второй — химические процессы, в третьей — аппараты. [c.138]

    Принцип безотходности стремятся осуществить и в производствах, издавна работающих по прямоточной технологической схеме. Разработана и внедряется циклическая технологическая схема производства серной кислоты по контактному способу, благодаря которой в атмосферу не попадают выбросы, содержащие серу. Основной узел этой системы — каталитический реактор окисления 502 со взвешенными слоями катализатора. Элементы расчета этого реактора приведены в примере 17 данной главы. [c.110]

    I См. также Контактный способ производства серной кислоты (стр. 251). [c.282]

    В настоящее время серная кислота производится двумя способами нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце XIX и начале XX в. Контактный способ вытесняет нитрозный (башенный). Первой стадией сернокислотного производства по любому методу является получение диоксида серы при сжигании сернистого сырья. После очистки диоксида серы (особенно в контактном методе) ее окисляют до триоксида серы, который соединяется с водой с получением серной кислоты. Окисление ЗОг в 50з в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы. [c.115]


    КОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ [c.126]

    Наиболее эффективен контактный способ производства серной кислоты в присутствии гетерогенных катализаторов [84, 85]. Оптимальные условия осуществления обратимой реакции окисления ЗОг в 80з могут быть найдены при исследовании влияния следующих параметров. [c.219]

    Окисление сернистого газа на катализаторе в серный ангидрид с последующим поглощением раствором серной кислоты (контактный способ) [c.149]

    В контактном методе производства серной кислоты окисле-кие диоксида серы в триоксид осуществляется на твердых контактных массах. Благодаря усовершенствованию контактного способа производства себестоимость более чистой и высококонцентрированной контактной серной кислоты лишь незначительно выше, чем башенной. Поэтому в СССР строятся лишь контактные цехи. В настоящее время свыше 90% всей кислоты производится контактным способом. [c.115]

    Кроме указанных, могут существовать также другие возможности использования разностей потенциалов, позволяющие улучшить энергетический баланс производственного предприятия или комбината. Например, газы, отходящие с производства Н2804 контактным способом, имеют низкую температуру после прохождения башни для абсорбции 50з концентрированной серной кислотой и для данного предприятия становятся хвостовым продуктом. Однако содержание воды в. чтих газах ничтожно (пар- [c.352]

    Из шлама (мокрых электрофильтров), образующегося путем восстановления двуокиси селена сернистым газом в производстве серной кислоты контактным способом [c.139]

    Последней стадией в производстве серной кислоты контактным способом является абсорбция оксида серы (VI) из контактированного газа и превращение его в серную кислоту или олеум. Абсорбция оксида серы (VI) представляет обратимую экзотермическую реакцию и описывается уравнением  [c.170]

    При производстве серной кислоты контактным способом печной газ, поетупамщиц в контактный узел, имеет следующий состав (по объему) 7,8% ЗО2, 10.8% О2 и 81,4% N3. Процесс контактироваи.ня ЗОг в ЗО3 протекает ири температуре 500 С и давлении I ата. Подсчитать а) процент контактирования б) состав газа по выходе из контактного аппарата. [c.215]

    Каталитическое окисление сернистого ангидрида в серный — основной процесс в производстве серной кислоты. В контактном способе производства серной кислоты [1] сернистый газ обычно получают обжигом сульфидных руд или сжиганием серы. Затем газ тщательно очищают от пыли, тумана серной кислоты и контактных ядов, сушат и подают компрессорами в контактное отделение. В контактном отделении газ подогревается в теплообменниках до температуры зажигания катализатора и проходит в контактных аппаратах через слои катализатора. На катализаторе идет окисление 802 кислородом, содержащимся в исходном газе. Далее газ, содержащий 80з, охлаждается в теплообменниках сначала исходным газом, затем воздухом. Серный ангидрид поглощается серной кислотой с образованием олеума или моногидрата Н2804. [c.139]

    Для производства серной кислоты контактным способом определяемый экспериментально коэффициент а = 8,2 10 . Тогда уравнение (8.9) принимает вид  [c.84]

    Пример У-8. В установке для производства серной кислоты контактным способом (рис. У-3) проходит реакция окисления 280г -Ь Ог 250з. Газ. [c.116]

    Технологическая схема установки приведена на рис. 1. Дизельное масло М-11 селективной очистки при 40—50 °С сульфируют серным ангидридом (контактным газом, содержащим 7—8 % серного ангидрида и полученным при производстве серной кислоты контактным способом) в сульфураторе 3 периодического действия. В процессе сульфирования температура в аппарате не превышает 50°С, что достигается циркуляцией сульфированного масла через выносной холодильник 5. Процесс сульфирования контролируют по кислотному числу сульфированного масла, которое должно быть в пределах 18—22 мг КОН/г. ПутеК отстаивания в аппарате 6 от сульфированного масла отделяют кислый гудрон. Нейтрализацию сульфированного масла осуществляют в реакторе 9 периодического действия с перемешивающим устройством, [c.223]

    Ванадиевый ангидрид и ванадаты применяются в химической промышленности в качестве катализаторов при контактном способе получения серной кислоты и при некоторых органических синтезах. Соединения ванадия используются также в стекольной промыш- яенпости, в медицине, в фотографии. [c.653]

    Пример 5. Составить материальный баланс сушильной башни контактного узла и абсорберов при производстве серной кислоты контактным способом по схеме, приведенной на рис. 22. Содержание ЗОг в сухом газе перед входом его в сушильную башнк равно 7,0%, влагосодержание 20 г на 1 кг газа. В печном отделении сжигают 1 г/час 42-процентного колчедана содержание серы в огарке 2%. Количество кислоты, идущей на [c.333]

    Так, при сульфировании вазелинового дистиллята олеумом, смесью серного ангидрида с воздухом, а также газовоздушной смесью, образующейся при получении серной кислоты контактным способом, выход сульфокислот составляет соответственно 8—10 %, 14 % и 20 %. Серный ангидрид, получаемый отдувкой воздухом из олеума, несмотря на более слабый эффект (по сравнению с газовоздушной смесью из контактной системы) все же довольно широко применяется в качестве сульфирующего реагента. В США для сульфирования используют смесь серного ангидрида с воздухом в соотношении примерно 1 10. На БНЗ имени А. Г. Караева сульфирование нефтепродуктов проводят с помощью газовоздуш-ной смеси, содержащей 7—8% (об.) серного ангидрида [15, с. 71 , [c.71]

    Пример 11. При окислении оксида серы (IV) в оксид серы (VI) в производстве серной кислоты по контактному способу в форкон-тактный аппарат поступает сернистый газ состава [% (об.)] SO2—11 О2—10 N2 — 79. Процесс окисления осуществляется при / = 570°С и Я = 1200 кПа, Степень окисления 70%. [c.39]

    При производстве серпой кислоты контактным способом печной газ, полученный об кигом колчедана, подвергают тонкой очистке от вредных примесей — мышьяка, селена, тумана серной кислоты и остатков огарковой пыли. Вначале газ очищают от механических примесей в циклонах и электрофильтрах, а затем в процессе тонкой очистки газ охлаждают, увлажняют и пропускают через мокрые электрофильтры, где улавливают частички мышьяково-сернокислотного тумана (рис. 9). Из последнего мокрого электрофильтра газ поступает в сушильные башни, затем, пройдя брызгоуловители, поступает в турбокомпрессор. [c.66]

    Турбинные масла предназначаются для смазки и охлаждения подшипиикоБ паровых и водяных турбин и генераторов электрического тока. Стойкость против окисления обеспечивается добавкой 0,01—0,015 вес. % п-оксидифениламина. Качество турбинных масел приведено в табл. 25. Сырьем для получения их служат дистилляты бакинских и эмбенских нефтей, очищенные кислотно-контактным способом. [c.139]

    В ХТС производства серной кислоты контактным способом Р , 49] могут возникать отказы контактного аппарата, заключающиеся в резком С 1ижеин11 степени конверсии диоксида серы в триоксид. Отказы обусловлены спеканием зерен катализатора и как следствие полной потерей активности катализатора при повышении температуры в аппарате до 800—900 °С. [c.18]

    Автоматическое регулирование бывает стабилизирующим, когда необходимо поддерживать в определенных границах те или иные параметры. Например, в про-щ дстве серной кислоты контактным способом не обхо-дфмое постоянство температуры газа, поступающего в коя актный аппарат, поддерживается автоматикой в пределах 0,5 °С, тогда как при ручном регулировании это возможно сделать в пределах 30 °С. [c.159]

    В 1831 году английский ученый П.Филипс разработал контактный способ производства серной кислоты на платиновом катализаторе. Позже платина была заменена контактной массой на основе оксида ванадия (V), что позволило снизить температуру зажигания. В начале XX века Р. Книтч установил причины отравления катализатора при использовании в качестве сырья колчедана и разработал методы очистки оксида серы (IV) от каталитических ядов. Это было использовано при разработке различных технологических схем производства серной кислоты контактным методом, среди которых получила широкое распространение в России и за рубежом так называемая тентелевская схема , впервые освоенная в России на заводе Тентелева. [c.152]

    Контактным способом производится большое количество сортов серной кислоты, в том числе олеум, содержащий 20% свободного 50з, купоросное масло (92,5% Н2504 и 7,5% НзО), аккумуляторная кислота примерно такой же концентрации, как и купоросное масло, но более чистая. Контактный способ производства серной кислоты включает три стадии 1) очистку газа от вредных для катализатора примесей 2) контактное окисление диоксида серы в триог сид 3) абсорбцию триоксида серы серной кислотой. Главной стадией является контактное окисление ЗОа в 50з по названию этой операции именуется и весь способ. [c.126]


Установки производства серной кислоты контактным способом

NEW BOLIDEN Финляндия, Коккола 1100 т/сутки обжиг Zn на стадии реализации
UBE Thailand Таиланд, Районг 700 т/сутки сжигание серы 2014
Bandirma Gübre Fabrikalari AŞ (Bagfas) Турция, Бандырма 1650 т/сутки сжигание серы 2013
ЧАО «Крымский Титан» Украина, Армянск 1818 т/сутки сжигание серы 2012
BASF N.V. Бельгия, Антверпен 1470 т/сутки сжигание серы 2011
CODELCO Div. Чили, Лас Вентанас

расширение на
1500 т/сутки

газы от медеплавильного конвертера 2008

Fortum/Yara, 
бывш.
Kemira Oy

Финляндия, Сиилинярви

расширение
на
1850 т/сутки

газы от обжига
магнитного колчедана в печах кипящего слоя путем сжигания серы
2008
SADACI
 
Бельгия, Гент

ок.
200 т/сутки

обжиг MoS2 2007
Cinkarna Словения, Целе

расширение
на
620 т/сутки

сжигание серы 2006
ОАО «Гомельский
химический завод»
Белоруссия, Гомель

расширение на

2120 т/сутки

сжигание серы 2005

Anglo Platinum Ltd.

ЮАР, Рустенбург 900 т/сутки газы от конвертера для плавки платины 2002
Palabora Mining Corp. ЮАР, Палабора

расширение
на

1300 т/сутки

газы от медеплавильного конвертера 1997

Pasminco-Metals

Австралия, Булару 665 т/сутки газы от спекания цинка/ свинца на агломерационной установке 1992
Cinkarna Словения, Целе 200 т/сутки разложение FeSO4 1991
ENAMI Чили, Лас Вентанас 920 т/сутки газы от медеплавильного конвертера 1990
Kemira Oy Финляндия, Коккола 2500 т/сутки олеума 65 газы от обжига ZnS 1985

Climax Molybdenum B.V.

Нидерланды, Розенбург 160 т/сутки отходящие газы с малым содержанием SO2
(1,5 — 2,5 об.%)
1981

Zorka

Югославия, Шабац

1000 т/сутки,

двойной катализ
газы от обжига серного колчедана и сульфида цинка в печи кипящего слоя 1979

Kemira Oy

Финляндия, Коккола 1000 т/сутки, двойной катализ смешанные газы от печей взвешенной плавки меди и медеплавильных конвертеров 1975
Kemira Oy Финляндия, Сиилинярви

расширение
до
850 т/сутки

газы от обжига магнитного колчедана в печи кипящего слоя 1974

Kemira Oy

Финляндия, Харьявалта 480 т/сутки, двойной катализ смешанные газы от печей взвешенной плавки меди и медеплавильных конвертеров 1974
Union Explosivos Rio Tinto S.A. Испания, Картахена
 

650 т/сутки,

вкл. 150 т/ сутки олеума,
двойной катализ
газы от обжига серного колчедана в печи кипящего слоя 1974

Rikkihappo Oy

Финляндия, Коккола

расширение

на
300 т/сутки
смешанные газы от печи взвешенной плавки меди и медеплавильного конвертера 1966

Rikkihappo Oy

Финляндия, Харьявалта 300-
450 т/сутки
смешанные газы от печи взвешенной плавки меди и медеплавильного конвертера 1969
Korea Mining & Smelting Corporation Корея, Чанг Ханг 50 т/сутки газы от обжига медного колчедана в печи кипящего слоя 1970

Rikkihappo Oy

Финляндия, Сиилинярви 750 т/сутки газы от сжигания магнитного колчедана в печи кипящего слоя 1969
Fertisa Эквадор, Гуаякиль 100 т/сутки газы от обжига серной руды в подовой печи 1970
Zorka Югославия, Шабац 450 т/сутки

газы от обжига серного колчедана в печи кипящего слоя

 

1969
Trepca — Rudnici i
Topionica Olova i Cinka
Югославия, Косовска-Митровица 200 т/сутки газы от обжига концентрата сульфида цинка в печах для обжига жидких и твердых веществ 1967
Cinkarna Югославия, Целе 180 т/сутки газы от обжига серного колчедана в печи для обжига жидких и твердых веществ 1966
Rikkihappo Oy Финляндия, Коккола 800 т/сутки смешанные газы от печей взвешенной плавки меди и медеплавильных конвертеров 1967
Phosphoric Fertilizers Industry Греция, Кавала 375 т/сутки газы от обжига серного колчедана в подовой печи с рециркуляцией печного газа 1965
Fabrika Superfosfata
Produzece u Izgradnji
Югославия,
Косовска-Митровица
380 т/сутки газы от обжига магнитного колчедана в печи для обжига жидких и твердых веществ 1963

Rikkihappo Oy

Финляндия, Коккола 200 т/сутки смешанные газы от печей взвешенной плавки меди, конвертеров и печи для плавки никеля 1962

Rikkihappo Oy

Финляндия, Коккола 400 т/сутки смешанные газы от печей взвешенной плавки меди, конвертера и печи для плавки никеля 1962

Cinkarna

Югославия, Целе

85 т/сутки

газы от обжига концентрата
сульфида цинка в печи для обжига жидких и твердых веществ
1962

Производство серной кислоты контактным способом

Производство серной кислоты

контактным способом.

Учитель химии МБОУ СОШ № 8

города Коврова Владимирской области

Конькова Т.В .

Серо

водород

Сера

Источники

Сульфиды

Сульфаты

1 стадия. Обжиг пирита

Уравнение реакции

4 FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q

Продукты стадии

Печной газ

Огарок

Аппаратура

Печь для обжига в кипящем слое

2 стадия. Очистка печного газа

Состав печного газа

1. Оксид серы ( IV )

2. Кислород

3. Крупная пыль

4. Мелкая пыль

5. Водяные пары

+

Пыль

Электрофильтр

Циклон

Концентрированная серная кислота

Сушильная башня.

Здесь происходит процесс осушения печного газа от влаги.

Разбавленная серная кислота

3 стадия.

Окисление оксида серы ( IV ) в оксид серы ( VI )

Уравнение реакции

2SO 2 + O 2 2SO 3 + Q

Аппаратура

Теплообменник

Контактный аппарат

Подогрев очищенного печного газа SO 2 происходит в теплообменнике.

Реакция окисления SO 2 в SO 3 происходит в контактном аппарате в присутствии катализатора V 2 O 5 . При этом выделяется некоторое количество теплоты, которое тратится на нагревание печного газа.

Контактный аппарат

Теплообменник

4 стадия.

Поглощение SO 3 .Получение олеума.

Уравнение реакции

SO 3 +H 2 O → H 2 SO 4 +Q

Аппаратура

Поглотительная башня

В этом аппарате происходит получение серной кислоты :

Поглотительная башня

Экологические проблемы сернокислотного производства.

  • Закисление почв, водоемов, лесов.
  • Разрушение металлических и бетонных конструкций из-за выпадения кислотных дождей.
  • При аварийных выбросах возможны отравления людей.
  • Барзилович П. Ю., Кудряшов А. А. Химия. Ответы на экзаменационные билеты. 11 класс.- М.: «Экзамен», 2005
  • Габриелян О.С. Химия 9 класс, М, «Дрофа», 2001 г.
  • Рудзитис Г.Е. и др. Химия 9 класс, М, «Просвещение», 1991 г.
  • Материалы презентации Почаевой Н.Д., учителя химии МОУ «Головинская средняя школа» Судогодского района Владимирской области

Конспект урока по Химии «Производство серной кислоты контактным способом» 11 класс

  1. Салищева Ольга Георгиевна

  2. Федеральное государственное казенное общеобразовательное учреждение «СОШ №3» г. Приозерск

  3. учитель химии

Открытый урок по химии. 11 класс.

Тема: «Производство серной кислоты контактным способом»

Тип урока: урок изучения нового материала и закрепления полученных знаний.

Цель урока: обобщить, систематизировать и углубить знания обучающихся об обратимых химических реакциях, химическом равновесии и условиях его смещения, о научных принципах производства серной кислоты контактным способом в свете требований современной технологии. Рассмотреть принцип Ле Шателье.

Методические цели:

Образовательные:

формирование общенаучных знаний: определение особенностей производства серной кислоты рассмотреть закономерности изменения скорости реакций и условия смещения химического равновесия;

формирование общепредметных знаний: закрепить знания о классификации химических реакций и определение научных принципов производства;

формирование опыта деятельности: продолжить формирование у учащихся ответственного отношения к выполнению заданий, развивать умения правильно обобщать данные и делать выводы, а также бережного относиться к имуществу школы и учебным пособиям.

Развивающие:

способствовать развитию у учащихся навыков по отношению к информации и

выполнению тестовых задании категории А и Б;

содействовать развитию речи, мышления, познавательных умений;

развитие познавательного интереса, развитие кругозора.

Воспитательные:

формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации

к учению;

способствовать воспитанию дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Основные вводимые опорные понятия. Кипящий слой, принцип противотока, принцип теплообмена.

Планируемые результаты обучения. Уметь объяснять на примере производства серной кислоты способы смещения химического равновесия, использование основных принципов химического производства.

Оборудование. УМК «Химия 11» Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман, Москва «Просвещение» 2012 г, электронное приложение к учебнику, «Сборник задач, упражнений и тестов по химии: 11класс»: к учебнику Г.Е. Рудзитиса, Ф.Г. Фельдмана «Химия: 11 класс», М.А. Рябов, Москва «Экзамен» 2013 г., презентация(личная) «Производство серной кислоты контактным способом», презентации учащихся, мультимедийная доска.

Этапы занятия:

  1. Организационный момент, постановка цели урока.

Содержание урока.

  1. Организационный момент, постановка цели урока.

Слайд 1.Слайд 2

Позвольте напомнить вам слова Д.И. Менделеева «Едва ли найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота. Где нет заводов для ее добывания — немыслимо выгодное производство многих других веществ, имеющих важное технические значение».

Работа с электронным учебником – серная кислота на Венере.

Постановка целей урока.

2.Повторение изученного материала, проверка домашнего задания.

Вопросы для повторения🙁 Слайд 3)

1) типы химических реакций;

2) скорость хими­ческих реакций;

3) дать полную характеристику реакций, химического равновесия;

4) факторы, влияющие на смещение химического равновесия.

5) Принцип Ле Шателье;

6) № 4.86, 4.88, 4.89 («Сборник задач, упражнений и тестов по химии: 11класс»).

7) Работа по тестам категории А: № 4.96-4.100

Решение:

4.88 –обратимые реакции а), г), д).

Необратимые б) — обмена, в) — замещения, е)- обмена.

4.87, 4.88-фронтальный опрос

4.89 – а) при повышении температуры например

2S02 + 02 2S03 + Q, влево

при понижении температуры— вправо.

б) при повышении давления – вправо,

при понижении давления — влево;

в) при увеличении концентрации реагентов – вправо,

при увеличении концентрации продуктов реакции влево.

4.96 — 3

4.97 – 4 (мыслительная деятельность)

4.98 — 2

4.99 — 1

4.100 – 2

Боль­шинство обратимых химических реакций используется в про­мышленности для получения определенных веществ. В связи с этим необходимо уметь управлять ходом реакции, т. е. знать условия смещения химического равновесия в определен­ную сторону.

  1. Изучение нового материала.

Поэтому сегодня мы поговорим с вами о промышленном способе получения серной кислоты.

Немного истории. Слайд 4.Слайд 5.

Серная кислота известна очень давно. Первое упоминание о серной кислоте принадлежит арабскому алхимику Джабир Ибн Хайяну, живущему в VIII—IX вв. В его трактате «Итог совершенства магистерии» описывается методика получения серной кислоты: «Перегони фунт кипрского купороса, полтора фунта селитры, четверть фунта квасцов и получишь воду. Эта вода очень хорошо растворяет металлы».

Арабский алхимик Аджабир ибн Хайян получил «кислые газы» из «зеленого камня» (железного купороса).

IX век – персидский алхимик Ар-Рази получал серную кислоту прокаливанием смеси медного и железного купороса.

XIII век – европейский алхимик Альберт Магнус усовершенствовал способ получения кислоты.

XV век – алхимики уже как 300 лет получали серную кислоту из пирита FeS2

Первый сернокислотный завод был построен в Англии в 1740-1746 г. Серную кислоту там получали сжиганием смеси серы и селитры в металлических сосудах с использованием свинцовых камер, так как было уже известно, что серная кислота не вступает в реакцию со свинцом. Образующиеся при этом газы направляли в специальные стеклянные сосуды, где происходило поглощение их водой с образованием серной кислоты. Получали кислоту низкой концентрации: (до 50-60%).

В России серная кислота была впервые получена на заводе князя Голицына, а в 1897 г. был построен первый контактный сернокислый завод.

1903 г. – произведен запуск первой в России контактной установки на Тентелеевском химическом заводе в Петербурге, к 1913 г. работало уже 6 систем, производство возросло до 5 тыс.тонн.

1926 г. – в СССР построена первая башенная установка на Полевском металлургическом заводе (Урал), но она была малоэффективна.

Сегодня мы познакомимся с технологическими процессами производства серной кислоты.

Сырьем для производства серной кислоты являются: (Слайд 6)

S(самородная сера),

H2S(сероводород),

Cu2S, ZnS, PbS (цветные металлы),

CaSO4·2H2O (гипс),

FeS2 (пирит) – содержание серы 54,3%. (стр. 59, схема 5- учебник)

Рассмотрим процесс производства серной кислоты. (стр.60, рис.16- учебник)

(Слайд 7) – анимация.

Познакомимся поближе с основными химическими реакциями, лежащими в основе производства серной кислоты.

В основе производства лежат три химические реакции:

I. Обжиг пирита, в результате чего образуется сернистый газ (Слайд 8)

4FeS2+ 11O2 = 2Fe2O3+ 8SO2+Q

Характеристика процесса: данная реакция

1. Горения

2.  Экзотермическая

3.  Гетерогенная

4.  Некаталитическая

5.  Необратимая

6.  Окислительно -восстановительная

или сжигание серы

S+O2 = SO2+Q

II. Окисление диоксида серы до триоксида серы на катализаторе: (Слайд 9)

V2O5

2SO22 2SO3+Q

Например, для смещения равновесия в сторону образования S03 в реакции необходимо:

1) понизить температуру;

2) повысить давление;

3) увеличить концентрации реагентов (S02 и 02) или удалять S03 из зоны реакции.

Отвод продуктов из зоны реакции — важный технологический прием, основанный на том, что чем меньше концентрация вещества, тем выше скорость реакции, приводящей к его образованию.

Подчеркиваю, что катализатор не влияет на смещение химического равновесия, так как он ускоряет как прямую, так и обратную реакцию.

III. Поглощение триоксида серы с целью получения серной кислоты: (Слайд 10)

SO3+ H2O = H2SO4+Q

Научные способы производства. (Слайд 11)

I ЭТАП

1. Крупные куски пирита измельчают, мелкие спекают.

2.Обогащают воздух кислородом, горение в «кипящем слое».

3. Используют принцип противотока.

3. Теплообмен, т.к. температура выше 800 C.

4. Толстые стены печи обшиты сталью.

5.Механизация, автоматизация всех процессов производства.

II ЭТАП

1.Происходит очистка газа от пыли:

“Циклон” – от крупных частиц пыли, «Электрофильтр» – от мелких частиц пыли, так как нельзя загрязнять катализатор.

3. Осушают газ в сушильной башне.

4. Нагревают газ до t=400 С в теплообменнике, понижают температуру от 600 С до 400С.

5. Катализатор V2O5 на керамике.

6.Противоточное движение.

7.Теплообмен.

III ЭТАП

1. Увеличивают площадь соприкосновения (керамические кольца Рашига).

2.Отводят продукты реакции.

3.Орошают 98% серной кислотой, образуется олеум (раствор SO3 в H2SO4)

Работа с электронным учебником – тезераус олеум.

(Слайд 12) и презентация учащихся «Транспортировка и хранение серной кислоты»

Транспортируют серную кислоту в железнодорожных и автоцистернах из кислотостойкой стали.

Хранят в герметически закрытых емкостях из полимера или нержавеющей стали, покрытой кислотоупорной плёнкой.

Слайд 13.Слайд 14.

Рассмотрим производство и потребление серной кислоты в мире. Работа с круговыми диаграммами.

Слайд 15. Работа с электронным учебником.

Охране окружающей среды в нашей стране уделяют огромное влияние. На сернокислотных заводах предотвратить загрязнение окружающей среды удаётся путём непрерывности технологического процесса; комплексным использованием сырья; совершенствованием технологического оборудования.

Закрепление материала.

Предлагаю несколько упражнений на закрепление изученного материала. («Сборник задач, упражнений и тестов по химии: 11класс») № 4.121 – 4.124 (С.77) Слайд 16.

Рефлексия.

  1. Вернитесь к целям урока. Достигли ли Вы их в ходе работы?

  2. У Вас не возникли трудности при составлении и классификации уравнений реакций?

  3. Способы смещения химического равновесия и использование основных принципов химического производства серной кислоты, разобранные на уроке, для Вас просты и доступны?

  4. Как Вы считаете, можно ли использовать знания, полученные на уроке, в повседневной жизни?

Если «Да», то опустите в сосуд яркий шарик, а «Нет» — тёмный.

Оценки за урок.

Домашнее задание. § 14, упр. 8, № 4.108, 4.110, задача 4.112 Слайд 17.

5 минут

  1. Повторение изученного материала, проверка домашнего задания.

10 минут

  1. Изучение нового материала.

25 минут

  1. Закрепление материала.

10 минут

  1. Подведение итогов урока. Домашнее задание.Рефлексия.

5 минуты

Контактный процесс — химия LibreTexts

Контактный процесс используется при производстве серной кислоты. Эти модули объясняют причины используемых в процессе условий, учитывая влияние пропорций, температуры, давления и катализатора на состав равновесной смеси, скорость реакции и экономичность процесса. Контактный процесс:

  • Шаг 1. Получение диоксида серы
  • Шаг 2: Превратить диоксид серы в триоксид серы (обратимая реакция, лежащая в основе процесса)
  • Шаг 3: Превратить триоксид серы в концентрированную серную кислоту

Шаг 1. Получение диоксида серы

Это можно получить путем сжигания серы в избытке воздуха:

\ [S _ {(s)} + O_2 (g) \ rightarrow SO_ {2 \; (g)} \ label {1} ​​\]

или нагреванием сульфидных руд, таких как пирит, в избытке воздуха:

\ [4FeS_2 (s) + 11O_2 (g) \ rightarrow 2Fe_2O_3 (s) + 8SO_2 (g) \ label {2} \]

В любом случае используется избыток воздуха, так что полученный диоксид серы уже смешивается с кислородом для следующей стадии.

Этап 2: преобразование диоксида серы в триоксид серы

Это обратимая реакция, экзотермическая.

\ [2SO_2 (g) + O_2 (g) \ rightleftharpoons 2SO_3 (g) \; \; \; \ Delta {H} = — 196 \; кДж / моль \ label {3} \]

Схема этой части процесса выглядит так:

Причины всех этих условий будут подробно рассмотрены ниже.

Этап 3. Превращение триоксида серы в серную кислоту

Этого нельзя сделать простым добавлением воды к триоксиду серы; реакция настолько неконтролируема, что создает туман серной кислоты.Вместо этого триоксид серы сначала растворяют в концентрированной серной кислоте:

\ [H_2SO_ {4 (l)} + SO_ {3 (g)} \ rightarrow H_2S_2O_ {7 (l)} \ label {4} \]

Продукт известен как дымящаяся серная кислота или олеум , который затем может безопасно вступать в реакцию с водой для получения концентрированной серной кислоты — в два раза больше, чем первоначально использовалось для производства дымящей серной кислоты.

\ [H_2S_2O_ {7 (l)} + H_2O _ {(l)} \ rightarrow 2H_2SO_ {4 (l)} \ label {5} \]

Объяснение условий

Смесь диоксида серы и кислорода, поступающая в реактор, находится в равных объемных пропорциях.Закон Авогадро гласит, что равные объемы газов при одинаковой температуре и давлении содержат равное количество молекул. Это означает, что газы поступают в реактор в соотношении 1 молекула диоксида серы на 1 молекулу кислорода.

Это избыток кислорода относительно пропорций, требуемых уравнением.

\ [2SO_ {2 (g)} + O_ {2 (g)} \ rightleftharpoons 2SO_ {3 (g)} \; \; \; \ Delta {H} = — 196 \; кДж / моль \]

Согласно принципу Ле Шателье, увеличение концентрации кислорода в смеси приводит к смещению положения равновесия вправо.Поскольку кислород поступает из воздуха, это очень дешевый способ повысить конверсию диоксида серы в триоксид серы.

Почему бы не использовать еще большее количество кислорода? В этом легко убедиться, если взять крайний случай. Предположим, у вас есть миллион молекул кислорода на каждую молекулу диоксида серы. Равновесие будет очень сильно изменено в сторону триоксида серы — практически каждая молекула диоксида серы будет преобразована в триоксид серы. Однако вы не собираетесь производить много триоксида серы каждый день.Подавляющее большинство того, что вы пропускаете через катализатор, — это кислород, которому не с чем вступать в реакцию.

Увеличивая долю кислорода, вы можете увеличить процент превращенного диоксида серы, но в то же время уменьшить общее количество триоксида серы, производимого каждый день. Смесь 1: 1 дает наилучший возможный общий выход триоксида серы.

Температура

Соображения о равновесии: Необходимо сместить положение равновесия как можно дальше вправо, чтобы получить максимально возможное количество триоксида серы в равновесной смеси.Прямая реакция (образование триоксида серы) является экзотермической.

\ [2SO_ {3 (g)} + O_ {2 (g)} \ rightleftharpoons 2SO_ {3 (g)} \; \; \; \ Delta {H} = -196 \, кДж / моль \]

Согласно принципу Ле-Шателье, это будет лучше, если вы снизите температуру. Система будет реагировать, перемещая положение равновесия, чтобы противодействовать этому, другими словами, производя больше тепла. Чтобы получить как можно больше триоксида серы в равновесной смеси, вам потребуется как можно более низкая температура.Однако 400–450 ° C — это не низкая температура!

Оценка скорости: Чем ниже температура, которую вы используете, тем медленнее становится реакция. Производитель старается производить как можно больше триоксида серы в день. Нет смысла пытаться достичь равновесной смеси, которая содержит очень высокую долю триоксида серы, если реакция достигает этого равновесия в течение нескольких лет. Вам нужно, чтобы газы достигли равновесия за очень короткое время, в течение которого они будут контактировать с катализатором в реакторе.

Компромисс: 400–450 ° C — это компромиссная температура, при которой образуется довольно высокая доля триоксида серы в равновесной смеси, но за очень короткое время.

Давление

Соображения равновесия:

\ [2SO_ {2 (g)} + O_ {2 (g)} \ rightleftharpoons 2SO_ {3 (g)} \; \; \; \ Delta H = -196 \; кДж / моль \]

Обратите внимание, что в левой части уравнения есть три молекулы, а в правой — только две. Согласно принципу Ле Шателье, если вы увеличите давление, система отреагирует, поддерживая реакцию, которая производит меньше молекул.Это заставит давление снова упасть. Чтобы получить как можно больше триоксида серы в равновесной смеси, необходимо как можно более высокое давление. Высокое давление также увеличивает скорость реакции. Однако реакция идет при давлениях, близких к атмосферному!

Экономические соображения: Даже при таких относительно низких давлениях происходит превращение диоксида серы в триоксид серы на 99,5%. Очень небольшое улучшение, которого можно достичь, увеличив давление, не стоит затрат на создание такого высокого давления.

Катализатор

Соображения о равновесии: Катализатор не оказывает никакого влияния на положение равновесия. Добавление катализатора не приводит к увеличению процентного содержания триоксида серы в равновесной смеси. Его единственная функция — ускорить реакцию.

Оценка скорости: В отсутствие катализатора реакция настолько медленная, что практически не происходит никакой реакции в любое разумное время. Катализатор обеспечивает достаточно быструю реакцию для установления динамического равновесия за очень короткое время, когда газы фактически находятся в реакторе.

Авторы и авторство

Химия — контактный процесс серной кислоты

Серная кислота — контактный процесс

Серную кислоту можно получить реакцией триоксида серы непосредственно с водой в соответствии с приведенным ниже уравнением.

SO 3 (г) + H 2 O (л) => H 2 SO 4 (водн.) / \ H = -130 кДж моль

Однако выделяется так много тепла, что реакционная камера заполняется туманом серной кислоты, который очень трудно собрать.По этой причине серная кислота производится в несколько стадий, известных как контактный процесс. Нажмите на синюю надпись, чтобы увидеть участвующие уравнения.

Этап первый — жидкая сера распыляется в горелке, где она реагирует с сухим воздухом с образованием диоксида серы (SO 2 ). Вода, которая может присутствовать в конвертере, образует серную кислоту и разъедает стену. Воздух сушат концентрированной серной кислотой.

Этап второй — диоксид серы окисляется кислородом до триоксида серы с использованием оксида ванадия (V) в качестве катализатора.

Третий этап — Концентрированная серная кислота используется для растворения триоксида серы, где он образует олеум (H 2 S 2 O 7 ) в абсорбционной башне.

Четвертая стадия — затем олеум смешивают с водой для получения серной кислоты.

Однако общая реакция, если объединить третий и четвертый этапы, показана справа.

В конвертере диоксид серы превращается в триоксид серы.Диоксид серы смешивают с воздухом и пропускают через несколько слоев неплотно упакованного пористого катализатора на основе оксида ванадия. Как показано выше, реакция является экзотермической, и в конвертере быстро накапливается тепло, что снижает равновесный выход этой экзотермической реакции. График справа показывает равновесный выход реакции при различных температурах.

Реакционная смесь в конвертере охлаждается при переходе от одного слоя катализатора к другому и поддерживается при температурах от 400 до ° C до 500 ° ° C и давлении 1 атм.

Используя принцип Ле Шателье, равновесный выход триоксида серы должен увеличиваться, когда:
— температуры низкие, так как реакция экзотермична;
— давление высокое;
— присутствуют избыточные реактивы.

Однако скорость реакции высока, когда:
— температура высока, следовательно, существует очевидный конфликт с равновесной урожайностью;
— давление высокое;
— используется катализатор.

Конфликт между повышенным выходом и высокой скоростью разрешается за счет использования катализатора. Использование катализатора позволяет использовать низкие температуры в реакционном сосуде при сохранении очень высокой скорости реакции. Катализатор на основе оксида ванадия (v) превращается в пористое твердое вещество и размещается в нескольких слоях для увеличения площади поверхности, подверженной воздействию реагентов. Имейте в виду, что катализатор не влияет на выход равновесия, а влияет только на скорость его достижения. Выход дополнительно повышается за счет использования избыточного воздуха в реакционной смеси, а поскольку реакция происходит при атмосферном давлении, необходимость в дорогостоящем оборудовании высокого давления устраняется.

В конвертере триоксид серы образуется из диоксида серы и газообразного кислорода из воздуха.

Приведите выражение для константы равновесия этой реакции. Решение

Предскажите условия реакции, которые будут способствовать максимальному выходу в конвертере. Объясните, почему Решение
Предскажите условия реакции, которые способствовали бы высокой скорости реакции в конвертере.Объясните, почему Решение
Как условия максимальной урожайности и нормы противоречат друг другу?
Катализатор на основе оксида ванадия (V) используется в контактном процессе. Почему мы используем катализатор вместо того, чтобы просто повышать температуру для увеличения скорости реакции?
Почему триоксид серы не реагирует напрямую с водой с образованием серной кислоты?
Каковы основные области применения серной кислоты в промышленности и почему она считается наиболее важной промышленной кислотой?
Почему перед сжиганием расплавленной серы воздух должен быть сухим?
Порошок карбоната кальция помещают в разбавленный раствор серной кислоты.
i) Приведите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
ii) Приведите ионное уравнение этой реакции.
iii) Серная кислота действует как кислота, окислитель или дегидратирующий агент? Объяснять. раствор
Раствор гидроксида кальция используется для нейтрализации разбавленного раствора серной кислоты.
i) Приведите сбалансированное химическое уравнение этой реакции.
ii) Приведите ионное уравнение этой реакции.
iii) Серная кислота действует как кислота, окислитель или дегидратирующий агент? Объяснять.раствор
Щелкните, если вам нужна помощь с ионными уравнениями

Производство h3SO4 контактным способом | by Genuine Chemistry

«Производство h3SO4 контактным способом» Существует два основных процесса для Производство h3SO4 в промышленных масштабах:

Процесс в свинцовой камере.

Контактный процесс.

Но мы обсуждаем только контактный процесс.

Принцип контактного процесса:

Диоксид серы получают сжиганием серы или пирита железа.SO2 преобразуется в SO3. Образовавшийся SO3 растворяется в серной кислоте с получением олеума или пиросерновой кислоты, которую разбавляют водой для получения серной кислоты необходимой концентрации.

Преобразование SO2 в SO3 — это обратимый экзотермический процесс.

Согласно принципу Лешателье, для получения максимального выхода SO3 должны быть выполнены следующие условия.

Температура.

Поддерживается оптимальная температура в диапазоне 400–500 ° C, поэтому реакция может происходить с разумной скоростью.

Давление.

Для ускорения реакции в прямом направлении требуется высокое давление. Преимущественно газам дают давление 2 атмосферы.

Избыток кислорода.

Небольшой избыток кислорода в реакционной смеси SO2 и O2 способствует протеканию реакции в прямом направлении. Наилучшие результаты достигаются при соотношении O2 к SO2 3: 2.

Катализатор.

При 400–500 ° C скорость реакции очень мала, поскольку реакция экзотермична.Для поддержания приемлемого уровня наиболее часто используются следующие катализаторы:

  1. Fe2O3 с небольшим количеством CuO.
  2. V2O5.
  3. Pt — MgSO4.

Но сейчас используется V2O5, потому что он дешевле и его нелегко отравить. В любом случае, V2O5 не может восстанавливаться после использования.

Ниже приведены основные химические реакции.

Установка, которая используется в контактном процессе , представлена ​​ниже в виде технологической схемы.

Установка, которая используется для получения H 2SO 4, состоит из четырех основных частей:

  1. Серные горелки.
  2. Блок очистки.
  3. Подогреватель и контактная колонна
  4. Абсорбционная колонна.

Давайте обсудим эти блоки по очереди.

Горелки серы.

В горелках для серы SO2 производится из серы или пирита железа (FeS2)

Блок очистки.

Газы, которые мы получаем от горелок для серы, содержат

  1. Диоксид серы = 7%
  2. Кислород = 10%
  3. Азот = 83%

Но есть много примесей, так как

  1. As2O3.
  2. Серная пыль.
  3. туман h3SO4.

Все эти примеси действуют как яд для каталитической поверхности. Для очистки SO 2 от примесей необходимы следующие стадии.

Средство для удаления пыли.

Удаляются тяжелые частицы пыли. Для этого осуществляется механическое осаждение с помощью пара.

Охлаждающие трубы:

В этом блоке газы охлаждаются до 100 ° C.

Скруббер:

Охлажденные газы промываются струей воды. Газ SO2 не абсорбируется водой при высокой температуре.

Сушильная башня:

Влага, переносимая газами из скрубберов, удаляется концентрированным h3SO4. Башня набита коксом или кремневым камнем. h3SO4 распыляется сверху.

Очиститель мышьяка:

Содержит осажденный Fe (OH) 3, который помещается на горизонтальные полки. Поглощает As2O3.

Испытательный бокс:

Сильный луч света направляется против газов, чтобы проверить, что газы абсолютно не содержат пыли и As2O3.

Контактная башня.

В первую очередь газы направляются в подогреватель, где газы нагреваются до 400–500 ° C.

Горячие газы попадают в железный цилиндр, который называется контактным конвертером или башней. Внутри он снабжен вертикальными железными трубками. Эти трубки заполнены платинированным асбестовым катализатором.

Поступающие газы циркулируют вокруг горячих труб, и SO2 преобразуется в SO3.

Эта реакция сильно экзотермична. Вырабатываемое таким образом тепло поднимает температуру примерно до 500 ° C.Но скорость потока газов регулируется таким образом, чтобы температура конвертера поддерживалась на уровне 400–500 ° C.

Absorption Unit.

SO3, полученный из контактной колонны, направляется в абсорбционную колонну снизу. Он встречает нисходящий пар конц. h3SO4. Образует олеум или дымящую серную кислоту. Ее разбавляют расчетным количеством воды для получения h3SO4 требуемой концентрации

Контактный процесс — объяснение, уравнение, этапы и приложения

Серная кислота — очень важное химическое соединение, состоящее из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода. атомы.Он пользуется большим спросом в секторе индустриализации, поэтому известен как «король кислот».

Он производится в промышленности контактным способом.

Итак, каков процесс контакта?

Контактный процесс — это современный метод, используемый в промышленности для производства концентрированной серной кислоты.

Во время этого процесса диоксид серы и кислород проходят через горячий катализатор (V2O5). Они объединяются, образуя триоксид серы, который соединяется с водой с образованием серной кислоты.

Уравнение контактного процесса

2SO2 (г) + O2 (г) 2SO3 (г)

SO3 (г) + h3O (л) → h3SO4 (л)

[Изображение будет скоро загружено]

Контактный процесс диаграмма

Контактный процесс

В основном процесс производства серной кислоты (h3SO4) состоит из пяти этапов контактного процесса. Это:

904 h3O → 2h3SO4

S.№

Этапы

Химическое уравнение

1.

Производство диоксида серы из серы

Сера плавится и затем сжигается в O2 с образованием SO2.

S + O2 → SO2

2.

Очистка SO2

Удаление двойных частиц, таких как оксиды железа и мышьяка, на этом этапе.

3.

Каталитическое окисление SO2 в SO3 происходит при 450 ° C

2SO2 (г) + O2 (г) ⇌ 2SO3 (г)

Катализатор V2O5 используется для окисление SO2 до SO3.


4.

Преобразование SO3 в олеум

SO3 + h3SO4 → h3S2O7

SO4 5.

SO4

Реакция 2SO2 (г) + O2 (г) ⇌ 2SO3 (г) является равновесной реакцией, что означает, что при образовании SO3 может происходить обратная реакция, т.е.е., разложение SO3 обратно на его реагенты.

Эта реакция является экзотермической, что означает выделение тепла. Это означает, что обратная реакция будет благоприятствовать при более высоких температурах. Вот почему катализатор V2O5 работает при температуре 450 ° C.

Поскольку газы должны быть быстрыми, чтобы достичь стадии равновесия, чтобы они контактировали с катализатором в реакторе, высокая температура (высокая скорость реакции) способствует быстрой прямой реакции.

Этапы контактного процесса

Давайте разберемся в пошаговом процессе производства h3SO4.

[Изображение будет скоро загружено]

  1. Башня для пылеулавливания

Смесь SO2 и воздуха представляет собой примеси, которые включают пыль пирита и оксид мышьяка. Эти частицы пыли могут повлиять на эффективность катализатора, поэтому мы пропускаем их через пылеуловитель. Эта башня содержит электрические заряды, которые притягивают твердые частицы, которые позже перемещаются.

  1. Башня очистки

Башня пылеулавливания очищала газ с поверхности.Однако, чтобы удалить оставшуюся пыль, ее подают в водоочиститель, где она полностью освобождается от частиц пыли.

Этап 3. Сушильная башня

Очищенный влажный газ сушат с помощью распыления концентрированной серной кислоты в сушильной башне.

  1. Очиститель мышьяка

На этом этапе газ направляется в очиститель мышьяка, который очищает все следы оксида мышьяка, присутствующего в газовой смеси.

  1. Контактная колонна или окислительная камера

На этом этапе чистая высушенная газовая смесь диоксида серы и воздуха проходит через колонну, неплотно заполненную пентоксидом ванадия (V2O5) или платиной (Pt).

Здесь предварительно нагретая смесь диоксида серы и кислорода образует триоксид серы.

Реакции протекают следующим образом:

2SO2 (г) + O2 (г) ⇌ 2SO3 (г) + 45 KCal

2 объема реагентов дают 2 объема реагентов.

Реакция протекает в присутствии катализатора, то есть V2O5 (катализатор контактного процесса) при температуре 450 ° C.

Эта реакция является ключевой химической реакцией, протекающей в контактном процессе. Это обратимая экзотермическая реакция (выделяется большое количество тепла), сопровождающаяся уменьшением объема.

  1. Абсорбционная башня

На этом этапе происходит абсорбция триоксида серы в серной кислоте.

Триоксид серы не растворяется непосредственно в воде, так как выделяет большое количество тепла.

Сначала триоксид серы охлаждается в теплообменнике, а затем он абсорбируется серной кислотой с образованием олеума (h3S2O7).

SO3 + h3SO4 → h3S2O7

  1. Бак для разбавления

Серная кислота растворима в воде во всех пропорциях, а разбавление пиросерной кислоты (олеум) осуществляется добавлением серной кислоты к воде.

h3S2O7 + h3O → 2h3SO4

Итак, мы получаем h3SO4 с желаемой концентрацией.

[Изображение будет скоро загружено]

Реакция контактного процесса произошла таким образом с образованием конечного продукта (h3SO4) желаемой концентрации.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Итак, это были шаги, которые мы обсуждали один за другим в процессе производства h3SO4.

Применение серной кислоты

Производство серной кислоты осуществляется для производства удобрений, таких как суперфосфат извести и сульфат аммония.

Давайте рассмотрим основные области применения серной кислоты:

  1. Приготовление удобрений ((NH) 2SO4)

  2. Бензин

  3. Автомобильные аккумуляторы

  4. Фармацевтические препараты

  5. Водоподготовка

  6. Сульфонаторы

  7. Целлюлозные волокна

  8. Производство стали

  9. Красящие вещества

  10. Amino и промежуточные продукты

  11. Знаете ли вы?

    Серная кислота — контактный процесс — Серная кислота и контактный процесс [только GCSE Chemistry] — GCSE Chemistry (Single Science) Revision — WJEC

    Контактный процесс получения серной кислоты представляет собой процесс, который включает обратимую реакцию.

    Сырье, необходимое для производства серной кислоты:

    Первый этап — получение диоксида серы

    На первом этапе контактного процесса сера сжигается на воздухе для получения диоксида серы:

    сера + кислород → диоксид серы

    S (l) + O 2 (g) → SO 2 (g)

    Это , а не обратимая реакция — (l) означает жидкость, а (g) означает газ.

    Диоксид серы не должен выбрасываться в атмосферу, так как он способствует образованию кислотных дождей.

    Вторая стадия — получение триоксида серы

    На второй стадии диоксид серы реагирует с большим количеством кислорода с образованием триоксида серы:

    диоксид серы + кислород ⇌ триоксид серы

    2SO 2 (г) + O 2 ( ж) ⇌ 2SO 3 (г)

    Эта реакция обратима. Для этого необходимы следующие условия:

    • катализатор оксида ванадия (V), V 2 O 5
    • температура около 450 ° C (выбранная в качестве компромиссной температуры, обеспечивающая приличный выход с хорошим скорость реакции)
    • давление примерно 2 атмосферы (повышенное давление способствует образованию SO 3 , но если давление слишком высокое, риск взрыва слишком велик, учитывая, что SO 3 является очень кислым газ)

    Третья стадия — получение серной кислоты

    На последней стадии триоксид серы реагирует с водой с образованием серной кислоты:

    H 2 O (л) + SO 3 (г) → H 2 SO 4 (водный)

    Это , а не обратимая реакция, как и на первой стадии — (водный) означает водный или растворенный в воде.

    Прямое добавление триоксида серы к воде является сильно экзотермическим и приводит к образованию облаков серной кислоты. Это очень опасно. В промышленности триоксид серы добавляют к высококонцентрированной серной кислоте для образования высококоррозионной жидкости, называемой олеумом, чтобы минимизировать риск:

    SO 3 + H 2 SO 4 → H 2 S 2 O 7

    Затем к олеуму добавляют воду, чтобы снова образовать серную кислоту:

    H 2 S 2 O 7 + H 2 O → 2H 2 SO 4

    Урок Видео: процесс обращения

    Стенограмма видео

    В этом видео мы рассмотрим контактный процесс, производство серной кислоты из серы, кислорода и воды.Годовое производство серной кислоты продолжается. порядка 200 миллионов метрических тонн в год. И большая его часть производится контактный процесс.

    Контактный процесс состоит из нескольких шаги. На первом этапе сера или серосодержащие минералы реагируют с кислородом с образованием диоксида серы. Этот диоксид серы направляется в шаг второй. На втором этапе диоксид серы реагирует далее с кислородом для получения триоксида серы.И на третьем этапе диоксид серы косвенно реагирует с водой с образованием серной кислоты. Итак, здесь много информации. Давайте рассмотрим это шаг за шагом.

    Один из самых простых способов Производство диоксида серы высокой чистоты происходит при сжигании серы. Вы можете увидеть серу, написанную S₈, что это обычная молекулярная форма серы. Сера в твердой или жидкой форме реагировал с кислородом воздуха с образованием диоксида серы. Также может образовываться диоксид серы. из некоторых серосодержащих минералов.Например, дисульфид железа может быть обжигают в присутствии воздуха с получением оксида железа (III) и диоксида серы.

    Производимый диоксид серы должен быть очищают, промывают и сушат перед переходом на второй этап. Если этого не сделать, существует риск того, что Загрязнения отравят катализатор на втором этапе. На втором этапе диоксид серы превращается до триоксида серы.

    Реакция между диоксидом серы и кислород обратим.Итак, в закрытой системе этот обратимый реакция достигает равновесия. Прямая реакция экзотермическая, имеющая отрицательное изменение энтальпии. Выбраны определенные условия, чтобы ускорить реакцию и произвести наибольший равновесный выход.

    Температура 450 градусов Цельсия выбирается так, чтобы равновесие устанавливалось быстро. Однако это снижает равновесие уступить немного. Более высокое давление, от одного до двух атмосфер, используется для увеличения скорости и увеличения процентного выхода.Более высокие давления не используются для того, чтобы Избегайте проблем со здоровьем и безопасностью при работе с такими опасными газами при высоких давление.

    Катализатор, оксид ванадия, используется для уменьшить время, необходимое для достижения равновесия. Поскольку катализатор ускоряет как прямая и обратная реакции одинаково, это не влияет на равновесный выход. И, наконец, введение дешевых избыток кислорода ускоряет скорость реакции и увеличивает выход.

    В совокупности все эти факторы производят практический выход более 95 процентов, что довольно хорошо для газофазной реакции. Эти условия выбраны для максимизации скорость производства триоксида серы при сохранении низких затрат. Теперь, когда у нас есть триоксид серы, мы можем перейти к третьему шагу.

    На третьем этапе триоксид серы косвенно реагировал с водой. Реакция с чистой водой тоже экзотермический, чтобы быть безопасным, с образованием облаков горячего тумана серной кислоты.Безопаснее сломать эту реакцию на два шага. На этапе три а триоксид серы получают смешивается с концентрированной серной кислотой с образованием вещества, называемого олеумом. Олеум иначе известен как дымящий серная кислота и может содержать дисерную кислоту H₂S₂O₇.

    На третьем этапе b вода медленно добавляется в олеум, производящий нашу серную кислоту. Вот что мы получаем, когда складываем два реакции вместе. Если мы отменим общие условия, мы получим общее уравнение, в котором мы добавляем воду к триоксиду серы.Теперь, когда мы узнали о контакте процесс и все его этапы, давайте попрактикуемся.

    Каков конечный продукт контакта процесс?

    Контактный процесс — промышленный синтез серной кислоты. Начинается реакция серы или серосодержащие минералы с кислородом для получения диоксида серы. Диоксид серы подвергается дальнейшей реакции. с кислородом для получения триоксида серы. И на последнем этапе триоксид серы реагирует с водой с образованием серной кислоты.Итак, конечный продукт контакта процесс — серная кислота.

    Теперь, когда мы рассмотрели простой вопрос, давайте сделаем упражнение на балансировку.

    Выведите вычисленное уравнение реакции используется для преобразования элементарной серы S₈ в серосодержащий газ для использования в качестве реагента в контактный процесс.

    Контактный процесс — это способ сделать серная кислота. Что нам нужно сделать, так это найти шаг контактный процесс, в котором участвует сера, при которой образуется серосодержащий газ.Единственный этап процесса контакта, который включает элементарную серу — первая, где сера может быть преобразована в серу диоксид. Это делается путем сжигания серы с использованием кислород из воздуха.

    Итак, мы знаем, что наши реагенты — сера и кислород, и что наш продукт — диоксид серы. Мы знаем, что это правильный ответ, потому что диоксид серы используется в качестве реагента на второй стадии контактного процесса. Итак, наш ответ начинается с S₈.Мы реагируем с кислородом. И мы производим диоксид серы.

    Следующий шаг — проверить, что это уравнение сбалансировано. Как видите, у нас достаточно кислорода на обе стороны, но нам не хватает серы в продуктах. Если увеличить количество серы молекул диоксида до восьми, получаем по восемь атомов серы с обеих сторон. Однако это означает, что мы приносим кислородный баланс не сбалансирован. Итак, чтобы закончить, нам просто нужно добавить еще семь молекул кислорода к реагентам, в результате чего число атомов кислорода достигло 16 обе стороны.

    Итак, вычисленное уравнение для реакция, которая используется для преобразования элементарной серы в серосодержащий газ для использования в качестве Реагентом в контактном процессе является S₈ плюс 80, реагирующий с образованием 8SO₂.

    Итак, мы рассмотрели простой вопрос, применяемый к процессу связи, давайте рассмотрим тот, который требует, чтобы мы запомнили вся вещь.

    Кислород используется в качестве реагента в количество шагов контактного процесса. Предположим, сера является исходным материал.Сколько молекул газообразного кислорода вступают в реакцию на атом серы в конечном продукте?

    Чтобы ответить на этот вопрос, мы собираемся необходимо вспомнить, что такое контактный процесс и все его этапы. Контактный процесс — промышленный синтез серной кислоты. Есть мнемоника, которую вы можете использовать, чтобы помочь вы вспомните все этапы процесса контакта, если собаки путешествуют в одиночку. S означает серу, или серосодержащий минерал. D означает диоксид серы. диоксид.T означает триоксид в сере. триоксид. А обозначает кислоту в серной кислота.

    На первом этапе мы преобразуем серу в сернистый газ. На втором этапе мы преобразуем диоксид серы до триоксида серы. И на третьем шаге мы конвертируем серу триоксид в серную кислоту. Итак, наш конечный продукт, о котором идет речь, — серная кислота. Теперь давайте построим шаги по одному.

    Превращение серы в серу диоксид требует введения кислорода.Итак, на первом этапе мы добавляем один молекула кислорода на каждый атом серы. На втором этапе у нас есть сера диоксид превращается в триоксид серы. Итак, нам нужно больше кислорода. Однако это уравнение не сбалансировано, поэтому мы можем удвоить количество диоксида серы и триоксида серы для получения сбалансированного уравнение.

    На последнем этапе мы конвертируем триоксид серы в серную кислоту. Мы видим, что у нашего продукта есть два дополнительных атомы водорода и один дополнительный атом кислорода.Так что, надеюсь, это пробудит вашу память что последняя стадия включает реакцию триоксида серы и воды. Теперь мы можем начать выяснять, сколько молекулы газообразного кислорода реагируют на атом серы в конечном продукте. Мы видим формулу серной кислоты, что на молекулу приходится один атом серы.

    Теперь давайте приготовим серную кислоту и посмотреть, сколько молекул кислорода мы используем по пути. На первом этапе мы сжигаем серу в качестве исходного материала.Итак, мы используем одну молекулу кислорода на атом. серы. На следующем этапе мы реагируем с серой диоксид с кислородом для получения триоксида серы. Но в нашей первой реакции мы только производят одну молекулу диоксида серы. Итак, чтобы убедиться, что мы получили нужную сумму для второго мы должны либо удвоить первую реакцию, либо уменьшить вдвое вторую.

    Я уменьшу вдвое вторую реакцию, но вы можете делать это как хотите. Наш следующий шаг — принять серу молекулу триоксида и превратить ее в серную кислоту.Уменьшая вдвое вторую реакцию, мы только производят один эквивалент триоксида серы. И это именно то, что нам нужно для третий. Таким образом, нам не нужно увеличивать масштаб или вниз.

    Весь этот процесс производит одну молекулу серной кислоты. В процессе мы использовали полтора молекулы кислорода для производства одной молекулы серной кислоты. Итак, как рассчитать количество молекулы кислорода, необходимые на атом серы в конечном продукте.Берем 1,5 молекулы кислорода на серную молекулу кислоты, и умножьте ее на одну молекулу серной кислоты на атом серы. Это дает нам 1,5 молекулы кислорода на атом серы, который мы можем просто записать как 1,5 для нашего ответа.

    Теперь, когда мы рассмотрели несколько примеры, давайте рассмотрим ключевые моменты контактного процесса. Контактный процесс — промышленный синтез серной кислоты. На первом этапе сера или серосодержащие минералы сжигаются для получения диоксида серы.На втором этапе диоксид серы реагирует с избытком кислорода, при высокой температуре, повышенном давлении, в присутствии катализатора, чтобы сделать триоксид серы. Наконец, триоксид серы реагирует с вода путем абсорбции концентрированной серной кислотой с образованием серной кислоты.

    Производственный процесс серной кислоты (h3SO4)

    серная кислота является одним из самых важных химических веществ, производимых в мире.Серная кислота используется в других отраслях химической промышленности. и много раз используется в лабораториях в качестве химического соединения. В этом уроке мы узнаем о подписках.



    1. Краткое знакомство с серной кислотой и ее характеристиками
    2. Процессы производства серной кислоты: сырье, параметры процесса, такие как температура, давление
    3. Использование серной кислоты
    4. Загрязнение окружающей среды в результате производства серной кислоты

    Серная кислота (H

    2 SO 4 ) характеристики

    Серная кислота — сильная двухосновная кислота.

    Выпуск серной кислоты в окружающую среду может вызвать множество вредных последствий для людей, животных, а также для окружающей среды.

    Степень окисления атома серы в молекуле серы +6. Молекулярная форма молекулы серы тетраэдрическая.


    Процессы производства серной кислоты

    Есть два способа производства серной кислоты в промышленности.

    1. Процесс свинцовой камеры
    2. Контактный процесс

    В этом руководстве подробно обсуждается процесс контакта.

    Контактный процесс производства серной кислоты

    Контактный процесс — наиболее широко используемый метод производства серной кислоты. В этом методе газообразный диоксид серы образуется при сжигании различных серосодержащих материалов.

    Сырье для процесса производства серной кислоты в контактном процессе

    • Сера сульфидного соединения — для получения газа SO 2
    • Воздух — для сжигания серы или соединений серы
    • Готовая серная кислота — для растворения полученной серной кислоты
    • Вода

    Получение серы в качестве побочного продукта нефтяной промышленности

    Сырая нефть содержит серу в качестве второстепенного элемента.Существуют очень строгие экологические нормы по содержанию серы в дизельном топливе и бензине, поэтому содержание серы уменьшается. до очень низкого уровня в нефтепродуктах.

    Следовательно, сера образуется в процессе обессеривания нефти. Эта удаленная сера доступна по очень низкой цене. Следовательно, многие страны-производители серной кислоты используют эту серу в процессе получения диоксида серы.

    Процесс катализаторов в контактном процессе

    • Платина (Pt) или палладий (Pd) или пятиокись ванадия (V 2 O 5 ) можно использовать в качестве катализаторов.
    • Platinum более эффективен. Но платина быстро отравляется в присутствии серы.
    • Следовательно, мы должны использовать пятиокись ванадия. Но пятиокись ванадия имеет низкую эффективность. Но поскольку это дешевый материал, он это преимущество использовать его в процессе.

    Процесс производства серной кислоты

    Производство серной кислоты — длительный процесс и катализаторы, нагрев, высокое давление, Le chatelier’s принцип применяются в течение всего процесса.

    Шаг 1

    Горящая сера или сульфидное соединение

    Сера или сульфидное соединение сжигают на воздухе для получения газообразный диоксид серы (SO 2 ). Для сульфидных соединений можно использовать ZnS, PbS, FeS.

    Шаг 2

    Преобразование диоксида серы в триоксид серы | SO

    2 к SO 3

    Кроме того, диоксид серы окисляется до триоксид серы (SO 3 ) путем поставки кислородный газ.Эта реакция обратимая.

    Энергия активации этой реакции очень велика. Таким образом, реакция не происходит спонтанно . Катализатор применяется при очень высокой температуре. SO 2 проходит через несколько слоев катализатора. преобразовать SO 3 . Затем из последнего слоя катализатора удаляют триоксид серы. Это сместит равновесие в правую сторону реакция.Эта реакция является экзотермической, и скорость реакции мала, когда катализатор отсутствует.

    Для увеличения скорости реакции возможно несколько подходов.

    • Использование катализатора
    • Повышение температуры
    • Использование избыточного кислорода
    • Повышение давления

    Влияние температуры

    В низких температурах скорость реакции низкая. Но при более высоких температурах реакция замедляется, потому что эта реакция является экзотермической.Следовательно, мы используйте примерно 450 0 C. Это та же ситуация, с которой мы столкнулись в haber при производстве аммиака.


    Влияние давления

    В прямой реакции количество молекул уменьшается. Следовательно, давление снижается. Согласно принципу Ле-Шателье, приложение высокого давления к этой системе приведет к подарить удачный товар. Но выше условий у нас хорошая цена продукта и количество, мы не нужно дополнительное давление.При применении высоких давлений стоимость высока, поскольку требуется новое доступное оборудование. Наконец, давление 1-3 атм подходит для преобразования SO 2 в SO 3 .

    Избыток O 2 увеличит скорость прямой реакции.

    Катализаторы, используемые для преобразования диоксида серы в триоксид серы

    В качестве катализатора можно использовать оксид платины или ванадия. У обоих есть достоинства и недостатки.


    преимущества и недостатки гидроксидов платины и ванадия в качестве катализаторов
    • Платина (Pt) более эффективна, чем пятиокись ванадия (V 2 O 5 ).Но в присутствии серы платина легко отравляется. Но Пятиокись ванадия нелегко отравиться.
    • Pt также очень дорого стоит по сравнению с пентоксидом ванадия.

    диоксид серы проходит через несколько слоев катализатора.

    Шаг 3

    Реакция трехокиси серы и воды

    Реакция трехокиси серы и воды очень пассивна.Причина в том, что водяной пар из системы легко вступает в реакцию с SO 3 и образует смог H 2 SO 4 . Этот смог нелегко растворяется в воде.
    Таким образом, SO 3 растворяется в 98-99% предварительно изготовленном растворе серной кислоты. Трехокись серы больше растворяется в серной кислоте и образует дымящую серную кислоту.

    Дымящая серная кислота — H 2 S 2 O 7

    Дымящаяся серная кислота разбавляется водой для получения серной кислоты


    Условия, используемые в процессе контакта

    • Катализатор на основе пятиокиси ванадия
    • температура 500 0 ° C
    • избыток воздуха
    • Давление 1 атм


    Рисунок 02: Процесс производства серной кислоты

    почему так важен контактный процесс?

    Использование серной кислоты

    • Производство суперфосфатных удобрений из апатита.
    • произвести раскраски
    • Производство HCl в лаборатории
    • для заправки аккумуляторных батарей автомобилей

    Загрязнение окружающей среды в результате производства серной кислоты

    Как и другие химические отрасли, производство H 2 SO 4 загрязняет окружающую среду.

    При производстве серной кислоты образуются газы диоксид серы и триоксид серы. Эти газы кислые. Если они просочились в на воздухе они образуют серную кислоту и вызывают кислотные дожди.

    Если серная кислота попадает в поток воды, природная вода становится кислой и вызывает множество проблем со здоровьем.

    450 — 500 0 C температура. Сильная жара повысит температуру окружающей среды.

    Повышение эффективности контактного процесса

    Как и любая другая химическая промышленность, завод по производству серной кислоты пытается максимизировать свое производство за счет использования меньшего количества сырья и энергии для получения большей прибыли.В этом разделе мы пытаемся посмотреть, какие действия мы можем предпринять для повышения эффективности.


    Предварительный нагрев от нагретых материалов

    На стадии получения триоксида серы должна поддерживаться температура около 450 0 ° C. В процессе сжигания диоксида серы выделяется большое количество тепла. Мы можем использовать это тепло на втором этапе процесса. Это снизит потребность растения в энергии.

    • Стандартная энтальпия горения серы = -296.8 кДж / моль

    Безводный сульфат кальция с коксом для получения диоксида серы

    Это еще один метод производства газа диоксода серы.

    1. Сначала сульфат кальция нагревают с коксом, чтобы получить сульфид кальция и диоксид углерода.
    2. Затем полученный сульфид кальция реагирует с сульфатом кальция с образованием оксида кальция и диоксида серы .

    Вопросы

    Какой катализатор используется в контактном процессе?

    Платина (Pt) или оксид ванадия (V 2 O 5 ) используется в качестве катализатора.


    Задайте условия контактного процесса для увеличения выхода продукции

    V 2 O 5 используется в качестве катализатора, а температура около 500 0 ° C применяется при давлении 1 атм.

    Какова степень окисления H

    2 SO 4

    Мы знаем, что сера может иметь переменную степень окисления от -2 до +6. Также электроотрицательность водорода меньше, чем у двух других элементов, серы и кислорода. Следовательно, водород имеет степень окисления +1.Кислород является наиболее электроотрицательным элементом и обычно имеет степень окисления -2.

    Определение числа окисления

    примем степень окисления серы как x.

    • сумма степеней окисления всех элементов = 0
    • + 1 * 2 + х + (-2) * 4 = 0
    • х = +6

    Можно ли производить серную кислоту из нефтяной промышленности?

    Да. Нефтяная промышленность является хорошим источником серы для производства серной кислоты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *