Получение в промышленности серной кислоты: Урок №22. Производство серной кислоты контактным способом

Содержание

Производство серной кислоты | CHEMEGE.RU

Серную кислоту в промышленности производят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита (серного колчедана) FeS2.

Основные стадии получения серной кислоты :

  • Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
  • Очистка полученного газа от примесей.
  • Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
  • Взаимодействие серного ангидрида с водой.

 

 

Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):

 

АппаратНазначение и уравнения реакций
Печь для обжига4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O
3
+ 8SO2 + Q

Измельченный очищенный 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 800оС

Циклон Из печи выходит печной газ, который состоит из SO2, кислорода, паров воды и мельчайших частиц оксида железа. Такой печной газ очищают от примесей. Очистку печного газа проводят в два этапа. Первый этап — очистка газа в циклоне. При этом за счет центробежной силы твердые частички ссыпаются вниз.
Электрофильтр Второй этап очистки газа проводится в электрофильтрах. При этом используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра).
Сушильная башня Осушку печного газа проводят в сушильной башне – снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льется концентрированная серная кислота.
Теплообменник Очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата.
Контактный аппарат 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 + Q

В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO3):

  •  температура: оптимальной температурой для протекания прямой реакции с максимальным выходом SO3 является температура 400-500оС. Для того, чтобы увеличить скорость реакции при столь низкой температуре в реакцию вводят катализатор – оксид ванадия (V) V2O5.
  •  давление: прямая реакция протекает с уменьшением объемов газов. Для смещения равновесия вправо процесс проводят при повышенном давлении.

Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоев катализатора, начинается процесс окисления SO

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

Поглотительная башня 

Получение H2SO4 протекает в поглотительной башне.

Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3.

nSO3 + H2SO4  →  H2SO4·nSO3

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

 

Общие научные принципы химического производства:

  1. Непрерывность.
  2. Противоток
  3. Катализ
  4. Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
  5. Теплообмен
  6. Рациональное использование сырья

Серная кислота – „едкая кровь” промышленности

Instalacja chemiczna kwasu siarkowego

Постоянный спрос на это химическое соединение свидетельствует о том, насколько оно необходимо для мировой экономики. H2SO4 – это „едкая кровь” промышленности, пульсирующая в бесчисленных производственных установках по всему миру. С серной кислотой работают профессионалы, оперирующие в различных отраслях промышленности. Для многих исследований и экспериментов используют ее ученые, а с ее помощью знания получают в химических лабораториях студенты и ученики. Сегодня сложно себе представить функционирование современной экономики без

серной кислоты. Свойства серной кислоты делают ее незаменимым сырьем и реактантом, которое трудно вытеснить даже самыми инновационными химическими соединениями, выпускаемыми на рынок производителями химических веществ.

Характеристика и свойства H2SO4

Серная кислота – это одна из наиболее сильно действующих минеральных кислот. Она представляет собой маслянистую, тяжелую и бесцветную жидкость с необыкновенно сильными гигроскопическими свойствами. В своей концентрированной форме обладает также сильными окислительными свойствами. Серная кислота очень хорошо растворяется в воде во всех соотношениях, выделяя большое количество тепла. Именно поэтому необходимо помнить о том, чтобы наливать кислоту в воду, а не наоборот. Возможно изготовление серной кислоты даже с концентрацией 99%, однако, потери оксида серы при температуре близкой к температуре кипения приводят к образованию азеотропа с водой концентрацией 98,3%. Из-за этого

серную кислоту обычно хранят в виде 98%-ного раствора. Конечно, H2SO4 может иметь разные концентрации. Наиболее широко применяемыми водными растворами серной кислоты являются:

— 10% — т.н. сильно разведенная серная кислота, используемая, обычно, в качестве обезвоживающего средства, регулятора pH, лабораторного реактива,

— 29-32% — применяют в популярных свинцово-кислотных аккумуляторах,

— 62-70% — используют в качестве удобрения,

— 77-80% — применяют в процессе получения H2SO4 „камерным” методом и используют для производства глауберовой соли, т.е. сульфата натрия (Na2SO4),

— 98% — уже упомянутая ранее серная кислота.

Получение серной кислоты

В промышленности серную кислоту получают контактным способом путем окисления диоксида серы, который образуется, в основном, в результате процессов сжигания серы или сульфидов металлов (напр. пирита). Процесс производства серной кислоты при использовании серы можно разделить на три этапа. Первый из них заключается в производстве диоксида серы. Затем диоксид серы окисляют для получения триоксида серы. Последний этап заключается в превращении оксида серы (VI) в серную кислоту.

Сжигание серы проводят при избытке воздуха с целью полного завершения реакции под давлением на уровне около 0,5 МПа. Весь этот процесс осуществляется при температуре около 150oC в баках, выложенных толстым слоем огне- и кислотостойкого кирпича. Расплавленную серу фильтруют с целью удаления примесей (в основном это железо и органические соединения). Часто в процессе применяют также известь, чтобы уменьшить кислотность расплавленной серы, тем самым ограничивая ее коррозийные свойства. Расплавленную серу подают в горелки, где она сгорает. Смесь диоксида серы и воздуха, выходящую из горелки, затем пропускают через фильтр, который удаляет любые загрязнения.

На следующем этапе диоксид серы превращают в триоксид серы в результате реакции с кислородом в присутствии катализатора. Широко используемым катализатором является пятиокись ванадия (V2O5), а в качестве его носителя используют сульфат калия. Функцию подложки для катализатора, как правило, исполняет диоксид кремния или глинокремнеземы, которые характеризуются очень высокой пористостью, обеспечивая тем самым большую площадь для протекания реакции. Скорость протекания процесса зависит также от температуры. На практике ее поддерживают на уровне около 500

oC, чтобы обеспечить достаточную скорость реакции при максимально высокой конверсии.

Последний этап производства серной кислоты заключается в абсорбции SO3 в концентрированной H2SO4 или олеуме с целью предотвращения образования трудно поддающегося конденсации т.н. тумана серной кислоты. Серная кислота с концентрацией 98% циркулирует с такой скоростью, что вновь поглощаемый SO3 вызывает очень незначительное повышение ее концентрации. Весь процесс осуществляется при температуре около 70oC, тем самым максимизируя эффективность поглощения SO3. Кроме того, в бак с кислотой добавляют также воду, разбавляющую кислоту до соответствующей концентрации. Поток серной кислоты постоянно сливают и охлаждают с помощью пластинчатых теплообменников перед подачей в резервуары для хранения. Общее преобразование серы в серную кислоту составляет примерно 99%.

Применение серной кислоты

Серная кислота имеет огромное значение во многих отраслях промышленности. Наибольший расход H2SO4 наблюдается в производстве минеральных удобрений. Это, в основном, связано с производством суперфосфатов, а также фосфата и сульфата аммония. Серная кислота имеет также большое значение при производстве других кислот, например, соляной, азотной и фосфорной кислот. Ее используют также в производстве взрывчатых веществ в качестве одного из видов сырья для производства тротила (TNT). В свою очередь, в нефтехимической промышленности H2SO4 применяют, в основном, для осушения масел, керосина и парафина. Она выполняет также роль катализатора в реакции получения изооктана, являющегося одним из основных компонентов бензина. Серную кислоту используют также в горнодобывающей и металлургической промышленностях в процессах обогащения руд меди. H2SO4 является также электролитом в популярных свинцово-кислотных аккумуляторах. Кроме того, серная кислота находит широкое применение в производстве моющих средств (напр. лаурилсульфата натрия), а также в косметической промышленности, где ее используют для производства сырья и полуфабрикатов (напр. нитрата серебра), а также перекиси водорода или же душистых веществ.

Такое широкое применение серной кислоты приводит к тому, что в случае ее отсутствия невозможным или просто невыгодным было бы проведение многих основных и весьма важных промышленных процессов.

Серная кислота в Группе РСС

PCC Rokita имеет устойчивую позицию поставщика водной серной кислоты с концентрацией 77%. H2SO4 мы производим в Комплексе Хлора контактным способом, что гарантирует очень высокую чистоту и однородность получаемого продукта. Предложение на поставку серной кислоты Группы РСС адресовано, прежде всего, производителям фосфорных удобрений, бумаги и глауберовой соли, т.е. сульфата натрия (Na2SO4). Последний продукт может быть также использован в производстве древесной массы, стекла, красителей и моющих средств. Сульфат натрия применяют также в медицине в качестве слабительного средства.

Серная кислота – это незаменимое сырье во многих технологических процессах, а ее чрезвычайно разнообразный рынок стоит на пороге многих вызовов. Опасения, связанные с негативным воздействием на окружающую среду, могут сбалансировать или даже ослабить спрос на это популярное сырье. Однако, тот факт, что

H2SO4, несмотря на присутствие в химической промышленности уже столько лет, не теряет свою популярность и по-прежнему является одним из самых необходимых химических веществ, используемых в промышленности в массовом масштабе.

Техническое получение серной кислот — Знаешь как

Схема электрофильтраРис. 89. Схема электрофильтра: 1 — труба; 2 — провод; 3 — бункер

В промышленности серная кислота получается окислением сернистого ангидрида до серного, с последующим взаимодействием образовавшегося продукта с водой.

Необходимый для производства кислоты сернистый ангидрид получают в технике рядом способов. Наиболее распространенным из них является обжиг железного колчедана FeS2 в особых печах при доступе воздуха:

4FeS2 + 11O2= 2Fe2O3 + 8SO2

В СССР, вместо специально добываемой для этой цели руды — пирита, обжигу подвергают преимущественно так называемый флотационный колчедан —продукт, получаемый при флотации медных руд с низким содержанием меди, и углистый колчедан, получаемый при обогащении каменных углей с высоким содержанием серы.

Образующаяся при обжиге колчедана окись железа («колчеданный огарок») удаляется из печей и может быть использована для получения железа, а смесь сернистого ангидрида с кислородом и азотом воздуха пропускается через ряд аппаратов, в которых она освобождается от пыли и других примесей.

Для освобождения газов от пыли и взвешенных частиц в настоящее время широко пользуются электростатическим методом очистки. Подлежащие очистке газы пропускаются через электрофильтр (рис. 89), в простейшем случае состоящий из широкой железной трубы, вдоль оси которой проходит тонкий железный провод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока высокого напряжения. Труба и положительный провод заземлены. При огромной разности потенциалов, доходящей до 200 тыс. вольт, напряжение поля в непосредственной близости от провода достигает такой величины, что происходит ионизация воздуха. Образующиеся отрицательно заряженные ионы движутся к внутренней поверхности трубы, а положительно заряженные — к проводу. Встречаясь с пылинками, ионы заряжают их. Так как вне области ионизации, составляющей ничтожную часть всего пространства трубы, движутся только отрицательные ионы, то основная масса пыли, проходящей через электрофильтр, заряжается отрицательно и, притягиваясь к внутренней поверхности трубы, оседает на ней. Пылинки, заряжающиеся положительно, оседают на отрицательном проводе. Осаждение происходит практически полностью.

Сернистый ангидрид получают также сжиганием серы. В этом случае образуется газ, свободный от вредных примесей; поэтому отпадает необходимость в очистительной системе, что значительно упрощает производство серной кислоты.

Весьма важным источником получения сернистого ангидрида являются отходящие газы заводов цветной металлургии. Значение этого источника видно хотя бы из того, что при выплавке 1 т меди образуется 7,5 г SO2, из которого можно получить более 10 г серной кислоты.

Большое количество сернистого ангидрида содержится в топочных газах, особенно при сжигании каменного угля со значительным содержанием серы.

Сырьем для получения сернистого ангидрида является также сернокислый кальций, встречающийся в природе в виде гипса CaSО4 • 2Н2О и ангидрита CaSО4. Эти минералы при температуре 1850—1400° разлагаются по реакции:

2CaSО4 = 2СаО + 2SО2 + О2

При добавлении к сернокислому кальцию угля температура разложения может быть значительно понижена.

Если прокаливать гипс, смешанный в необходимой пропорции с окисью железа Fe2О3, окисью алюминия Аl2O3 и кремнеземом SiO2, то одновременно с сернистым ангидридом получается цемент.

Окисление сернистого ангидрида при получении серной кислоты производится двумя методами: контактным и нитрозным. Контактный метод основан на присоединении кислорода к сернистому ангидриду при соприкосновении (контакте) этих газов с катализатором.

При получении серной кислоты контактным методом смесь сернистого газа и воздуха после освобождения от примесей проходит через особый подогреватель, обогреваемый выходящими из контактного аппарата газами, и поступает в контактный аппарат. Схема одного из таких аппаратов показана на рис. 90. Он представляет собой большой цилиндр, внутри которого находятся четыре решетчатые полки. На полках помещают катализатор. Газ входит в аппарат сверху, проходит через четыре слоя контактной массы и уходит из аппарата снизу. 

На катализаторе происходит окисление сернистого ангидрида в серный ангидрид, сопровождающееся выделением значительного количества тепла:

2SO2 + O2 ⇄ 2SO3 + 46 ккал

Температура в контактном аппарате поддерживается около 450°, так как ниже450° соединение газов происходит слишком медленно, а выше 450°усиливается обратная реакция. Например, при 700° и обычном составе газовой смеси, получаемой путем обжига колчедана (7% SO2, 11% O2 и 82% N2), только15% SO2 превращается в SO3. Увеличение содержания кислорода в смеси повышает выход серного ангидрида, смещая равновесие реакции вправо. На практике при 450° и имеющемся в газовой смеси избытке кислорода степень превращения SO2 в SO3 достигает 95-97%,

Обязательным условием успешного протекания процесса является полное удаление примесей, так как даже ничтожные следы некоторых веществ (соединений! мышьяка, фосфора и др.) «отравляют» катализатор, вызывая быструю потерю им своей активности.

Образовавшийся серный ангидрид выходит из контактного аппарата в состоянии очень мелкого распыления. В таком виде он не поглощается водой. Для поглощения его пропускают в 96—98%-ную серную кислоту, которая, насыщаясь серным ангидридом, превращается в олеум. Разбавляя последний водой, можно получить очень чистую серную кислоту любой концентрации.

Схема контактного аппаратаРис. 90. Схема контактного аппарата.

В качестве катализатора для окисления сернистого ангидрида ранее служил платинированный асбест. В последнее время вместо, него применяют ванадиевый ангидрид V2O5 и некоторые другие соединения ванадия. Ванадиевые катализаторы по активности мало уступают платине, но дешевле ее и не так легко отравляются, что позволяет значительно упростить очистку газов.

В России производство серной кислоты по контактному методу впервые было поставлено на Тентелевском заводе (ныне завод «Красный химик») в Петербурге. Разработанная химиками этого завода «тентелевская система» была одной из самых совершенных систем своего времени и получила мировую известность. По этой fсистеме были построены контактные установки в ряде стран, в том числе в Японии и США.

Нитрозный метод. Контактный метод получения серной кислоты стал применяться сравнительно недавно. До этого серную кислоту получали исключительно нитрозным методом, сущность которого заключается в окислении сернистого газа двуокисью азота NO2 в присутствии воды.

Двуокись азота получается из азотной кислоты; она представляет собой красно-бурый газ, который реагирует с сернистым газом по уравнению

SO2 + NO2 + Н2O = H2SO4 + NO

Отдавая сернистому газу часть кислорода, двуокись азота превращается в бесцветный газ — окись азота NO.

Схема башенной установки для получения серной кислотыРис. 91. Схема башенной установки для получения серной кислоты: / и // — продукционные башни; /// — окислительная башня; IV и V — поглотительные башни; 1 — колодильники; 2 —сборник готовой продукции; 3— вентилятор.

Последний обладает замечательной способностью присоединять к себе кислород прямо из воздуха и снова превращаться в двуокись азота:

2NO + O2 = 2NO2

которая идет на окисление новых порций сернистого газа.

Таким образом, окись азота при производстве серной кислоты теоретически не расходуется и является по существу катализатором, ускоряющим процесс окисления сернистого газа .

Нитрозный метод получения серной кислоты осуществляется на практике двумя способами, которые носят названия камерного и башенного процессов. Так как камерный процесс устарел и почти нигде не применяется, то мы опишем только башенный процесс.

На рис. 91 изображена схема башенной установки. Выходящие из колчеданных печей очищенные от пыли горячие газы, содержащие сернистый ангидрид, проходят вначале через «продукционные» башни I и II , наполненные кислотоупорными керамитовыми кольцами и орошаемые так называемой нитрозой. Последняя представляет собой серную кислоту, в которой растворена и нитрозилсерная кислота NOHSO4, являющаяся по своей структуре смешанным ангидридом серной и азотистой (HNO2) кислот, как это видно из следующей схемы:

Техническое получение серной кислот

Кроме нитрозы, в башни I и II вводится также вода. Благодаря высокой температуре газов нитрозилсерная кислота подвергается гидролизу, в результате которого получаются серная и азот ист л я кислоты:

NOHSO4 + Н2O = H2SO4 + HNO2

Азотистая кислота окисляет сернистую кислоту, образую-щуюся из сернистого газа и воды, в серную кислоту:

H2SO3 + 2HNO2 = H2SO4 + 2NO + Н2O

Режим продукционных башен регулируют так, чтобы перевести в серную кислоту до 90% всего исходного количества SO2. Затем газы, содержащие NO2 и NO, проходят через башню IIIи две «абсорбционные» башни IV иV, наполненные насадкой из керамиковых колец и орошаемые серной кислотой. В адсорбционных башнях происходит образование нитрозилсерной кислоты:

NO2 + NO + 2H2SO4 = 2NOHSO4 + H2O

Таким образом, окислы азота улавливаются в этих башнях и не попадают в атмосферу.

Газ, выходящий из башни II, содержит окислы азота преимущественно в виде NO, Чтобы обеспечить необходимое для протекания процесса соотношение между NO и NO2 в газовой смеси, служит башня III. В этой башне, не заполненной насадкой и не орошаемой, происходит окисление необходимого количества окиси азота в двуокись.

Образующаяся в башне I серная кислота выводится из системы и, после охлаждения в холодильнике 1,направляется в сборник готовой продукции 2; некоторая часть ее поступает на орошение башни V. Серная кислота из башни II идет на орошение башни IV. Перемещение жидкости из башни в башню осуществляется насосами. Движение газов в системе поддерживается с помощью мощного вентилятора, устанавливаемого между четвертой и пятой башнями. Происходящая при башенном процессе некоторая потеря окислов азота возмещается введением в продукционные башни I и II 50—60%-ной азотной кислоты.

Серная кислота является одним из важнейших продуктов так называемой основной химической промышленности, к которой относится производство кислот, щелочей, солей, минеральных удобрений и хлора. Ни один химический продукт не производится в таком огромном количестве, как серная кислота. Основным потребителем серной кислоты является производство минеральных удобрений (например, суперфосфата и сульфата аммония). Затем она служит для приготовления почти всех других кислот из их солей, применяется в большом количестве при производстве взрывчатых веществ, для очистки керосина, нефтяных масел и продуктов коксохимической промышленности (бензола, толуола), для получения различных купоро-сов, при изготовлении красок, травлении черных металлов (снятие окалины) и т. д. Производство серной кислоты в 1956 г. только в капиталистических странах составляло 33,8 млн. г.

До Октябрьской революции производство серной кислоты в России было ничтожным по сравнению с производством ее в других странах. Небольшие сернокислотные заводы работали почти исключительно на импортном колчедане. Продукция всех заводов составляла в 1913 г. всего около 145 тыс. т.

После революции положение резко изменилось. Старые заводы были расширены и заново переоборудованы. Была создана отечественная сырьевая база для сернокислотной промышленности и построен ряд новых заводов, что обеспечило рост производства серной кислоты. В 1940 г. ее выработка увеличилась до 1587 тыс. г, в 1955 г. достигла 3798 тыс. т, а в 1959 г. 5100 тыс. т.

Развитие сернокислотной промышленности шло по линии строительства башенных и контактных установок. Прежние камерные установки были полностью заменены башенными. В печных отделениях большинства сернокислотных заводов установлены мощные механические печи и специальные печи для обжига флотационного колчедана во взвешенном состоянии.

Контрольными цифрами развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. намечается значительно увеличить производство серной кислоты (более чем в 2 раза по сравнению с 1958 г.). Сернокислотная промышленность будет все в больших масштабах использовать в качестве сырья элементарную серу, отбросные газы черной и цветной металлургии, а также сероводород.

Широкие перспективы открывает перед сернокислотной промышленностью применение кислорода и обжиг колчедана в «кипящем слое» .

127 128 129

Вы читаете, статья на тему Техническое получение серной кислот

Производство серной кислоты - это... Что такое Производство серной кислоты?

Производство серной кислоты

Сырьём для получения серной кислоты служат сера, сульфиды металлов, сероводород, отходящие газы теплоэлектростанций, сульфаты железа, кальция и др.

Основные этапы

Основные стадии получения серной кислоты:

  1. Обжиг сырья с получением SO2
  2. Окисление SO2 в SO3
  3. Абсорбция SO3

В промышленности применяют два метода окисления SO2 в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов (контактов), и нитрозный (башенный) — с оксидами азота. Контактный способ вытесняет нитрозный.

Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе — оксиде ванадия (V).

  1. 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
  2. 2SO2 + O2 (серной кислоты
    1. SO2 + NO2 → SO3 + NO↑.
    2. 2NO+O2 → 2NO2

    При реакции SO3 с водой выделяется огромное количество теплоты, и серная кислота начинает закипать с образованием "туманов" SO3 + H2O = H2SO4 + Q. Поэтому SO3 смешивается с H2SO4, образуя раствор SO3 в 91% H2SO4 - олеум

    Получение серной кислоты (т.н. купоросное масло) из железного купороса - термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси

    1. 2FeSO4·7H2O→Fe2O3+SO2+H2O+O2
    2. SO2+H2O+O2 ⇆ H2SO4

    См. также

Серная кислота. Получение серной кислоты. Сернистая кислота

Серная кислота

Концентрированная серная кислота Концентрированная серная кислота

Серная кислота H2SO4 - одна из сильных двухосновных кислот. В разбавленном состоянии она окисляет почти все металлы, кроме золота и платины. Интенсивно реагирует с неметаллами и органическими веществами, превращая некоторые из них в уголь. При приготовлении раствора серной кислоты всегда надо её приливать к воде, а не наоборот, во избежание разбрызгивания и вскипания воды. При 10 °С затвердевает, образуя прозрачную стекловидную массу. При нагревании 100-процентная серная кислота легко теряет серный ангидрид (триокись серы SO3) до тех пор, пока её концентрация не составит 98 %. Именно в таком состоянии её обычно и используют в лабораториях. В концентрированном (безводном) состоянии серная кислота - бесцветная, дымящаяся на воздухе (из-за паров), маслянистая жидкость с характерным запахом (Т кипения=338 °С). Она является очень сильным окислителем. Это вещество обладает всеми свойствами кислот:

Химические свойства серной кислоты

- химическая реакция с металлами:

H2SO4 + Fe → FeSO4 + H2;

2H2SO4 + Cu → CuSO4 + SO2 +2H2O - в этом случае кислота является концентрированной.

- химическая реакция с оксидами металлов:

H2SO4 + CuO → CuSO4 + H2O

Получающийся раствор синего цвета - CuSO4 - раствор медного купороса. Серную кислоту еще называют купоросным маслом, так как при реакциях с металлами и их оксидами образуются купоросы. Например, при химической реакции с железом (Fe) - образуется светло-зелёный раствор железного купороса.

- химическая реакция с основаниями и щелочами (или реакция нейтрализации)

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

- химическая реакция с серой (кислота - концентрированная, реакция - при нагревании):

2H2SO4 + S → 3SO2 + 2H2O

- химическая реакция с солями (например, со стиральной содой Na2CO3):

H2SO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O

Получение серной кислоты

Сернистый ангидрид Сернистый ангидрид

Серную кислоту получают окислением серы (S) сначала до оксида серы (сернистого газа SO2), а затем окислением сернистого газа до триоксида серы (сернистого ангидрида SO3) (на рисунке слева):

S + O2 → SO2
- сернистый газ - с удушливым запахом серы.

SO2 + O2 → SO3. Эта химическая реакция производится на катализаторе (оксиде ванадия V2O5). Вещество SO3 - сернистый ангидрид - очень гигроскопичное кристаллическое прозрачное вещество, жадно поглощающее воду с образованием серной кислоты:

SO3 + H2O → H2SO4

Сернистая кислота

Сернистая кислота - или Н2SO3 - так называют водный раствор оксида серы (SO2) в воде. На самом деле такого химического вещества не существует, его используют лишь для удобства составления химических уравнений реакций.

Раствор SO2 в воде, имеет кислую среду. Такому раствору присущи все свойства кислот, в том числе реакция нейтрализации.

Сернистая кислота (или правильнее сказать - раствор сернистого газа в воде) образует два вида солей: сульфиты и гидросульфиты. Эти соли являются восстановителями.

Н2SO4 + NaOH → NaНSO3 + Н2O - такая реакция протекает при избытке сернистой кислоты

Н2SO4 + 2NaOH → Na2SO3 + 2Н2O - а эта реакция протекает при избытке едкого натра

Сернистая кислота обладает отбеливающим действием. Всем известно, что подобным действием обладает и хлорная вода. Но отличие заключается в том, что в отличии от хлора сернистый газ не разрушает красители, а образует с ними неокрашенные химические соединения!

Кроме основных свойств кислот сернистая кислота способна обесцвечивать раствор марганцовки по следующему уравнению:

2SO3+2KMnO4 → 2 Н2SO4 +2MnSO4+K2SO42O

В этой реакции образуется бледно-розовый раствор, состоящий из сульфатов калия, марганца. Окраска обусловлена именно сульфатом марганца.

Сернистая кислота способна обесцветить бром

Н2SO3 + Br2 + Н2O → Н2SO4 + 2HBr

В этой реакции образуется раствор, состоящий сразу из 2-х сильных кислот: серной и бромной.

Если хранить сернистую кислоту при доступе воздуха, то этот раствор окисляется и превращается в серную кислоту

2SO3 + O2 → 2Н2SO2

Серная кислота, ее свойства, получение в промышленности. Соли серной кислоты. 1 страница

Серная кислота (h3SO4) сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях - тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха.

Серная кислота в концентрированном виде при нагревании — довольно сильный окислитель; окисляет HI и частично HBr до свободных галогенов, углерод до CO2,серу — до SO2, окисляет многие металлы (Cu, Hg, исключение - золото и платина). При этом концентрированная серная кислота восстанавливается до SO2, например[2]:

Наиболее сильными восстановителями концентрированная серная кислота восстанавливается до S и h3S. Концентрированная серная кислота поглощает водяные пары, поэтому она применяется для сушки газов, жидкостей и твёрдых тел, например, в эксикаторах. Однако концентрированная h3SO4 частично восстанавливается водородом, из-за чего не может применяться для его сушки. Отщепляя воду от органических соединений и оставляя при этом чёрный углерод (уголь), концентрированная серная кислота приводит к обугливанию древесины, сахара и других веществ[2].

Разбавленная h3SO4 взаимодействует со всеми металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений левее водорода с его выделением, например[2]:

Окислительные свойства для разбавленной h3SO4 нехарактерны. Серная кислота образует два ряда солей: средние — сульфаты и кислые — гидросульфаты, а также эфиры. Известны пероксомоносерная (или кислота Каро) h3SO5 и пероксодисерная h3S2O8 кислоты.

Серная кислота реагирует также с основными оксидами, образуя сульфат и воду:


На металлообрабатывающих заводах раствор серной кислоты применяют для удаления слоя оксида металла с поверхности металлических изделий, подвергающихся в процессе изготовления сильному нагреванию. Так, оксид железа удаляется с поверхности листового железа действием нагретого раствора серной кислоты:

Качественной реакцией на серную кислоту и её растворимые соли является их взаимодействие с растворимыми солями бария, при котором образуется белый осадоксульфата бария, нерастворимый в воде и кислотах, например[3]:

Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе — оксиде ванадия (V):

Нитрозный метод получения серной кислоты:

При реакции SO3 с водой выделяется огромное количество теплоты, и серная кислота начинает закипать с образованием трудноулавливаемой аэрозоли:


Поэтому SO3 смешивают с концентрированной серной кислотой, получая олеум, который далее разбавляется до нужной концентрации.

=================================================================================34). Азот. Свойства азота. Соединения азота с водородом.

Азот (от греч. azoos - безжизненный, лат. Nitrogenium), N, химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 7, атомная масса 14,0067; бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. Получение: в промышленности азот получают из воздуха. Для этого воздух сначала охлаждают, сжижают, а жидкий воздух подвергают перегонке (дистилляции). Температура кипения азота немного ниже (–195,8°C), чем другого компонента воздуха — кислорода (–182,9°C), поэтому при осторожном нагревании жидкого воздуха азот испаряется первым. Потребителям газообразный азот поставляют в сжатом виде (150 атм. или 15 МПа) в черных баллонах, имеющих желтую надпись «азот». Хранят жидкий азот в сосудах Дьюара. В лаборатории чистый («химический») азот получают добавляя при нагревании насыщенный раствор хлорида аммония Nh5Cl к твердому нитриту натрия NaNO2:

NaNO2 + Nh5Cl = NaCl + N2 + 2h3O. Можно также нагревать твердый нитрит аммония: Nh5NO2 = N2 + 2h3O. В химическом отношении азот довольно инертный газ из-за прочной ковалентной связи, атомарный же азот химически очень активен. Из металлов свободный азот реагирует в обычных условиях только с литием, образуя нитрид:
6Li + N2 = 2Li3N С повышением температуры активность молекулярного азота увеличивается. При взаимодействии азота с водородом при нагревании, повышенном давлении и присутствии катализатора образуется аммиак: N2 + 3h3 = 2Nh4 С кислородом азот соединяется только в электрической дуге с образованием оксида азота (II):
N2 + O2 = 2NO\ Азота способен образовывать химические соединения, находясь во всех степенях окисления от +5 до -3. Соединения в положительных степенях окисления азот образует с фтором и кислородом, причем в степенях окисления больше +3 азот может находиться только в соединениях с кислородом. Соединения, в которых имеет степень окисления - 3, называются нитридами. От азота производятся следующие водородные соединения: 1) НN3 − азотистоводородная кислота. Она крайне неустойчива (взрывчата). Ее соли называются азидами. 2) NН3 − аммиак. Может присоединять один ион водорода, образуя при этом положительный ион [NН4]+. Соответственно этому аммиак образует с кислотами соли [NН4]Х − соли аммония. Водные растворы аммиака благодаря наличию в них равновесия: Nh4 + НОH ↔ [NН4]+ + ОН— имеют щелочную реакцию. Однако сам по себе аммиак является не основанием (так как он не имеет гидроксильной группы), а ангидрооснованием. 3) N2Н4 − гидразин. Это соединение также способно образовывать с кислотами соли, а именно соли гидразония.

=================================================================================

35). Азотистая и азотная кислоты и их роли. Роль азота в природе. Азотные удобрения.

Азо́тная кислота́ (HNO3) — сильная одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы.

Высококонцентрированная HNO3 имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения:

При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции. Азотную кислоту можно перегонять без разложения только при пониженном давлении (указанная температура кипения при атмосферном давлении найдена экстраполяцией). Золото, некоторые металлы платиновой группы и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется её концентрацией.

HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

б) с основаниями:

в) вытесняет слабые кислоты из их солей:

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается:

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +4 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. Как кислота-окислитель, HNO3 взаимодействует: а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода: Концентрированная HNO3

Разбавленная HNO3

б) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная не взаимодействует. Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются. С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причем в зависимости от концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:

Азотная кислота окисляет неметаллы, при этом азот обычно восстанавливается до NO или NO2:

Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы, оксиды, гидроксиды иликарбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в воде не гидролизуется. Соли азотной кислоты при нагревании необратимо разлагаются, причём состав продуктов разложения определяется катионом:

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

г) нитрат аммония:

Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твердом состоянии являются сильными окислителями, например, при сплавлении твердых веществ:

Цинк и алюминий в щелочном растворе восстанавливают нитраты до Nh4:

Соли азотной кислоты — нитраты — широко используются как удобрения. При этом практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большинство нитратов получают искусственно.

Азо́тистая кислота HNO2 — слабая одноосновная кислота, существует только в разбавленных водных растворах, окрашенных в слабый голубой цвет, и в газовой фазе. Соли азотистой кислоты называются нитритами или азотистокислыми. Нитритыгораздо более устойчивы, чем HNO2, все они токсичны.

В водных растворах существует равновесие:

При нагревании раствора азотистая кислота распадается с выделением NO и образованием азотной кислоты:

HNO2 является слабой кислотой. В водных растворах диссоциирует (KD=4,6·10−4), немного сильнее уксусной кислоты. Легко вытесняется более сильными кислотами из солей:

Азотистая кислота проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства. При действии более сильных окислителей (пероксид водорода, хлор,перманганат калия) окисляется в азотную кислоту:

В то же время она способна окислять вещества, обладающие восстановительными свойствами:

Получение

Азотистую кислоту можно получить при растворении оксида азота (III) N2O3 в воде:

Также она получается при растворении в воде оксида азота (IV) NO2:

Наиболее распространены следующие азотные удобрения. Мочевина (карбомид) - CO(Nh3)2, Сульфат аммония (сернокислый аммоний) - (Nh5)2SO4, Аммиачная селитра (азотнокислый аммоний, нитрат аммония) - Nh5 NO3 Огромное значение азотных удобрений в увеличении урожайности сельскохозяйственных культур обусловливается исключительно важной ролью азота в жизни растений. Азот входит в состав белков, являющихся главной составной частью цитоплазмы и ядра клеток, в состав нуклеиновых кислот, хлорофилла, ферментов, фосфатидов, большинства витаминов и других органических азотистых соединений, которые играют важную роль в процессах обмена веществ в растении.

Основным источником азота для растений являются соли азотной кислоты (нитраты) и соли аммония. В естественных условиях питание растений азотом происходит путем потребления ими аниона NO3- и катиона Nh5+, находящихся в почвенном растворе и в обменно-поглощенном почвенными коллоидами состоянии. Поступившие в растения минеральные формы азота проходят сложный цикл превращения, в конечном итоге включаясь в состав органических азотистых соединений — аминокислот, амидов и, наконец, белка.

=================================================================================

36). Фосфор.Свойства фосфора. Фосфорная кислота и ее соли. Фосфорные удобрения

Фосфор – химический элемент с атомным номером 15. Располагается в V группе периодической системы Д.И. Менделеева. Химическая формула фосфора Р. Своё название фосфор получил от греческого phosphoros, что означает "светоносный". Фосфор довольно распространён в земной коре. Его содержание составляет 0,08-0,09% всей массы земной коры. А в морской воде фосфора содержится 0,07 мг/л. Фосфор имеет высокую химическую активность, поэтому в свободном состоянии не встречается. Но зато он образует почти 190 минералов. Фосфор называют элементом жизни. Он содержится в зелёных растениях, животных тканях, белках и других важнейших химических соединения

Взаимодействие с простыми веществами Фосфор легко окисляется кислородом:

(с избытком кислорода)

(при медленном окислении или при недостатке кислорода)

Взаимодействует со многими простыми веществами — галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства:

с металлами — окислитель, образует фосфиды:

фосфиды разлагаются водой и кислотами с образованием фосфина

с неметаллами — восстановитель:

С водородом фосфор практически не соединяется. Однако разложением некоторых фосфидов водой по реакции, например:

может быть получен аналогичный аммиаку фосфористый водород (фосфин) — Рh4

Взаимодействие с водой

Взаимодействует с водяным паром при температуре выше 500 °С, протекает реакция диспропорционирования с образованием фосфина и фосфорной кислоты:

Взаимодействие со щелочами[

В холодных концентрированных растворах щелочей также медленно протекает реакция диспропорционирования:

Восстановительные свойства

Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту:

Реакция окисления фосфора происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль:

Фосфор образует большое число различных оксидов и кислот. Среди них наиболее устойчивыми являются оксиды фосфора (III) и (V). Оксидфосфора (III) – Р2О3. Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид P2O5 Получение: 4Р + 3О2 → 2Р2О3; 4Р + 5О2 → 2Р2О5

Химические свойства Р2О5: белое, сильно гигроскопичное вещество. Проявляет свойства кислотного оксида. Очень устойчив и не проявляет окислительных свойств. P2O5 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3h3O ; 3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2 Фосфорная кислота (ортофосфорная) h4PO4.

Прозрачные кристаллы, tпл = 42,3 оС , с водой смешивается в любых соотношениях. Электролитсредней силы, диссоцирует ступенчато:

h4PO4↔H+ + h3PO4— ; h3PO4—↔H+ + HPO42-; HPO42-↔ Н+ + PO43- ; Н3РО4 + 3КОН → К3РО4 +3Н2О ; 2Н3РО4 + 3К2О → 2К3РО4 + 3Н2О Cоли ортофосфорной кислоты (фосфаты и гидрофосфаты). Являясь трехосновной кислотой, h4PO4 образует три вида солей. Все фосфаты щелочных металлов и аммония растворимы в воде. Из кальциевых солей фосфорной кислоты растворим в воде только дигидрофосфат кальция

Са(h3PO4)2. Фосфорные удобрения. Фосфор повышает засухо- и морозоустойчивость, способствует накоплению ценных веществ в растениях. Удобрениями служат как природные фосфорные руды, так и продукты их химической переработки. Качество фосфорных удобрении характеризуется содержанием усвояемого Р в пересчете на Р2О5.Стандартным считается удобрение, содержащее 18,9% Р2О5. Сырьем для получения служат природные фосфорные руды – фосфориты и апатиты. Фосфоритная мука – это природный измельченный фосфорсодержащий минерал. Производство состоит из стадий дробления, сушки и размола фосфоритов.Суперфосфат простой получается разложением природных фосфатов серной кислотой. Простой суперфосфат содержит от 14 до 21% усвояемого Р2О5:

4Ca5(PO4)3F + 14h3SO4 + 13h3O → 6Ca(h3PO4)2·h3O + 14CaSO4·0,5h3O + 4HF,

Ca5(PO4)3F получают из кальцийфторапатита Ca5(PO4)3·CaF2 Суперфосфат двойной отличается меньшим содержанием балласта и содержит в 2–3 раза больше усвояемого Р2О5.

=================================================================================

37). Углерод и его свойства. Аллотропные модификации углерода. Оксиды углерода, угольная кислота, карбонаты.

Углеро́д (химический символ — C, лат. Carboneum) — химический элемент четырнадцатой группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы четвёртой группы), 2-го периода периодической системы химических элементов. порядковый номер 6, атомная масса — 12,0107 При высоких температурах взаимодействием углерода со смесью Н2 и N2 получают синильную кислоту:

При реакции углерода с серой получается сероуглерод CS2, известны также CS и C3S2. Получен селенид углерода CSe2. С большинством металлов углерод образуеткарбиды, например:

Важна в промышленности реакция углерода с водяным паром:

При нагревании углерод восстанавливает оксиды металлов до металлов. Данное свойство широко используется в металлургической промышленности.

Физические свойства Углерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа.

Кристаллический углерод Алмаз Графит Карбин Аморфный углерод Активированный уголь Древесный уголь Ископаемый уголь: антрацит и др. Кокс каменноугольный, нефтяной и др. Наиболее известны два оксида углерода: Монооксид углерода CO (угарный газ)

Диоксид углерода CO2 (углекислый газ) Менее известны: Диоксид триуглерода C3O2 Меллитовый ангидрид C12O9 Гексагидроксибензол трисоксалат C12O12 Угольная кислота h3CO3 – соединение непрочное, существует только в водных растворах. Большая часть растворенного в воде углекислого газа находится в виде гидратированных молекул CO2, меньшая – образует угольную кислоту. Водные растворы, находящиеся в равновесии с CO2 атмосферы, являются кислыми: [CO2] = 0,04 М и рН ≈ 4.

Угольная кислота – двухосновная, относится к слабым электролитам, диссоциирует ступенчато (К1 = 4, 4 ∙ 10−7; К2 = 4, 8 ∙ 10−11). При растворении CO2 в воде устанавливается следующее динамическое равновесие h3O + CO2 ↔ CO2 ∙ h3O ↔ h3CO3 ↔ H+ + HCO3−

↓↑ ; H+ + CO32− ; При нагревании водного раствора углекислого газа растворимость газа понижается, CO2 выделяется из раствора, и равновесие смещается влево.

Будучи двухосновной, угольная кислота образует два ряда солей: средние соли (карбонаты) и кислые (гидрокарбонаты). Большинство солей угольной кислоты бесцветны. Из карбонатов растворимы в воде лишь соли щелочных металлов и аммония.

В воде карбонаты подвергаются гидролизу, и поэтому их растворы имеют щелочную реакцию: Na2CO3 + h3O ↔ NaHCO3 + NaOH. Дальнейший гидролиз с образованием угольной кислоты в обычных условиях практически не идет. Растворение в воде гидрокарбонатов также сопровождается гидролизом, но в значительно меньшей степени, и среда создается слабощелочная (рН ≈ 8). Карбонат аммония (Nh5)2CO3 отличается большой летучестью при повышенной и даже при обычной температуре, особенно в присутствии паров воды, которые вызывают сильный гидролиз. Сильные кислоты и даже слабая уксусная кислота вытесняют из карбонатов угольную кислоту: K2CO3 + h3SO4 = K2SO4 + h3O + CO2↑. В отличие от большинства карбонатов, все гидрокарбонаты в воде растворимы. Они менее устойчивы, чем карбонаты тех же металлов и при нагревании легко разлагаются, превращаясь в соответствующие карбонаты: 2KHCO3 = K2CO3 + h3O + CO2↑; ; Ca(HCO3)2 = CaCO3 + h3O + CO2↑. ; Сильными кислотами гидрокарбонаты разлагаются, как и карбонаты: KHCO3 + h3SO4 = KHSO4 + h3O + CO2; Из солей угольной кислоты наибольшее значение имеют карбонат натрия (сода), карбонат калия (поташ), карбонат кальция (мел, мрамор, известняк), гидрокарбонат натрия (питьевая сода) и основной карбонат меди (CuOH)2CO3 (малахит).

================================================================================

38). Кремний и его свойства. Оксиды кремния, кремниевые кислоты, силикаты

Кре́мний — элемент главной подгруппы четвёртой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14. Обозначается символом Si (лат. Silicium), неметалл. «Свободный кремний можно получить прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который представляет собой диоксид кремния:

При этом образуется бурый порошок аморфного кремния» Химические свойства

С водородом кремний непосредственно не реагирует, соединения кремния с водородом — силаны с общей формулой Sinh3n+2 — получают косвенным путем. Моносилан Sih5 (его часто называют просто силаном) выделяется при взаимодействии силицидов металлов с растворами кислот, например:

Для травления кремния могут использоваться водные растворы щёлочей. Травление кремния в щелочных растворах начинается при температуре раствора более60 °C.

Диоксид кремния SiO2 — кислотный оксид, не реагирующий с водой. Химически стоек к действию кислот, но реагирует с газообразным фтороводородом:

и плавиковой кислотой:

Эти две реакции широко используют для травления стекла.

При сплавлении SiO2 с щелочами и основными оксидами, а также с карбонатами активных металлов образуются силикаты — соли не имеющих постоянного состава очень слабых, нерастворимых в воде кремниевых кислот общей формулы xh3O·ySiO2 (довольно часто в литературе упоминаются не кремниевые кислоты, а кремниевая кислота, хотя фактически речь при этом идет об одном и том же веществе).

Например, может быть получен ортосиликат натрия:

метасиликат кальция:

или смешанный силикат кальция и натрия:

Из кремниевых кислот известны: метакремниевая h3SiO3, ортокремниевая h5SiO4, дикремниевые h3Si2O5 и h20Si2O9, пирокремниевая H6Si2O7 и поликремниевые nSiO2•mh3O. Соответствующие соли называют силикатами (метасиликаты, ортосиликаты и др.).

Все поликремниевые кислоты малорастворимы в воде. В воде образуют коллоидные растворы по общей схеме реакции:

Образовавшаяся неустойчивая ортокремниевая кислота вступает в реакции поликонденсации:

в результате чего образуются сложные линейные, разветвлённые и смешанные структуры.

Изоэлектрическая точка поликремниевых кислот находится в интервале pH 2,0-3,0, в котором поликонденсация идёт с минимальной скоростью. Кремниевые кислоты являются слабыми. Для метакремниевой кислоты h3SiO3 константы диссоциации K1 = (2-3)•10-10, K2 ~ 10-11÷-13, для ортокремниевой h5SiO4 K1 = 2•10-10, K2 = K3 = K4 = 2•10-12.

Кремниевые кислоты растворяются в растворах и расплавах щелочей, образуя силикаты:

Ортокремниевая кислота способна образовывать ортосиликаты-эфиры в общем случае имеющие вид R1R2R3R4SiO4, где R1-4 - органические радикалы, как правило, являющиеся спиртовыми остатками. Известным массовым продуктом является тетраэтилортосиликат состава Si(C2H5O)4

Получение[править | править вики-текст]

Растворы кремниевых кислот получают растворением аморфного диоксида кремния в воде, действием сильных кислот на растворимые силикаты натрия или калия:

гидролизом хлорсиланов:

а также методами электродиализа и ионного обмена.

=================================================================================

39). Природа металлического строения и структура металлов. Общие физические и химические свойства металлов

Сырье и способы получения серной кислоты — Студопедия

Лекция 11. Производство серной кислоты

1. Сырье и способы получения серной кислоты

2. Структурная схема производства H2SO4 из колчедана контактным способом

3. Процесс обжига колчедана

4. Процесс очистки обжигового газа от примесей

5. Процесс окисления SO2 до SO3

6. Применяемые катализаторы

7. Процесс абсорбции SO3

8. Технологическая схема получения H2SO4 методом ДК-ДА

9. Пути модернизации сернокислотного производства

Этот процесс – один из самых многотоннажных среди неорганических производств и занимает одно из ведущих мест в химической технологии. Больше всeго серной кислоты производится в США – свыше 30 млн. т. Други­ми крупными ее производителями являются Германия и Япония. Важнейшими центрами производства кислоты в России являются: Щелково, Новомосковск, Воскресенск, Дзержинск, Березняки, Пермь. Мировое производство серной кислоты составляет свыше 180 млн. т, что превышает выпуск соляной, азотной, уксусной и других кислот вместе взятых. Это связано с тем, что она самая дешевая из всех кислот, не дымит (почти не испаряется), в широком диапазоне температур находится в жидком состоянии, в концентрированном виде не разрушает черные металлы и в то же время является одной из самых сильных кислот.

Области применения серной кислоты чрезвычайно обширны (рис. 1). Значительная часть ее используется в производстве минеральных удобрений (от 30 до 60% ), а также в производстве красителей (от 2 до 16%), химических волокон (от
5 до 15%) и металлургии (от 2 до 3%). В нефте- и газопереработке используется в процессах осушки газов, кислотной очистки нефтепродуктов.


 
 

 

Рисунок 1 – Области применения серной кислоты

Серной кислотой называют не только моногидрат H2SO4, но и его водные растворы (H2SO4 + H2O), а также растворы SO3 в моногидрате (олеум H2SO4 + SO3). Основные виды серной кислоты, выпускаемые российскими заводами:

– башенная, содержащая 75% H2SO4 в смеси с водой;

– контактная, содержащая 92,5-94% H2SO4 в смеси с водой;

– олеум, содержащий 18,5-24% SO3 в смеси с H2SO4.

 

Сырье и способы получения серной кислоты

Основными видами сырья для производства серной кислоты являются элементарная сера (~ 50% производства) и серный или железный колчедан FeS2 (~ 30%). Особое место в сырьевом балансе занимают также отходящие газы цветной металлургии с высоким содержанием SO2.

1. ЖЕЛЕЗНЫЙ КОЛЧЕДАН. Природный железный колчедан представляет сложную породу, состоящую из сульфида железа FeS2, сульфидов других металлов (меди, цинка, свинца, никеля, кобальта и др.), карбонатов металлов и пустой породы. На территории РФ существуют залежи колчедана, на Урале и Кавказе, где его добывают в рудниках в виде рядового колчедана. Процесс подготовки рядового колчедана к производству ставит целью извлечение из него ценных цветных металлов и повышение концентрации дисульфида железа. Схема подготовки рядового колчедана представлена на рис. 2.


Рисунок 2 – Схема подготовки железного колчедана

 

2. СЕРА. Элементарная сера может быть получена из серных руд или из газов, содержащих сероводород или оксид серы (IV). В соответствии с этим различают серу самородную и серу газовую (комовую).

На территории РФ залежей самородной серы практически нет. Источниками газовой серы являются Астраханское газоконденсатное месторождение, Оренбургское и Самарское месторождения попутного газа.

Из самородных руд серу выплавляют в печах, автоклавах или непосредственно в подземных залежах (метод Фраша). Для этого серу расплавляют непосредственно под землей, нагнетая в скважину перегретую воду, и выдавливают расплавленную серу на поверхность сжатым воздухом.

3. СЕРОВОДОРОД. Источником сероводорода служат различные горючие газы: коксовый, генераторный, попутный, газы нефтепереработки. Извлекаемый при их очистке сероводородный газ достаточно чист, содержит до 90% сероводорода и не нуждается в специальной подготовке.

4. ГАЗЫ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. В этих газах содержится от 4 до 10% оксида серы (IV) и они могут непосредственно использоваться для производства серной кислоты.

Доля сырья в себестоимости продукции сернокислотного производства достаточно велика. Поэтому технико-экономические показатели этого производства существенно зависят от вида используемого сырья.

Замена колчедана серой приводит к снижению капитальных затрат на строительство и улучшению экологической обстановки в результате ликвидации отвалов огарка и уменьшению выбросов токсичных веществ в атмосферу.

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), им производится свыше 90% кислоты.

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 SO2 в SO3 в обычных условиях протекает крайне медленно. Для ускорения процесса применяют катализаторы.

В нитрозном способе, источником кислорода для окисления и катализатором служат оксиды азота. Окисление SO2 происходит в основном в жидкой фазе и осуществляется в башнях с насадкой (по аппаратурному признаку способ называют башенным). Конечным продуктом сразу является H2SO4:

SO2 + N2O3 + H2O ↔ H2SO4 + 2NO.

Этим способом получают загрязненную примесями разбавленную 75-77%-ную серную кислоту, которая используется для производства минеральных удобрений.

В контактном способе, который уже практически вытеснил нитрозный, окисление SO2 до SO3 осуществляется кислородом воздуха на твердых катализаторах:

2SO2 + O2 ↔ 2SO3.

Серную кислоту получают на последующей стадии процесса путем абсорбции.

 

2. Структурная схема производства H2SO4 из колчедана контактным способом

Общая схема химического производства серной кислоты из колчедана состоит из четырех химико-технологических процессов (ХТП):

1. получение обжигового газа с высоким содержанием SO2;

2. очистка обжигового газа от примесей и осушка;

3. каталитическое окисление содержащегося в газе SO2 до SO3;

4. абсорбция SO3 из газа с получением серной кислоты или олеума.

На структурной схеме производства (рис. 3) показана последовательность осуществления процессов и получаемые на разных стадиях продукты.

 

Олеум

(целевой продукт)

Рисунок 3 – Структурная схема производства H2SO4 из колчедана

 

Каждый из перечисленных процессов имеет свои особенности, поэтому рассмотрим процесс получения серной кислоты постадийно.

 

Серная кислота

Серная кислота - одно из важнейших соединений химической промышленности. Он используется для производства буквально сотен соединений, необходимых почти в каждой отрасли.

Использование серной кислоты

На сегодняшний день наибольшее количество серной кислоты используется для производства фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, используется для производства фосфорных удобрений, дигидрофосфата кальция и фосфатов аммония. Он также используется для производства сульфата аммония, который является особенно важным удобрением при дефиците серы.

Рис. 1 Использование серной кислоты.

Он широко используется в обработке металлов, например, при производстве меди и цинка, а также при очистке поверхности стального листа, известной как «травление», перед тем, как он будет покрыт тонким слоем олова, используемого для изготовления банки для еды.

Он также используется для производства капролактама, который превращается в полиамид 6, и при производстве диоксида титана, используемого, например, в качестве пигмента.

Среди множества других применений - производство плавиковой кислоты и фенола с пропаноном, все из которых используются во многих отраслях промышленности.

Годовое производство серной кислоты

Весь мир 231 млн тонн
Китай 74 млн тонн
США 37 млн ​​тонн
Индия 16 млн тонн
Россия 14 млн тонн
Марокко 7 млн ​​тонн

Данные получены по:
Merchant Research & Consulting Ltd.

Эти цифры относятся к 2011-2012 годам. Ожидалось, что к 2012 году мировое производство превысит 250 миллионов тонн (mcgroup.com) и 260 миллионов тонн к 2018 году (marketandmarkets.com) с прогнозируемой тенденцией к росту как минимум до 2023 года. (transparentmarketresearch.com).

Производство серной кислоты

Процесс производства серной кислоты состоит из четырех стадий:
а) экстракция серы
б) преобразование серы в диоксид серы
в) преобразование диоксида серы в триоксид серы
г) преобразование триоксида серы в серную кислоту

(а) Извлечение серы

Самым важным источником серы является ее извлечение из природного газа и нефти.Они содержат соединения серы, как органические, так и сероводород, оба из которых необходимо удалить, прежде чем они будут использоваться в качестве топлива или химического сырья.

Другим важным источником серы является диоксид серы при рафинировании металлов. Многие металлические руды встречаются в виде сульфидов и обжигаются с образованием оксида и диоксида серы, например, при производстве свинца:

Прочие металлы, полученные из сульфидных руд, включают медь, никель и цинк.

Во всем мире около 35% серы получается в виде диоксида серы при обжиге сульфидной руды, и этот показатель увеличивается, поскольку заводы, которые традиционно выбрасывали диоксид серы в атмосферу, регенерируют его в виде серной кислоты.В частности, Китай делает большую часть своей серной кислоты из пирита, сульфидной руды железа.

Серную кислоту также получают из сульфата аммония, побочного продукта при производстве поли (метил 2-метилпропеноата), а также извлекают из «отработанной» (т. Е. Использованной) серной кислоты.

(b) Преобразование серы в диоксид серы

Если сера является сырьем, ее сначала нужно преобразовать в диоксид серы. Расплавленная сера распыляется в печь и сжигается в потоке сухого воздуха при температуре около 1300 К.Сера горит характерным синим пламенем:

Поскольку используется избыточный воздух, выходящий газ содержит около 10-12% диоксида серы и 10% кислорода по объему. Газы очень горячие и проходят через теплообменники (котлы-утилизаторы).

Газы охлаждаются примерно до 700 К, а вода в окружающих трубах котла превращается в пар. При производстве одной тонны серной кислоты также производится одна тонна пара высокого давления.

(c) Превращение диоксида серы в триоксид серы (контактный процесс)

Типичная установка содержит один цилиндрический сосуд, который действует как реактор с неподвижным слоем катализатора с четырьмя отдельными слоями катализатора, известный как конвертер, нагретый до 700 K, через который проходят диоксид серы и воздух:

Катализатор, оксид ванадия (V) на диоксиде кремния, обычно находится в форме небольших гранул, к которым в качестве промотора добавлен сульфат цезия (рис. 2).Функция промотора заключается в понижении температуры плавления оксида ванадия (V), так что он расплавляется при 700 К.

Рис. 2 Катализатор на основе оксида ванадия (v), используемый для производства серной кислоты. Впускной газовый патрубок можно увидеть в центре рисунка.
С любезного разрешения Haldor Topsøe.

Рис. 3 Блок-схема контактного процесса.Как показано выше, это экзотермическая реакция, поэтому для удовлетворительного выхода триоксида серы (требуется конверсия выше 99,5%) используется как можно более низкая температура. Таким образом, тепло отводится от газа, покидающего каждый слой, с помощью теплообменников. Образовавшийся триоксид серы удаляется между третьим и четвертым слоями и поступает на следующую стадию - конверсию триоксида серы в серную кислоту.
Однако небольшое количество диоксида серы не преобразуется и проходит через четвертый слой катализатора, и образующиеся газы, в основном триоксид серы, поступают на следующую стадию.
На основе диаграммы, представленной Майком Селларсом.

(d) Преобразование триоксида серы в серную кислоту

Триоксид серы, образующийся из третьего слоя (и небольшое количество из четвертого слоя), теперь превращается в серную кислоту
.
Триоксид серы реагирует с водой, и реакцию можно выразить как:

Однако сама вода не может быть использована для абсорбции, так как происходит сильное повышение температуры и образуется туман серной кислоты, с которым трудно справиться.Вместо этого используется серная кислота с концентрацией около 98%. Эта концентрация поддерживается за счет добавления воды и удаления кислоты этой концентрации.
Для поддержания температуры около 400 K тепло отводится теплообменниками, рис. 4.

A line diagram illustrating a heat exchanger used in the manufacture of sulfur dioxide

Рис. 4 Линейная диаграмма, иллюстрирующая теплообменник, используемый при производстве триоксида серы.

Неабсорбированные газы содержат около 95% азота, 5% кислорода и следы диоксида серы. Газовый поток фильтруется для удаления любых следов тумана серной кислоты и возвращается в атмосферу с использованием высокой трубы.

Дата последнего изменения: 9 октября 2016 г.

.

10 основных промышленных применений серной кислоты - WorldOfChemicals

Серная кислота считается универсальным химическим веществом, королем химикатов из-за многочисленных применений серной кислоты в качестве сырья или технологического агента. Серная кислота является наиболее часто используемым химическим веществом в мире и используется почти во всех отраслях промышленности, таких как

.
  • Удобрения
  • Фармацевтические препараты
  • Бензин
  • Автомобильные аккумуляторы
  • Отбеливание бумаги
  • Сахарное отбеливание
  • Водоподготовка
  • Агенты сульфирования
  • Волокна целлюлозы
  • Производство стали
  • Красители
  • Аминокислотные промежуточные продукты
  • Регенерация ионообменных смол

Серная кислота - важный промышленный химикат, который используется в процессах производства многих товаров в широком диапазоне применений.Серная кислота, используемая в целлюлозно-бумажной промышленности для образования диоксида хлора, расщепления таллового масла и регулирования pH. Только в Великобритании ежегодно производится более миллиона тонн серной кислоты, а в США производится еще 40 миллионов тонн. Ежегодное мировое производство серной кислоты составляет около 180 миллионов тонн.

Серная кислота - сильнокислая маслянистая жидкость, которая может быть прозрачной или мутной. Концентрированная серная кислота действует как окислитель и дегидратирующий агент.Серная кислота доступна во многих классах, начиная от класса электролита (33 весовых процента) для батарей, до 93 весовых процентов (66 градусов по Боме), 98 весовых процентов и 20-22 весовых процентов дымящегося олеума, содержащего избыток растворенного триоксида серы. Наиболее часто отгружаемый сорт составляет 93 весовых процента.

В окружающей среде серная кислота является составной частью кислотных дождей, поскольку она образуется в результате атмосферного окисления диоксида серы в присутствии воды. Атмосферный диоксид серы образуется при сжигании серосодержащих ископаемых видов топлива, таких как уголь и нефть.

Серная кислота когда-то была известна как купоросное масло, ее придумал арабский алхимик VIII века Джабир ибн Хайян. Он был приготовлен Иоганном Ван Гельмонтом в 1600-х годах путем деструктивной перегонки зеленого купороса (сульфата железа) и сжигания серы. Сжигание серы селитрой (нитратом калия) было впервые использовано для приготовления серной кислоты в 17 веке.

К середине 17 века Джон Робак изобрел процесс свинцовой камеры, в котором в качестве окислителя использовались оксиды азота.Контактный процесс, в котором окисление диоксида серы до триоксида серы осуществляется кислородом (воздухом) над катализатором, был первоначально разработан примерно в 1830 году Перегрином Филлипсом в Англии.

При дискреционном производстве добыча серы или серосодержащих минералов (пирита) является единственной целью, основанной на добровольной разработке дискретных месторождений для получения максимального экономического извлечения. При недискреционном производстве сера или серная кислота извлекаются как вынужденный побочный продукт, количество которого зависит только от спроса на первичный продукт.

В промышленном производстве серной кислоты процесс со свинцовой камерой почти полностью вытеснен контактным процессом. Большая часть серной кислоты, производимой в процессе свинцовой камеры, используется при производстве удобрений, поскольку кислота является относительно разбавленной. Напротив, в процессе контакта можно получить кислоту любой желаемой концентрации.

Серная кислота - очень важный товарный химикат, и действительно, производство серной кислоты в стране было достаточно хорошим показателем ее промышленной мощи в течение последнего столетия или около того.

Вот некоторые из растущего числа конечных пользователей и приложений, использующих серную кислоту

Химическое производство

Как очень важное химическое соединение, серная кислота используется в процессе производства ряда хорошо известных химических веществ, включая соляную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту и многие другие промышленные химические вещества.

Нефтепереработка

Процесс очистки сырой нефти требует использования кислоты в качестве катализатора, и для этой цели часто используется серная кислота.Он используется в установке алкилирования SAAU или серной кислоты.

«Травление» - это термин, используемый для описания обработки металлов для удаления примесей, ржавчины или окалины с поверхности, например, при производстве стали. Сегодня использование серной кислоты для этой цели немного уменьшилось, поскольку промышленность теперь поддерживает использование соляной кислоты. Хотя соляная кислота дороже серной, она дает результаты быстрее и сводит к минимуму потери основного металла в процессе травления.

Производство вискозы

Текстильный вискоза изготавливается из целлюлозных волокон, полученных из дерева. Они растворяются в растворе тетрааминовой меди (II) для получения густой голубой жидкости, которую затем вводят в серную кислоту для образования вискозных волокон. Вискоза считается хорошим полусинтетическим текстилем и может соперничать с шелком по драпировке и блеску. Действительно, его иногда называют «художественным шелком». Легко красится, ткань мягкая, прохладная и гладкая. Однако, в отличие от шелка, вискоза не изолирует тепло тела, поэтому идеально подходит для использования во влажных и жарких странах.

Производство свинцово-кислотных аккумуляторов

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы используются в автомобильной промышленности для легковых и грузовых автомобилей. Герметичные свинцово-кислотные батареи были изобретены в 1859 году французом Gaston Plants. Серная кислота используется в разбавленной форме, чтобы действовать как электролит, чтобы позволить потоку электронов между пластинами в батарее. Серная кислота, используемая таким образом, обычно называется аккумуляторной кислотой. Его сила может варьироваться в зависимости от производителя батареи, но обычно составляет от 28 до 32 процентов или от 4.От 2 до 5 молярных.

Уборка картофеля

Фермеры, выращивающие картофель, нанимают специализированных подрядчиков для опрыскивания полей картофеля перед сбором урожая, чтобы зеленые ботвы отмирали и почернели в течение дня или двух. Это способствует высыханию стеблей и предотвращает их запутывание в уборочном оборудовании. Обычный метод опрыскивания ботвы картофеля - это раствор серной кислоты.

Производство лекарственных средств

Химиотерапевтические препараты используются для лечения различных видов рака.Раковые клетки более чувствительны к повреждению ДНК, чем нормальные клетки, поэтому при химиотерапевтическом лечении раковые клетки разрушаются путем повреждения их ДНК. Этот процесс известен как алкилирование ДНК, и используются лекарства, известные как алкилирующие противоопухолевые средства. При производстве таких препаратов используется серная кислота

Для связи с автором почта: [email protected]

© WOC Статья

.

химической промышленности | Обзор, важность и история

Химическая промышленность , комплекс процессов, операций и организаций, занимающихся производством химических веществ и их производных.

Dow Chemical Company Завод Dow Chemical в Южном Чарльстоне, Западная Вирджиния. Коллекция Западной Вирджинии в архиве Кэрол М. Хайсмит - Библиотека Конгресса, Вашингтон, округ Колумбия (LC-DIG-highsm-31713)

Хотя химическую промышленность можно описать просто как отрасль, которая использует химию и производит химические вещества, это определение не совсем удовлетворительна, потому что оставляет открытым вопрос о том, что такое химическое вещество.Определения, принятые для статистических экономических целей, варьируются от страны к стране. Также Стандартная международная торговая классификация, опубликованная Организацией Объединенных Наций, включает взрывчатые вещества и пиротехнические изделия как часть своего раздела, посвященного химическим веществам. Но в эту классификацию не входят искусственные волокна, хотя подготовка сырья для таких волокон настолько же химическая, насколько могла бы быть любая отрасль производства.

Сложные характеристики химической промышленности

Масштабы химической промышленности отчасти определяются обычаями, а не логикой.Нефтяную промышленность обычно считают отдельной от химической промышленности, поскольку на заре нефтяной промышленности в 19 веке сырая нефть просто подвергалась простой дистилляции. Однако современные процессы нефтяной промышленности приводят к химическим изменениям, и некоторые продукты современного нефтеперерабатывающего комплекса являются химическими веществами по любому определению. Термин «нефтехимия» используется для описания этих химических операций, но, поскольку они часто выполняются на том же заводе, что и первичная дистилляция, трудно провести различие между нефтяной и химической промышленностью.

Металлы в некотором смысле являются химическими веществами, потому что они производятся химическим путем, руды иногда требуют химических методов обогащения перед рафинированием; процесс рафинирования также включает химические реакции. Такие металлы, как сталь, свинец, медь и цинк, производятся в относительно чистой форме, а затем им придают полезную форму. Однако, например, сталелитейная промышленность не считается частью химической промышленности. В современной металлургии такие металлы, как титан, тантал и вольфрам, производятся с помощью процессов, требующих большого химического мастерства, но они по-прежнему классифицируются как первичные металлы.

Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний. Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

Таким образом, границы химической промышленности несколько неясны. Его основным сырьем являются ископаемые виды топлива (уголь, природный газ и нефть), воздух, вода, соль, известняк, сера или их эквиваленты, а также некоторые специальные сырьевые материалы для специальных продуктов, таких как фосфаты и минеральный плавиковый шпат. Химическая промышленность превращает это сырье в первичные, вторичные и третичные продукты, причем различие основано на удаленности продукта от потребителя, причем первичный продукт является наиболее удаленным.Чаще всего продукты являются конечными продуктами только самой химической промышленности; Главной характеристикой химической промышленности является то, что ее продукция почти всегда требует дальнейшей обработки, прежде чем попадет к конечному потребителю.

Таким образом, как это ни парадоксально, химическая промышленность является лучшим потребителем для себя. Средний химический продукт передается с завода на завод несколько раз, прежде чем он поступит из химической промышленности на рынок.

Есть много путей к одному и тому же продукту и много вариантов использования одного и того же продукта.Наибольшее применение этиленгликоль, например, используется в качестве автомобильного антифриза, но он также используется в качестве гидравлической тормозной жидкости. Дальнейшая переработка приводит к получению многих производных, которые используются в качестве добавок в текстильной, фармацевтической и косметической промышленности; как эмульгаторы при применении инсектицидов и фунгицидов; и в качестве деэмульгаторов нефти. Основные химические вещества, такие как хлор или серная кислота, используются таким образом, что не могут быть включены в исчерпывающий перечень.

Из-за конкуренции в химической и химической промышленности химическая промышленность тратит большие средства на исследования, особенно в высокоиндустриальных странах.Процент доходов, потраченных на исследования, варьируется от одной отрасли к другой; компании, специализирующиеся на выпуске крупносерийной продукции, которая широко использовалась в течение многих лет, тратят меньше, в то время как конкуренция в новых областях может быть решена только путем интенсивных исследований.

Экономические аспекты

В большинстве областей США являются крупнейшим производителем химикатов. Германия, Великобритания, Франция, Италия и некоторые другие европейские страны также являются крупными производителями, как и Советский Союз.Япония в 1960-х годах приобрела известность как очень крупный производитель в определенных областях. Инвестиции в химическую промышленность как процент от общих инвестиций в данной стране могут варьироваться от 5 до 15 процентов для менее развитых стран; для промышленно развитых стран он составляет в среднем от 6 до 8 процентов. Для некоторых развивающихся стран этот процент может сильно колебаться; например, установка одного крупного завода по производству удобрений может заметно изменить процентное соотношение в конкретной стране.

В начале 20-го века существовало заметное различие между экономикой, основанной на угле в качестве ископаемого топлива, и экономикой, основанной на нефти.Уголь был едва ли не единственным источником ароматических углеводородов. Однако две силы работали вместе, чтобы изменить эту ситуацию. Во-первых, ароматические углеводороды теперь можно получать из нефти, и действительно, все углеводородное сырье теперь почти взаимозаменяемо; во-вторых, современные транспортные технологии делают возможными очень крупномасштабные перевозки по морю не только нефти, сырой нефти или газа на различных стадиях очистки, но и природного газа, охлажденного и сжиженного до жидкости.

Статистические данные по химической промышленности в целом могут вводить в заблуждение из-за практики объединения таких продуктов, как недорогая серная кислота и дорогие красители или волокна; В некоторые сборники включены косметические и туалетные принадлежности, стоимость фунта которых может быть искусственно завышена.Статистика химической промышленности из разных стран может иметь разные основы расчета; действительно, основа может время от времени меняться в одной и той же стране. Дополнительным источником путаницы является то, что в некоторых случаях объем производства указывается не в тоннах самого продукта, а в тоннах содержания важного компонента.

Для простоты различные подразделения химической промышленности, такие как тяжелые неорганические и органические химические вещества, а также различные группы конечных продуктов, будут описаны по очереди и отдельно, хотя следует иметь в виду, что они постоянно взаимодействуют.Первый раздел, который будет обсуждаться, - это тяжелые неорганические химические вещества, начиная с исторического начала химической промышленности с процесса Леблана. Однако термины «тяжелая химическая промышленность» и «легкая химическая промышленность» не являются исключительными, поскольку многие операции находятся где-то между этими двумя классами. Однако эти два класса в своей крайности коррелируют с другими различиями. Например, для двух видов растений характерно различие внешнего вида. Для крупного химического завода характерно наличие крупных единиц оборудования странной формы и размеров, неподвижных и независимых друг от друга.Видны длинные ряды дистилляционных колонн, но, поскольку обрабатываемый материал обычно заключен в трубы или емкости, заметной активности не происходит. В кадре мало сотрудников.

Легкая химическая промышленность совсем другая. Он включает в себя множество различных единиц оборудования умеренных размеров, часто из нержавеющей стали или облицованных стеклом или эмалью. Это оборудование размещается в зданиях, например, для сборки легкой техники. Присутствует много сотрудников.Оба типа заводов требуют больших капиталовложений.

.

Серная кислота - Справочник по химической экономике (CEH)

Опубликовано в октябре 2017 г.

Серная кислота является одним из крупнейших промышленных химикатов, производимых в мире. Производство удобрений, особенно фосфорных удобрений из фосфорной кислоты мокрым способом, является основным рынком конечного потребления серной кислоты, на долю которого в 2017 году будет приходиться более 60% от общего мирового потребления. Ожидается, что эта доля увеличится до 2022 года, хотя и незначительно. ожидается более высокий рост в химической промышленности.Около 17% мировой серной кислоты расходуется примерно на 20 химических процессов, а остальная часть потребляется в самых разных промышленных и технических областях. Основными драйверами роста на глобальном уровне в порядке убывания являются использование фосфорной кислоты, диоксида титана, плавиковой кислоты, сульфата аммония, а также для переработки урана и металлургических применений.

Следующая круговая диаграмма показывает мировое потребление серной кислоты в 2017 г .:

Sulfuric Acid

Большая часть серной кислоты образуется при сжигании серы; Плавильная кислота производится невольно, и ее экономика определяется в основном рынками металлов.Повышенное извлечение побочной серной кислоты на плавильных заводах оказало значительное влияние на отрасль, что привело к увеличению торговли серной кислотой (поскольку производители побочных продуктов не обязательно расположены вблизи кислотных рынков) и вынудило некоторые заводы по сжиганию серы закрыться. Около 4% мировой продукции поступает на внерегиональные торговые рынки.

Одна часть бизнеса серной кислоты, которая выросла в результате экологических ограничений, - это часть, которая занимается регенерацией серной кислоты.Более строгие экологические нормы наряду с удовлетворением требований клиентов и достижением операционной эффективности приводят к увеличению затрат на модернизацию установок среди производителей серной кислоты.

Прогнозируется, что в ближайшие пять лет мировой спрос на серную кислоту будет расти примерно на 2% в год. Китай является основным рынком, на который в 2017 году приходилось более 37% потребления, за ним следует Северная Америка с примерно 16%. Африка, Латинская Америка, Восточная и Западная Европа и Юго-Западная Азия также являются крупными пользователями.Ожидается, что в течение прогнозируемого периода спрос на удобрения для серной кислоты будет расти примерно на 2,4% в год, в то время как спрос на использование химических веществ будет расти на 2,5% в год. Промышленное использование немного сократится до 2022 года.

Будущий рост потребления серной кислоты будет определяться увеличением численности населения и тем, насколько люди в развивающихся странах переключаются на более богатые питательными веществами пищевые культуры, требующие значительного количества удобрений. На это также повлияют темпы роста производства биотоплива, особенно топлива на основе кукурузы.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о