Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ІЗДН ч2.doc
Скачиваний:
43
Добавлен:
13.11.2019
Размер:
2.81 Mб
Скачать

5. Виробництво сульфатної кислоти

5. 1. Основні властивості та застосування сульфатної кислоти

Безводна Н24 (моногідрат)–важка, оліїста рідина з густиною 1,8305 г/см3 (за 20°С), кипить за 279,6 С і тиску 101325 Па, кристалізується за 10,37°С. При нагріванні вище 200°С безводна Н24 частково розкладається за схемою:

Н24 3 + Н2О, (5.1)

утворюючи азеотропну суміш, яка містить 98,3% Н24 і 1,7% Н2О, і має температуру кипіння 338,8°С. Сульфатна кислота змішується з Н2О у будь-яких співвідношеннях, утворюючи гідрати (Н24·Н2О; Н24∙2Н2О; Н24∙4Н2О) з виділенням великої кількості тепла (937,84 кДж/кг Н24. З SО3 безводна сульфатна кислота утворює дві сполуки: Н24∙SО3 і Н24∙2SО3. Розчин SО3 у Н24 від 18 до 65% називають олеумом. На рис. 5.1. наведена діаграму кристалізації гідратів Н24.

Для виробництва, транспортування і застосування Н24 велике значення мають зміни температури плавлення і кипіння її залежно від концентрації. Як видно з діаграми, Н24 з водою утворює кілька евтектичних сумішей. Суміш, що має найнижчу температуру кристалізації, містить 38% Н24.

Рис. 5.1. Температура кристалізації розчинів сульфатної кислоти: 1 - Н2О; 2242О; 3242О; 4 - Н24 Н2О; 524; 6243; 724 2SО3; 8-SО3

Окремі види Н24 за своїм складом близькі до таких евтектичних сумішей: 75%–ий розчин Н24 (кристалізується при –41°С); 93,3%–а Н24 (кристалізується при –37,85° С); олеум з вмістом 18,07% вільного SО3 (кристалізується при –17,05°С), а також неевтектична суміш 98%–ої Н24 (кристалізується при +0,1°С). Розчини Н24, що містять близько 70% Н24, при нагріванні виділяють тільки водяну пару, а над олеумом, в якому понад 20% S03, практично знаходиться пара SО3.

Діаграму кипіння водних розчинів Н24, наведену на рис. 5.2 використовують для визначення режиму концентрування розведеної Н24.

Рис. 5.2. Залежністъ темпера-тури кипіння сульфатної кислоти вiд її складу (діаграма фазової рівноваги між рідиною та парами) за атмосферного тиску

Як видно з діаграми, температура кипіння розчину, в якому міститься менш як 80% Н24 лежить нижче 200°С. Під час нагрівання до пари переходить майже виключно вода. Якщо концентрація кислоти вища за 93%, у паровій фазі значно підвищується вміст Н24. Пара Н24 з підвищенням температури дисоціює за рівнянням (5.1), при температурах вищих за 400°С молекул SО3 у паровій фазі більше, ніж Н24. При подальшому нагріванні відбувається дисоціація оксиду SО3, який за температури вищої за 1000°С дисоціює майже повністю.

Сульфатна кислота надзвичайно активна, вона дуже добре сполучається з водою, відбираючи її навіть від хімічних сполук. Рослинні і тваринні тканини, що містять у своєму складі вуглеводні (целюлозу, крохмаль, цукор), обвуглюються концентрованою Н24. У розведеній Н24 целюлоза і крохмаль перетворюються на цукор. На шкірі людини Н24 викликає тяжкі опіки.

Переважна більшість Н24 витрачається на виробництво мінеральних добрив. Майже усі інші кислоти і багато солей виробляються за участю Н24; її широко використовують у виробництві кольорових і рідкісних металів; у металообробній промисловості. Н24 та її солі застосовують для протравлення металевих виробів перед їх лудінням, нікелюванням, хромуванням або цинкуванням.

Значну кількість Н24 використовують для очищення нафтопродуктів, у виробництві барвників, лаків, ліків, спиртів, ефірів, синтетичних миючих засобів, отрутохімікатів, вибухових речовин, пластичних мас та ін. Її застосовують у текстильній промисловості для протравлення тканин, для сульфування органічних сполук, у промисловості органічного синтезу, для виробництва іонообмінників, штучного волокна. Сульфатну кислоту застосовують у харчовій промисловості для виробництва крохмалю, патоки та інших продуктів, а також для сушіння газів, при концентруванні різних кислот.

Серед мінеральних кислот, які виробляються хімічною промисловістю, сульфатна кислота (СК) за об’ємом виробництва і споживанням займає перше місце. Пояснюється це і тим , що вона сама дешева з усіх кислот, а також її властивостями. СК не димить, у концентрованому вигляді не руйнує чорні метали, у той же час являється однією з самих сильних кислот, у широкому діапазоні температур (від –40 –20 до 260–336,5оС) знаходиться у рідкому стані. Галузі використання С. К. наведені на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Застосування сульфатної кислоти

Виробництво Н24 в усьому світі весь час зростає. Відповідно до державних стандартів виробляється три сорти Н24: технічна, акумуляторна і реактивна. Крім Н24 виробляється також олеум («0 % вільного SО3, кристалізується при -110 С).

Технічна кислота завдяки домішкам має темний колір. За концентрації 92,50 С технічна кислота кристалізується при -350 С.

До акумуляторної кислоти ставляться високі вимоги відносно її чистоти. Нормуються вміст Mn, Fe, As, оксидів азоту, важких металів, нелеткого залишку та ін. Акумуляторну кислоту виробляють контактним методом, вона містить 92—94% Н24.

Реактивну Н24 виробляють трьох марок: хімічно чисту (х. ч.), чисту для аналізу (ч. д. a.) i чисту (ч.).

Як правило, її добувають у кварцовій або платиновій апаратурі контактним способом, вона містить 96-98% Н24.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]