Производство серной кислоты. Методы получения. Применение
Серная кислота нашла широкое применение в различных отраслях человеческой деятельности. Современная химическая промышленность включает её в перечень основных продуктов производства, уровень её выпуска является косвенным показателем потенциала химического производства отдельной страны. Ежегодно в мире производится около 160 миллионов тонн этого вещества.
По своим физико-химическим свойствам серная кислота является двухосновной кислотой, в этом соединении сера достигает самой высокой степени окисления (+6). В обычных условиях в концентрированном состоянии серная кислота представляет собой тяжёлую маслянистую жидкость, не имеющую ни цвета, ни запаха. Используется серная кислота в растворе. В качестве растворителя может использоваться как обычная вода, так и серный ангидрид. Принято считать раствор водным, если отношение количество молекул серного ангидрида к количеству воды меньше единицы. При превышении этого показателя применяют выражение - раствор серного ангидрида в серной кислоте или олеум.
Производство серной кислоты обеспечивает этим ценным продуктом технологический процесс создания минеральных удобрений, её используют в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах, кислота является основным компонентом при получении различных минеральных солей и кислот. Химические волокна, красители, дымообразующие и взрывчатые вещества в технологии своего производства используют серную кислоту. Без нее невозможно представить себе нефтяную, металлообрабатывающую, текстильную, кожевенную и другие отрасли промышленности.
Даже пищевая отрасль не обошлась без использования этого вещества – получение пищевой добавки E513(эмульгатора). Промышленный органический синтез, дегидратация (процесс получения сложных эфиров, диэтилового эфира), гидратация (добыча этанола из этилена), сульфирование (производство синтетических моющих средств и промежуточных продуктов при получении красителей), алкилирование (синтез изооктана, капролактама, полиэтиленгликоля), восстановление смол в фильтрах на линиях производства дистиллированной воды - ни один из этих процессов не обходится без использования серной кислоты.
Производство серной кислоты обеспечивает самого основного потребителя этого вещества – синтез минеральных удобрений. К примеру, для получения тонны фосфорных удобрений необходимо израсходовать от двух до трёх с половиной тонн серной кислоты. По этой причине сернокислотные предприятия, на которые возложено производство серной кислоты, строят в комплексе с заводами производящими минеральные удобрения.
Для добычи серной кислоты используются два технологических метода. Производство серной кислоты контактным способом является основным и составляет девяносто процентов, нитрозный (башенный) метод получил меньшую распространённость. Несмотря на недостатки и достоинства каждого, производство серной кислоты из колчедана вытеснило нитрозный благодаря более привлекательным показателям себестоимости, чистотой и высокой концентрацией готового продукта на выходе.
Освоение сернокислотными заводами контактного способа синтеза, производство серной кислоты позволяет разбить на три этапа. На первой стадии происходит обжиг пирита, для этого используются специальные печи обжига в так называемом "кипящем слое". Вторая стадия предполагает окисление серного газа до оксида серы (VI), и на третьей стадии происходит получение олеума, который разливают по цистернам и отправляют заказчикам.
Производство серной кислоты нитрозным способом не нашло широкого использования из-за недостаточной чистоты выходного продукта, что ограничивает его применение.
Вне зависимости от методов и способов получения, производство серной кислоты требует от производственников уделять повышенное внимание охране окружающей среды.