Реферат з хімії
ВИРОБНИЦТВО СУЛЬФАТНОЇ КИСЛОТИ
Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це
контактний. Як сировина використовується пірит FeS2 (залізний, або
сірчаний, колчедан).
Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добування діоксиду
сульфуру:
= -13476 кДж.
Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить
випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру SO2, ще кисень,
азот, водяну пару та інші домішки. Його очищають, висушують і подають на
другу стадію виробництва у контактний апарат.
Друга стадія — окиснення діоксиду сульфуру і добування триоксиду
сульфуру: V2O5
кДж.
Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і
високої температури.
Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція
екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню
рівноваги у бік утворення SO3 сприятимуть низька температура і високий
тиск.
Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосувати майже
неможливо, бо SO2 одразу перейде у рідкий стан. І низькі температури
використати не можна, бо швидкість реакції буде надто малою. Тому й
застосовують каталізатор V2O5, щоб пришвидшити процес, а каталізатор сам
стає активним лише при 450 °С. Ось чому, незважаючи на екзотермічність
реакції, використовують ще додаткове нагрівання. Теплоту, яка
виділяється під час реакції, відводять і використовують для нагрівання
випалювального газу, який встигає охолонути, проходячи складну систему
очисних споруд перед надходженням у контактний апарат (див. схему
виробництва сульфатної кислоти на вклейці).
Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здійснюється складно, бо ця реакція
оборотна й екзотермічна. Умови її здійснення визначаються в основному
згідно з принципом Ле Шательє^
• Сформулюйте принцип Ле Шательє так, як ви його розумієте. Яких умов
окиснення SO2 в SO3 слід додержувати, щоб збільшити вихід триоксиду
сульфуру? Об ‘ рунтуйте ці умови.
{Третя стадія виробництва—поглинання триоксиду сульфуру й утворення
сульфатної кислоти H2SO4.
Добутий у контактному апараті триоксид сульфуру SO3 надходить у
поглинальну башту — абсорбер1, де поглинається концентрованою сульфатною
кислотою (масова частка H2SO4 96—98 %). В абсорбері SO3 взаємодіє з
водою, що міститься у концентрованому розчині сульфатної кислоти,
утворюючи безводну, 100%-ву сульфатну кислоту, яка називається
моногідратом:
SO3 + Н2О = H2SO4; АН = -130,6
^Чистою водою поглинати триоксид сульфуру SO3 не можна, оскільки
утворюється дуже стійкий «туман» із дрібних крапель сульфатної кислоти,
який погано конденсується.
Кінцевий продукт виробництва — олеум (розчин SO3 y моногідраті). Його
розбавляють водою до сульфатної кислоти потрібної концентрації^
• Поясніть, як можна, виходячи з концентрованої сульфатної кислоти,
дістати її розбавлений розчин. Обґрунтуйте дії, необхідні при цьому.
\ Охорона праці та навколишнього середовища у виробництві сульфатної
кислоти. Захист біосфери від забруднення викидами хімічних виробництв
—найважливіша проблема сучасності. У виробництві сульфатної кислоти
можуть бути втрати якоїсь кількості діоксиду SO2 і триоксиду сульфуру
SO3 та викидання їх в атмосферу, що спричинює кислотні дощі. Вони
сприяють підвищенню кислотності ґрунтів і зниженню врожаїв, збільшенню
кислотності водойм і загибелі його мешканців. Кислотні дощі спричинюють
корозію металів, руйнують лакофарбові покриття. Під їх згубною дією
руйнуються будівельні матеріали, пам’ятники архітектури тощо.
Щоб запобігти утворенню кислотних дощів і забезпечити охорону здоров’я
працівників, намагаються не допускати викидання оксиду сульфуру(ГУ) SO2
в атмосферу і в цехи заводу. З цією метою своєчасно ремонтують
апаратуру, встановлюють фільтри, поглиначі, вентиляцію, суворо
додержують технологічного режиму, використовують засоби індивідуального
захисту працівників, удосконалюють й автоматизують виробничі процеси,
герметизують устаткування та апаратуру, впроваджують принцип
безвідхідності та ефективні методи очищення відхідних газів. З них тепер
вловлюють SO2 і знову повертають його у виробництво. Застосовують також
методи добування цінних побічних продуктів із промислових відходів.
Над проблемою повної утилізації1 та переробки відходів виробництва
сульфатної кислоти нині працюють інженери і
техніки. Адже реалізація принципу безвідхідності дає змогу не тільки
істотно збільшувати вихід кислоти, підвищувати ефективність виробництва,
а й охороняти здоров’я людей і зберігати чистоту навколишнього
середовища. /І
Завдання для самоконтролю
43. Напишіть рівняння реакцій, які відбуваються у процесі добування
сульфатної кислоти в техніці. Обґрунтуйте оптимальні умови їх
здійснення.
44. Поясніть терміни «моногідрат» і «олеум».
45. Як ви гадаєте, чому перед надходженням суміші газів у контактний
апарат її ретельно очищують?
46*. Яку масу моногідрату можна добути з 5 т сірчаного колчедану, масова
частка Сульфуру в якому 45 %?
47*. Обчисліть масу розчину сульфатної кислоти з масовою часткою H2SO4
20 %, який можна добути з 50 кг олеуму з масовою часткою SO3 10 %.
§ 8. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА ВИХІД ПРОДУКТУ
В основі виробництва сульфатної кислоти (так само і будь-якого іншого
хіміко-технологічного процесу) лежить хімічне перетворення речовин —
хімічні реакції, їхню суть виражають хімічними рівняннями, що
складаються на основі закону збереження маси речовин.
‘” Сформулюйте закон збереження маси речовин і поясніть його суть з
погляду атомно-молекулярного вчення.
Знання закону збереження маси дає змогу не тільки складати рівняння
реакцій, а й проводити за ними різні розрахунки, у тому числі
обчислювати вихід продукту виробництва.
Вихід продукту — важливий показник ефективності виробничого процесу. На
його підставі роблять висновок про повноту використання сировини тощо.
Річ у тім, що в реальних виробничих умовах через оборотність багатьох
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
