Технология производства серной кислоты

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1. Характеристика получаемой продукции – серной кислоты.

Серная кислота – один из основных видов химической промышленности и применяется в различных областях народного хозяйства. Достоинства серной кислоты в том, что она не дымит, не имеет цвета и запаха, при комнатной температуре находится в жидком состоянии и в концентрируемом виде не действует на черные металлы. Главным же ее преимуществом является то, что она – одна из сильнейших кислот и является к тому же самой дешевой кислотой.
Серная кислота находит свое место в различных отраслях народного хозяйства. Она используется в нефтяной, целлюлозно-бумажной фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности. Особенно большое количество серной кислоты – около 40% всей вырабатываемой – используется в производстве минеральных удобрений. Такой диапазон потребления ставит это производство в особые условия постоянно наращиваемого выпуска, что характеризует таблица 1.1.
Таблица 1.1. Производство серной кислоты (млн. т/год)

1913	1960	1970	1975	1980	1983	1985
0,121	5,4	12,06	18,65	23,02	24,7	30,97

В химии серной кислотой называют соединение одной молекулы триоксида серы SO₃ (ангидрид серной кислоты) с одной молекулой воды и выражается формулой H₂SO₄.

В технике под серной кислотой подразумевают любые смеси триоксида серы с водой. Если на один моль SO₃ приходится более одного моль H₂O , то смеси являются водными растворами серной кислоты; если менее одного моль H₂O, то это растворы серного ангидрида в серной кислоте, которые называются олеумами или дымящей серной кислотой.
Состав водных растворов H₂SO₄ или SO₃ (в процентах), состав олеума – содержанием общего или свободного ангидрида, а также количеством H₂SO₄, которые можно получить при добавлении к олеуму воды.
Безводная серная кислота представляет собой (при 20^оС) бесцветную маслянистую жидкость плотностью 1830 кг/м³, кристаллизирующуюся при 10,37^оС. при 296,2^оС и 0,98Па безводная H₂SO₄ начинает кипеть. Она смешивается с водой в любых соотношениях со значительным выделением теплоты (образуются гидраты).
Серная кислота – одна из самых активных неорганических кислот. Она реагирует почти со всеми металлами и их оксидами, вступает в реакции обменного разложения, энергично соединяющегося с водой, обладает окислительными и другими важными химическими свойствами.
Разнообразно применение серной кислоты, основанное на ее свойствах, о чем уже упоминалось ранее. Также в ряде случаев H₂SO₄ используют для высвобождения более слабых кислот из солей (например, фосфорной кислоты). Также учитывается способность связывать воду, H₂SO₄ применяют для осушки газов, концентрирования азотной кислоты. Разнообразное применение это типично неорганическое соединение нашло в органических производствах: вискозного волокна, пищевых продуктов и т.д.
С расширением потребностей в серной кислоте быстро повышается спрос на улучшение ее сорта, возрастают требования в отношении допустимого содержания примесей. Важно также, чтобы концентрация H₂SO₄ соответствовала низким температурам замерзания кислоты.
В настоящее время, в связи с дифференциацией требований к качеству H₂SO₄, кроме технической контактной кислоты (1-го и 2-го сорта), выпускают два сорта улучшенной кислоты (высший и первый сорт). Олеум выпускается двух сортов: технический и улучшенный (высший и первый сорт). Кроме того для отдельных производств выпускаются специальные сорта кислоты и олеума: аккумуляторная реактивная кислота, кислота особой чистоты, 65%-ый олеум, а также 100% серный ангидрид. Выпускаются отдельные виды кислот со знаком качества.
В настоящее время требования к качеству серной кислоты и олеума определяются следующими ГОСТами: техническая кислота олеум – 2184-77; аккумуляторная кислота – 667-73; реактивная кислота – 4204-66; кислота особой чистоты – 14262-78.