Qual è il processo di contatto per l'acido solforico?
Il processo di contatto per l'acido solforico è una reazione a più fasi che inizia con zolfo grezzo e termina con acido concentrato. In teoria, lo zolfo può essere bruciato con aria per formare il biossido solforico, quindi reagito direttamente con l'acqua per formare acido solforico. Questo processo crea molta calore, non è chimicamente controllabile e di conseguenza viene utilizzato raramente. Il processo di contatto utilizza il biossido di zolfo per formare il triossido di zolfo, che viene assorbito in acido solforico per formare l'oleum, quindi un passaggio finale reagisce l'oleo con acqua per formare acido solforico.
Lo zolfo è un minerale giallo trovato nel terreno come strati depositati, spesso vicino a vulcani o antichi letti di lava. Lo zolfo viene prima bruciato con aria per formare anidride solforosa, una molecola di uno zolfo e due atomi di ossigeno. L'aria che entra in questa reazione viene gorgogliata attraverso l'acido concentrato per rimuovere qualsiasi acqua, poiché l'umidità formerà acido solforico nel reattore e causerà eccesso di calore e corrosione.
I progettisti di processi chimici controllano attentamenteE quantità di reagenti per mantenere quantità vicine alle quantità stechiometriche. La stechiometria è il calcolo dei rapporti delle molecole necessarie per fornire una reazione ottimizzata senza l'uso di materiali in eccesso. Il mantenimento delle reazioni chimiche vicino ai rapporti adeguati ridurrà i costi e migliorerà i rendimenti, portando spesso a prodotti più puri che richiedono una minore elaborazione. Il processo di contatto per l'acido solforico deve essere utilizzato in questo modo per controllare le temperature, poiché le reazioni creano molto calore che può influire sul prodotto e danneggiare l'attrezzatura.
Una volta che il biossido di zolfo esce dal reattore, entra in una seconda reazione con più aria per formare triossido di zolfo, che aggiunge una molecola di ossigeno aggiuntiva. Il processo di contatto per l'acido solforico potrebbe reagire direttamente al triossido di zolfo con l'acqua, ma questa reazione è molto instabile e difficile da controllare. L'acido solforico viene miscelato con la molecola di triossido, whicH forma oleo o acido solforico fumante. L'oleo è un acido molto reattivo contenente molecole di zolfo in eccesso, ma può essere miscelato con acqua in modo controllato per formare acido solforico mantenendo le temperature adeguate.
Ogni fase di reazione con l'aria viene eseguita in presenza di un catalizzatore, in genere ossido di vanadio. Il catalizzatore metallico non viene consumato nella reazione, ma assiste consentendo alla reazione a temperature più basse di quanto sarebbe richiesto senza di essa. Il contenuto di ossigeno deve anche essere attentamente controllato, poiché l'aria extra non crea acido aggiuntivo, ma ridurrà la quantità di biossido di zolfo o triossido perché l'aria in eccesso diluisce le molecole di zolfo. Il processo di contatto per l'acido solforico creerà meno acido se nel processo è consentito ossigeno extra.
L'acido solforico viene venduto in un'ampia varietà di punti di forza o concentrazioni, ma il processo di contatto per l'acido solforico produce una forma altamente concentrata. Spedizione di acido solforico concentrato è più econOmico di una forma diluita, perché l'acqua può essere aggiunta in seguito se necessario per formare la forza desiderata. L'acido concentrato assorbirà anche l'acqua molto facilmente, quindi si deve prestare attenzione durante la produzione e la spedizione per ridurre al minimo l'acqua o l'aria esterna, che diluisce l'acido e può aumentare la corrosione.