硫酸の接触プロセスは何ですか？

硫酸の接触プロセスは、生の硫黄で始まり、濃酸で終わる多段階の反応です。 理論的には、硫黄は空気で燃焼して二酸化硫黄を形成し、次に水と直接反応して硫酸を形成できます。 このプロセスは大量の熱を生み出し、化学的に制御できず、結果としてほとんど使用されません。 接触プロセスは二酸化硫黄を使用して三酸化硫黄を形成し、これが硫酸に吸収されて発煙硫酸を形成し、最後のステップで発煙硫酸と水を反応させて硫酸を形成します。

硫黄は、火山や古代の溶岩層の近くにあることが多い堆積層として地中に見られる黄​​色の鉱物です。 硫黄は最初に空気で燃焼して、二酸化硫黄、1つの硫黄と2つの酸素原子の分子を形成します。 この反応に入る空気は、水分が反応器内で硫酸を形成し、過剰な熱と腐食を引き起こすため、水を除去するために濃酸を通して泡立てられます。

化学プロセスの設計者は、反応物の量を慎重に制御して、化学量論量に近い量を維持します。 化学量論は、過剰な材料を使用せずに最適化された反応を提供するために必要な分子の比率の計算です。 化学反応を適切な比率の近くに維持すると、コストが削減され、歩留まりが向上し、多くの場合、より少ない処理でより純粋な製品になります。 硫酸の接触プロセスは、温度を制御するためにこのように操作する必要があります。これは、反応により大量の熱が生成され、製品に影響を与え、機器を損傷する可能性があるためです。

二酸化硫黄が反応器を出ると、より多くの空気との第2の反応に入り、三酸化硫黄を形成し、追加の酸素分子を追加します。 硫酸の接触プロセスでは、三酸化硫黄を水と直接反応させることができますが、この反応は非常に不安定で制御が困難です。 硫酸は三酸化分子と混合され、発煙硫酸または発煙硫酸を形成します。 オレウムは、過剰な硫黄分子を含む非常に反応性の高い酸ですが、適切な温度を維持しながら、制御された方法で水と混合して硫酸を形成できます。

空気との各反応ステップは、触媒、通常は酸化バナジウムの存在下で実行されます。 金属触媒は反応で消費されませんが、反応なしで必要な温度よりも低い温度で反応が起こるようにすることで支援します。 酸素含有量も慎重に制御する必要があります。余分な空気は追加の酸を生成しませんが、過剰な空気が硫黄分子を希釈するため、二酸化硫黄または三酸化物の量が減少します。 硫酸の接触プロセスでは、プロセスで余分な酸素が許可されている場合、生成される酸が少なくなります。

硫酸はさまざまな強度または濃度で販売されていますが、硫酸の接触プロセスでは高濃度の形態が生成されます。 濃硫酸を出荷することは、必要な強度を形成するために必要に応じて水を後で加えることができるため、希釈された形態よりも経済的です。 また、濃酸は水を非常に簡単に吸収するので、製造および輸送中に水または外気を最小限に抑えるように注意する必要があります。