Hva er kontaktprosessen for svovelsyre?

Kontaktprosessen for svovelsyre er en flertrinns reaksjon som begynner med rå svovel og slutter med konsentrert syre. I teorien kan svovel brennes med luft for å danne svovedioksid, og reagerer deretter direkte med vann for å danne svovelsyre. Denne prosessen skaper mye varme, er ikke kjemisk kontrollerbar og brukes sjelden som et resultat. Kontaktprosessen bruker svoveldioksid for å danne svoveltrioksid, som blir absorbert i svovelsyre for å danne oleum, og deretter reagerer et siste trinn oleum med vann for å danne svovelsyre.

Svovel er et gult mineral som finnes i bakken som avsatte lag, ofte i nærheten av vulkaner eller gamle lavasenger. Svovel blir først brent med luft for å danne svoveldioksid, et molekyl av en svovel og to oksygenatomer. Luft som kommer inn i denne reaksjonen er boblet gjennom konsentrert syre for å fjerne vann, fordi fuktighet vil danne svovelsyre i reaktoren og forårsake overflødig varme og korrosjon.

Kjemiske prosessdesignere kontrollerer nøye the mengder reaktanter for å opprettholde mengder nær de støkiometriske mengdene. Støkiometri er beregningen av forholdene mellom molekyler som er nødvendige for å gi en optimalisert reaksjon uten bruk av overflødige materialer. Å opprettholde kjemiske reaksjoner i nærheten av de riktige forholdstallene vil redusere kostnadene og forbedre utbyttet, noe som ofte fører til renere produkter som krever mindre behandling. Kontaktprosessen for svovelsyre må betjenes på denne måten for å kontrollere temperaturer, fordi reaksjonene skaper mye varme som kan påvirke produktet og skadeutstyret.

Når svoveldioksid kommer ut av reaktoren, kommer den inn i en annen reaksjon med mer luft for å danne svoveltrioksid, noe som tilfører et ekstra oksygenmolekyl. Kontaktprosessen for svovelsyre kan reagere svoveltrioksid direkte med vann, men denne reaksjonen er veldig ustabil og vanskelig å kontrollere. Svovelsyre blandes med trioksidmolekylet, whicH danner oleum eller rasende svovelsyre. Oleum er en veldig reaktiv syre som inneholder overflødig svovelmolekyler, men den kan blandes med vann på en kontrollert måte å danne svovelsyre mens de opprettholder riktige temperaturer.

Hvert reaksjonstrinn med luft utføres i nærvær av en katalysator, typisk vanadiumoksid. Metallkatalysatoren forbrukes ikke i reaksjonen, men hjelper ved å la reaksjonen oppstå ved lavere temperaturer enn det som ville være nødvendig uten den. Oksygeninnhold må også kontrolleres nøye, fordi ekstra luft ikke skaper ytterligere syre, men vil redusere mengden svoveldioksid eller trioksid fordi overflødig luft fortynner svovelmolekylene. Kontaktprosessen for svovelsyre vil skape mindre syre hvis ekstra oksygen er tillatt i prosessen.

Svovelsyre selges i en rekke styrker, eller konsentrasjoner, men kontaktprosessen for svovelsyre gir en meget konsentrert form. Fraktkonsentrert svovelsyre er mer økonOmisk enn en utvannet form, fordi vann kan tilsettes senere etter behov for å danne ønsket styrke. Konsentrert syre vil også absorbere vann veldig enkelt, så det må tas forsiktighet under produksjon og frakt for å minimere vann eller uteluft, som fortynner syren og kan øke korrosjonen.