Jaki jest proces kontaktowy kwasu siarkowego?
Proces kontaktowy kwasu siarkowego jest wieloetapową reakcją, która zaczyna się od surowej siarki i kończy się skoncentrowanym kwasem. Teoretycznie siarka można spalić powietrzem z utworzeniem dwutlenku siarkowego, a następnie reakcji bezpośrednio z wodą, tworząc kwas siarkowy. Proces ten tworzy wiele ciepła, nie jest chemicznie kontrolowany i w rezultacie jest rzadko stosowany. Proces kontaktowy wykorzystuje dwutlenek siarki do tworzenia trójtlenku siarki, który jest wchłaniany do kwasu siarkowego w celu utworzenia oleum, a następnie końcowy krok reaguje oleum z wodą, tworząc kwas siarkowy.
Siarka to żółty minerał znajdujący się w ziemi jako osadzone warstwy, często w pobliżu wulkanów lub starożytnych łóżek lawy. Siarka jest najpierw spalana powietrzem, tworząc dwutlenek siarki, cząsteczkę jednej siarki i dwa atomy tlenu. Powietrze wchodzące w tę reakcję jest bulgotane przez stężony kwas w celu usunięcia wody, ponieważ wilgoć utworzy kwas siarkowy w reaktorze i spowoduje nadmiar ciepła i korozji.
Projektanci procesów chemicznych dokładnie kontrolująE ilości reagentów w celu utrzymania ilości blisko ilości stechiometrycznych. Stochiometria to obliczenie stosunków cząsteczek potrzebnych do zapewnienia zoptymalizowanej reakcji bez użycia nadmiaru materiałów. Utrzymanie reakcji chemicznych w pobliżu odpowiednich wskaźników zmniejszy koszty i poprawi plony, często prowadząc do czystszych produktów wymagających mniejszego przetwarzania. Proces kontaktowy dla kwasu siarkowego musi być obsługiwany w ten sposób do kontrolowania temperatur, ponieważ reakcje wytwarzają dużo ciepła, które mogą wpływać na sprzęt produktu i uszkodzenia.
Gdy dwutlenek siarki wyjdzie z reaktora, wchodzi w drugą reakcję z większą ilością powietrza z trzema siarką, co dodaje dodatkową cząsteczkę tlenu. Proces kontaktowy kwasu siarkowego może reagować trójtlenek siarki bezpośrednio z wodą, ale ta reakcja jest bardzo niestabilna i trudna do kontrolowania. Kwas siarkowy miesza się z cząsteczką trójtlenku, któraH tworzy oleum lub fumujący kwas siarkowy. Oleum jest bardzo reaktywnym kwasem zawierającym nadmiar cząsteczek siarki, ale można go mieszać z wodą w kontrolowany sposób, aby tworzyć kwas siarkowy przy jednoczesnym utrzymaniu odpowiednich temperatur.
Każdy etap reakcji z powietrzem jest wykonywany w obecności katalizatora, zwykle tlenku wanadu. Katalizator metalu nie jest spożywany w reakcji, ale pomaga, umożliwiając reakcję występującą w niższych temperaturach, niż byłoby to wymagane. Zawartość tlenu musi być również starannie kontrolowana, ponieważ dodatkowe powietrze nie wytwarza dodatkowego kwasu, ale zmniejszy ilość dwutlenku siarki lub trójtlenku, ponieważ nadmiar powietrza rozcieńcza cząsteczki siarki. Proces kontaktowy dla kwasu siarkowego stworzy mniej kwasu, jeśli w procesie dozwolone zostanie dodatkowy tlen.
Kwas siarkowy jest sprzedawany w szerokim zakresie mocnych stron lub stężeń, ale proces kontaktowy dla kwasu siarkowego daje wysoce skoncentrowaną postać. Wysyłka skoncentrowanego kwasu siarkowego jest bardziej ekonOniczna niż rozcieńczona postać, ponieważ w razie potrzeby można dodać wodę później, aby utworzyć pożądaną siłę. Skoncentrowany kwas bardzo łatwo pochłania wodę, więc należy zachować ostrożność podczas produkcji i wysyłki, aby zminimalizować wodę lub powietrze zewnętrzne, co rozcieńcza kwas i może zwiększyć korozję.