Оксиген і сульфур

Сульфати калію К2SO4 і амонію (NH4)2SO4, використо¬вують як добрива.

Сульфат барію ВаSO4 застосовують у виробництві папе¬ру, гуми та білої мінеральної фарби, а також у медицині для рентгеноскопії шлунку («Барієва каша»).

§7. Виробництво сульфатної кислоти.

Найбільш сучасний спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості - це кнтактний. Як сировина використовується пірит FeS2 (залізий, сірчаний, колчедан).

Перша стадія процесу — випалювання колчедану і добу¬вання діоксиду сульфуру:

4FеS2 + 11O2 = 2Fе2О3 + 8SO2 ; ΔH = -13 476 кДж.

Цей процес відбувається у колчеданних печах, з яких виходить випалювальний газ. Він містить, окрім діоксиду сульфуру SO2, ще кисень, азот, водяну пару та інші доміш¬ки. Його очищають, висушують і подають на другу стадію виробництва у контактний апарат.

Друга стадія—окиснення діоксиду сульфуру і добуван¬ня триоксиду сульфуру:

V2O5

2SO2 + O2 2SO3, ΔH = -197,9 кДж.

Окиснення відбувається в контактному апараті за наяв¬ності каталізатора і високої температури.

Але ви можете запитати, навіщо тут висока температура, якщо реакція екзотермічна. Адже ми знаємо, що згідно з принципом Ле Шательє зміщенню рівноваги у бік утворен¬ня SO3 сприятимуть низька температура і високий тиск.

Це справедливо, але річ у тім, що високий тиск застосу¬вати майже неможливо, бо SO3 одразу перейде у рідкий стан. І низькі температури використати не можна, бо швидкість реакції буде надто малою. Тому й застосовують каталізатор V2O5, щоб пришвидшити процес, а каталізатор сам стає активним лише при 450 °С. Ось чому, незважаючи на екзотермічність реакції, використовують ще додаткове нагрівання. Теплоту, яка виділяється під час реакції, відво¬дять і використовують для нагрівання випалювального газу, який встигає охолонути, проходячи складну систему очис¬них споруд перед надходженням у контактний апарат (див. схему виробництва сульфатної кислоти на вклейці).Отже, процес окиснення SO2 в SO3 здійснюється склад¬но, бо ця реакція оборотна й екзотермічна. Умови її здій¬снення визначаються в основному згідно з принципом Ле Шательє.

Третя стадія виробництва—поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатної кислоти Н2SO4.

Добутий у контактному апараті триоксид сульфуру SO3 надходить у поглинальну башту — абсорбер , де поглинаєть¬ся концентрованою сульфатною кислотою (масова частка Н2SO4 96—98 %). В абсорбері SO3 взаємодіє з водою, що міститься у концентрованому розчині сульфатної кислоти, утворюючи безводну,

100 %-ву сульфатну кислоту, яка на¬зивається моногідратом:

SO3 + Н2О = Н2SO4; ΔH = -130,6 кДж

Чистою водою поглинати триоксид сульфуру SO3 не можна, оскільки утворюється дуже стійкий «туман» з дріб¬них крапель сульфатної кислоти, який погано конденсує¬ться.

Кінцевий продукт виробництва—олеум (розчин SO3 у моногідраті). Його розбавляють водою до сульфатної кисло¬ти потрібної концентрації.