ВИРОБНИЦТВО СУЛЬФАТНОЇ КИСЛОТИ

Найсучасніший спосіб добування сульфатної кислоти у промисловості — це контактний. Як сировина використо¬вується пірит FeS2 (залізний, або сірчаний, колчедан).

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

4FeS2 + 1102 = 2Fe2O3 + 8SO2 ; = -13476 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

O5 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 SO2 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^

• Сформулюйте принцип Ле Шательє так, як ви його розумієте. Яких умов окиснення SO2 в SO3 слід додержувати, щоб збіль¬шити вихід триоксиду сульфуру? Об ' рунтуйте ці умови.

{Третя стадія виробництва—поглинання триоксиду сульфуру й утворення сульфатної кислоти H2SO4.

Добутий у контактному апараті триоксид сульфуру SO3 надходить у поглинальну башту — абсорбер1, де поглинаєть¬ся концентрованою сульфатною кислотою (масова частка H2SO4 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 = H2SO4; АН = -130,6

^Чистою водою поглинати триоксид сульфуру SO3 не можна, оскільки утворюється дуже стійкий «туман» із дріб¬них крапель сульфатної кислоти, який погано конденсу¬ється.

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

• Поясніть, як можна, виходячи з концентрованої сульфатної кислоти, дістати її розбавлений розчин. Обґрунтуйте дії, необ¬хідні при цьому.

\ Охорона праці та навколишнього середовища у виробниц¬тві сульфатної кислоти. Захист біосфери від забруднення викидами хімічних виробництв —найважливіша проблема сучасності. У виробництві сульфатної кислоти можуть бути втрати якоїсь кількості діоксиду SO2 і триоксиду сульфуру SO3 та викидання їх в атмосферу, що спричинює кислотні дощі. Вони сприяють підвищенню кислотності ґрунтів і зниженню врожаїв, збільшенню кислотності водойм і заги¬белі його мешканців. Кислотні дощі спричинюють корозію металів, руйнують лакофарбові покриття. Під їх згубною дією руйнуються будівельні матеріали, пам'ятники архітек¬тури тощо.