|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Серная кислота | Серная кислота (далее С) 24, сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях — тяжелая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике С называют ее смеси как с водой, так и с серным ангидридом. Если молярное отношение 3: Н2О меньше 1, то это водный раствор С, если больше 1, — раствор 3 в С
Физические и свойства. 100%-ная 24 (моногидрат, 3×2) при 10,45 °С; tkип 296,2 °С; плотность 1,9203 г/см3; теплоемкость 1,62 дж/г (К. 24 смешивается с Н2О и 3 в любых соотношениях, образуя соединения:
24×42 (tпл — 28,36°С),
24×32 (tпл — 36,31°С),
24×22 (tпл — 39,60°С),
24×2 (tпл — 8,48 °С),
24×3 (227 — двусерная или пиросерная кислота, tпл 35,15 °С), 2×23 (2310 — трисерная кислота, tпл 1,20 °). При нагревании и кипении водных растворов С, содержащих до 70% 24, в паровую фазу выделяются только пары воды. Над более концентрированными растворами появляются и пары С Раствор 98,3%-ной 24 (азеотропная смесь) при кипении (336,5 °С) перегоняется полностью. С, содержащая свыше 98,3% 24, при нагревании выделяет пары 3.
Концентрированная С — сильный окислитель. Она окисляет и НВг до свободных галогенов; при нагревании окисляет все металлы, кроме и металлов (за исключением ). На холоде концентрированная С пассивирует многие металлы, в том числе РЬ, , , сталь, чугун. Разбавленная С реагирует со всеми металлами (кроме РЬ), предшествующими в ряду напряжении, например: + 24= 4 + Н2.
Как сильная кислота С вытесняет более слабые кислоты из их солей, например борную кислоту из буры:
247 + 24 + 52 = 24 + 423, а при нагревании вытесняет более летучие кислоты, например:
3 + 24 = 4 + 3.
С отнимает связанную воду от органических соединений, содержащих гидроксильные группы — ОН. Дегидратация этилового спирта в присутствии концентрированной С приводит к получению этилена или диэтилового эфира. Обугливание целлюлозы, крахмала и др. углеводов при контакте с С объясняется также их обезвоживанием. Как двухосновная, С образует два типа солей: сульфаты и гидросульфаты.
Получение. Первые описания получения "купоросного масла" (т. е. концентрированной С) дали итальянский ученый В. Бирингуччо в 1540 и немецкий алхимик, чьи труды были опубликованы под именем Василия Валентина в конце 16 — начале17 вв. В 1690 французские химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому промышленному способу получения С, реализованному в Англии в 1740. По этому методу смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне, содержавшем некоторое количество воды. Выделявшийся 3 реагировал с водой, образуя С В 1746 Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны камерами из листового и положил начало камерному производству С Непрерывное совершенствование процесса получения С в Великобритании и привело к появлению (1908) первой башенной системы. В СССР первая башенная установка была пущена в 1926 на Полевском металлургическом заводе (Урал).
Сырьем для получения С могут служить: сера, серный колчедан 2, отходящие газы печей окислительного обжига сульфидных руд Си, РЬ, и других металлов, содержащие 2. В СССР основное количество С получают из серного колчедана. Сжигают 2 в печах, где он находится в состоянии кипящего слоя. Это достигается быстрым продуванием воздуха через слой тонко измельченного колчедана. Получаемая газовая смесь содержит 2, 2, 2, примеси 3, паров Н2О, 23, 2 и др. и несет много огарковой пыли, от которой газы очищаются в электрофильтрах.
С получают из 2 двумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка 2 в С по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях — цилиндрических резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических колец. Сверху, навстречу газовому потоку разбрызгивается "нитроза" — разбавленная С, содержащая нитрозилсерную кислоту 3, получаемую по реакции:
23 + 224 = 2 3 + 2.
Окисление 2 окислами происходит в растворе после его абсорбции нитрозой. Водою нитроза гидролизуется:
3 + 2 = 24 + 2.
Сернистый газ, поступивший в башни, с водой образует сернистую кислоту: 2 + 2 = 23.
Взаимодействие 2 и 23 приводит к получению С:
2 2 + 23 = 24 + 2 + 2.
Выделяющаяся превращается в окислительной башне в 23 (точнее в смесь + 2). Оттуда газы поступают в поглотительные башни, где навстречу им сверху подается С Образуется нитроза, которую перекачивают в продукционные башни. Т. о. осуществляется непрерывность производства и круговорот окислов Неизбежные потери их с выхлопными газами восполняются добавлением 3.
С, получаемая нитрозным способом, имеет недостаточно высокую концентрацию и содержит вредные примеси (например, ). Ее производство сопровождается выбросом в атмосферу окислов ("лисий хвост", названный так по цвету 2).
Принцип контактного способа производства С был открыт в 1831 П. Филипсом (Великобритания). Первым катализатором была В конце 19 — начале 20 вв. было открыто ускорение окисления 2 в 3 ангидридом 25. Особенно большую роль в изучении действия катализаторов и их подборе сыграли исследования советских ученых А. Е. Ададурова, Г. К. Борескова, Ф. Н. Юшкевича и др. Современные сернокислотные заводы строят для работы по контактному методу. В качестве основы катализатора применяются окислы с добавками 2, 23, 2, , в различных соотношениях. Все контактные массы проявляют свою активность только при температуре не ниже ~420 °С. В контактном аппарате газ проходит обычно 4 или 5 слоев контактной массы. В производстве С контактным способом обжиговый газ предварительно очищают от примесей, отравляющих катализатор. , и остатки пыли удаляют в промывных башнях, орошаемых С От тумана 24 (образующейся из присутствующих в газовой смеси 3 и 2) освобождают в мокрых электрофильтрах. Пары 2 поглощаются концентрированной С в сушильных башнях. Затем смесь 2 с воздухом проходит через катализатор (контактную массу) и окисляется до 3:
2 + 1/22 = 3.
Серный ангидрид далее поглощается водой, содержащейся в разбавленной 24:
3 + 2 = 24.
В зависимости от количества воды, поступившей в процесс, получается раствор С в воде или олеум.
В 1973 объем производства С (в моногидрате) составлял (млн. т): СССР — 14,9, США — 28,7, Япония — 7,1, ФРГ — 5,5, — 4,4, Великобритания — 3,9, Италия — 3,0, Польша — 2,9, Чехословакия — 1,2, ГДР — 1,1, Югославия — 0,9.
Применение. С — один из важнейших продуктов основной промышленности. Для технических целей выпускаются следующие сорта С: башенная (не менее 75% 24), купоросное масло (не менее 92,5%) и олеум, или дымящая С (раствор 18,5—20% 3 в 24), а также особо чистая аккумуляторная С (92—94%; разбавленная водой до 26—31% служит электролитом в аккумуляторах). Кроме того, производится реактивная С (92—94%), получаемая контактным способом в аппаратуре из кварца или . Крепость С определяют по ее плотности, измеряемой ареометром. Большая часть вырабатываемой башенной С расходуется на изготовление минеральных удобрений. На свойстве вытеснять кислоты из их солей основано применение С в производстве соляной, борной, плавиковой и др. кислот. Концентрированная С служит для очистки нефтепродуктов от сернистых и непредельных органических соединений. Разбавленная С применяется для удаления окалины с проволоки и листов перед лужением и оцинкованием, для травления металлических поверхностей перед покрытием и др. Она используется в металлургии — с ее помощью разлагают комплексные руды (в частности, В органическом синтезе концентрированная С — необходимый компонент нитрующих смесей и сульфирующее средство при получении многих красителей и лекарственных веществ. Благодаря высокой гигроскопичности С применяется для осушки газов, для концентрирования кислоты.
Техника безопасности. В производстве С опасность представляют ядовитые газы (2 и 2), а также пары 3 и 24. Поэтому обязательны хорошая вентиляция, полная герметизация аппаратуры. С вызывает на коже тяжелые ожоги, вследствие чего обращение с ней требует крайней осторожности и защитных приспособлений (очки, резиновые перчатки, фартуки, сапоги). При разбавлении надо лить С в воду тонкой струей при перемешивании. Приливание же воды к С вызывает разбрызгивание (вследствие большого выделения тепла).
Лит.: Справочник сернокислотчика, под ред. Малина К. М., 2 изд., М., 1971; Малин К. М., Аркин Н. Л., Боресков Г. К., Слинько М. Г., Технология серной кислоты, М., 1950; Боресков Г. К., Катализ в производстве серной кислоты, М. — Л., 1954; Амелин А. Г., Яшке Е. В., Производство серной кислоты, М., 1974; Лукьянов П. М., Краткая история промышленности СССР, М., 1959.
И. К. Малина.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 06.11.2024 02:58:07
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
