3. Получение серной кислоты

Серная кислота — один из важнейших продуктов химической промышленности. Она применяется в производстве многих неорганических веществ и минеральных удобрений, в органическом синтезе и в металлургии.

 

В качестве сырья для получения серной кислоты используются разные серосодержащие природные соединения: пирит (серный колчедан), сульфиды металлов, самородная сера, сероводород.

1. На первой стадии из сырья получают сернистый газ:

 

 

 

 

Рассмотрим более подробно реакцию окисления пирита. Эта реакция гетерогенная, необратимая, экзотермическая. Для ускорения такой реакции нужно увеличивать поверхность соприкосновения и концентрации реагирующих веществ, а также повышать температуру.

 

Перед использованием пирит измельчают и очищают от пустой породы. Оптимальная температура обжига — \(800\) \(°C\) — обеспечивается теплотой реакции. Лишнее тепло отводится, так как при более высокой температуре частицы пирита могут спекаться.

 

2. Вторая стадия — окисление сернистого газа:

 

 

Это обратимая, каталитическая, экзотермическая реакция, протекающая с уменьшением объёма газов.

 

В качестве катализатора используется твёрдый оксид ванадия(\(V\)) \(V_2O_5\). Температура \(420\)–\(550\) \(°C\) выбрана, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость реакции и не сдвинуть равновесие влево, т. е. не уменьшить выход продукта. Реакцию проводят при повышенном давлении, что способствует ускорению процесса и сдвигу равновесия в сторону продукта реакции.

 

3. Третья стадия — взаимодействие серного ангидрида, т. е. оксида серы(\(VI\)) с водой:

 

 

Это необратимая, некаталитическая, экзотермическая реакция. Для поглощения оксида используют не воду, а концентрированную серную кислоту. Процесс гетерогенный.