Күкірт қышқылы өндірісі. Химия, 11 сынып, дидактикалық материал.

Күкірт қышқылын контактілі әдіс бойынша өндіру

Күкірт қышқылын контактілі әдіс бойынша өндірудің екінші сатысы — күкірт (IV) оксидінің тотығуы.

Күкірт (IV) оксидін тотықтырып, күкірт (VI) оксидіне айналдыру керек:

2SО₂ + О₂ ―― 2SО₃

Бұл — қайтымды реакция. Сондықтан тура реакцияның жүруіне қажетті оңтайлы жағдайларды таңдап алады: әрекеттесуші заттар да, түзілген өнім де газ болғандықтан, ең әуелі реакцияның жылдамдығын арттыру үшін қысымды реттеу қажет. Реакция теңдеуіне қарасақ, сол жағындағы газдар көлемі өнім түзілетін он, жақтағыға қарағанда көп екенін көреміз, демек қысымды жоғарылату қажет.

Реакция — экзотермияпық, сондықтан реакция жүретін ортадағы температура мөлшерден (400°С—450°С) асып кетсе, онда реакция кері жүреді, демек оңтайлы температураны — 400°С— 450°С сақтау қәжет.

Реакция — катапиздік. Өршіткі ретінде темір, ванадий оксидтері қолданылады.

Реакция жүруіне қажетті барлық жағдайларды анықтап алған соң, реакция жылдамдығын арттыру үшін ең әуелі, әрекеттесуші заттар таза, концентрациясы жоғары болуы тиіс. Күкіртті газдан таза күкірт (IV) оксидін бөліп алу үшін бірнеше к,ұралғыдан: циклон, электрсүзгі, кептіру мұнарасынан өткізеді.

Тазарып кептірілген күкіртті газды реакция жүретін температураға дейін жылытады. Ол үшін арнайы жылу алмастырғышта реакцияның өз жылуын пайдаланады. Жылу алмастырғыштар – ішіне түтіктер орнатылған цилиндр пішінді қондырғылар. Түтік ішімен реакциядан шыққан ыстық газ, ал түтіктер арасымен қарсы ағыс әдісімен жылытылатын газ (SО₂) өтеді.

Жылытылған күкірт (IV) оксиді мен қатты өршіткінің жанасу бетін үлкейту үшін өршіткі түйіршіктерін кішірейтіп, реакцияны “қайнау қабатында” жүргізеді.

Реакцияның өнімділігін арттыру үшін өршіткіні бірнеше қабаттап сапатын, арасына жылу алмастырғыштар қойылған жанасу қондырғылары қолданылады.

Күкірт қышқылын контактілі әдіс бойынша өндірудің үшінші сатысы — күкірт (VI) оксидінен күкірт қышқылын алу. Бұл сатыда күкірт (VI) оксидін күкірт (IV) оксиді қоспасынан (6—7% болады) бөліп алып, концентрлі күкірт қышқылын немесе күкірт (VI) оксидінің күкірт қышқылындағы ерітіндісін, яғни опеум алу керек.

Реакцияны онша жоғары емес температурада қарсы ағыс әдісін қолданатын мұнарада жүргізеді. Газ су буымен өте тез әрекеттесіп, күкірт қышқылының буы түзіледі де, ол ұзақ уақыт қалқып, тұман түрінде тұрып алады. Осы қоспа бөлінетін газбен бірге атмосфераға шығып, қоршаған ортаны ластауы мүмкін. Сондықтан күкірт (VI) оксидінің бу түзбей еру жолын қарастыру керек.

Ең тиімді жолы — күкірт (VI) оксидін суы онша көп емес (2%-тей ғана) күкірт қышқылына сіңіру. Мұндай ерітіндіде тұман түзілмейді, су буының қысымы болмайды. Сіңіру мұнарасында күкірт (VI) оксидімен қышқыл одан әрі қанығып, олеум түзіледі (олеум — латын сөзі, “май” дегенді білдіреді):

SО₃ + Н₂SО₄ = Н₂S₂О₇ (Н₂SО₄ * SО₃)

Оның біразын сұйылтып, газ құрғату мұнарасына, ал біразын осы сіңіру мұнарасыңда пайдаланады. Қалғанын қоймаға жібереді.