> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Серная кислота

Серная кислота

Серная кислота (производство и применение). Для добывания С. к. в технике применяются два способа: камерный и контактный. Оба способа практически и теоретически очень хорошо разработаны, так что со стороны выходов С. к. тот и другой не оставляют желать большего.

1. Камерный «пособ. В основу его положена реакция окисления сернистого газа (SO) кислородом воздуха в С. к. в присутствии паров воды и окислов азота по равенству: SO_. 4 Н О -f О=H_SOt.

Эта основная реакция протекает в свинцовых камерах, почему и способ носит название камерного. Окисли азота играют роль катализатора (или ускорителя реакции) и в окончательном продукте не содержатся. Ускоряющая роль их основывается на свойстве окиси азота быстро окисляться насчет кислорода воздуха в двуокись азота: N0+0= N0$ двуокись же азота в присутствии воды, в виде паров и сгустившегося тумана, превращается в азотную и азотистую кислоту: 2NO-, + + НО=HN03 + HN02.

Азотная к. является окислителем сернистого газа, рас-кисляясь до азотистой: HNO,t+SO— HNO>+SO; SO,-f Н,0=UjSOt. Что же касается до азотистой к., то ее роль сводится к следующему: растворенная UNO в воде распадается на азотную к., окись азота и воду: 3UNOj HN03 + 2N0 + Н Ю; но этот распад сам по ссбо никогда не доходит до конца; в присутствии же S02, распад ускоряется: азотная к. окисляет сернистую к., раскисляясь до I1NO-; окись нее азота, выходящая из круга действия в окружающую воздушную атмосферу, снова окисляется d двуокись азота, и т. обр. круговорот превращений начинается спова. Изучение процесса окисления S02 в присутствии окислов азота со стороны кинетики его (протекания во времени), на основании опытов Трауца, дало автору этой сг тш возможность обгяснпть весь процесо по указанной схеме (Е. И. Орлов, «Исследования в области кинетики химнч. реакций и катализа», стр. 207 — 213). Сернисты# газ, необходимый для превращения в С. к., получается сжиганием серы или сернистых металловпапр., FeS2, ZnS) в особого устройства печах насчет кислорода воздуха, поступающего в печи из воздушной атмосферы; одновременно с кислородом, который требуется для образования S02, при посредстве тех же печей доставляется в камеры и избыток его, нужный для дальнейшего окисления S03 в I/ SO«. Так как вещества, вступающие в реакцию, находятся о газообразном (например, S02, 02) или парообразном (Н->0) состоянии и притом в громадных количествах и, кроме того, так как для доведения процесса до конца требуется время, то становится понятным, почему для помещения реагирующих веществ необходимы большие эамквутые пространства, где эти вещества остаются «екоторое время и вступают между собой в реакцию, в результате которой из газообразного S02 образуется жидкая H3SOt% скопляющаяся на дне вышеупомянутых помещений. Если бы мы подсчитали, сколько воздуха потребуется лишь теоретически для сжигания серы (или железного колчедана, цинковой обманки) в SO, и дальнейшего окисления его в SOj на основании равенств:

1. S 0,= SO, I t

2. S0,4-0 + //,0=f/<>S04f 1

3. 2FeS2-f 110=Fe.08-+-4S02 тт 1 4. 4 SO,-f 2 0, + 4 н,0 — 4 H3SO.I 11

5. ZnS + 30=ZnO 4- SOi I m

6. S0.+О + H,0=//.80,1 1

то для образования HTSOt из S0>, добываемого сжиганием 1 килограммр. серы в форме сырой серы, железного колчедана я цинковой обманки, — нам необходимо было бы «вести в печь: 5.211,6 .247 и 6.666 литров воздуха при 0° « 760 миллиметров. баром, давления. Таковы строго теоретические количества воздуха, вводимого в печь для нужных превращения. Но практика установила, что для успешности окисления S02 необходим некоторый избыток кислорода сравнительно с теоретическим количеством его, так чтобы в исходящих газах этот избыток кислорода равнялся 5—8%, при сжигании S, и 6,4—8%, при сжигании FeS, или ZnS на основании этого для сжигания 1 килограммр. серы расходуется воздуха значительно больше теоретического количества.

Не вдаваясь в подробности вычислений, ограничимся здесь лишь приведением цифр: количеств потребного для процесса воздуха, количеств образовавшихся печных газов и состава их, в предположении, что в отходящих из камер газах содержится 8% кислорода и 92% азота (интенсивный ход процесса):

1 килограммр. серы, сгоревшей в форме;	Сырой Серы (100%)	колчедана (c50%S)	цинковой обмани и
I. Потребует атмосферного воздуха в литрах (при СР и 760 миллиметров. давл.)	7.918	9.237	9.853
II. Получается печных газов в литрах (при 0° и 760 миллиметров. давл.)	7.918	8.976	9.505
III. Состан печных газоз: SO0 в объёмн.%%	9.42	7.75	7,32
0 2	11,58	10.95	10,78
N i о -	79	“81.30	81,91-
IV Отношение I к II.	100	97,2	96,5
V Отходящих газов о литрах при 0° в 760 миллиметров. давл..	6.799	7.932	8.461

Из этой таблицы мы убеждаемся, что объёмы печных газов, полученных из трех сырых материалов, относятся как 7.918:8 976:9 505= 1:1,133:1,2. Предположим, что веуткя мы сжигаем200 пуд. серы, или 3.200 килограммр.; следовательно, в 1 мин. 2,22 килограммар. Тогда количества печных газов, поступающих в камерную систему в 1 мин. при сжигании горы в форме серы, колчедана (с 50%S) и цинковой обманки, равняются: 15,89; 19,93 и 21,1 куб. »иет а Если принять во внимание, что в гловеровой башне, при современном устройство камерной системы, окисляется около 20% всего сернистого газа, а остальные 80% окисляются и камерах, тогда в камеры войдут аличсства газов: 15,89 х 0,972= 15,4 к 6. м. (о слу-

tac горения сырой серы); 19,93 х 0,977 19.47 куб.

м. (в случае 50%-ш колчедана) и 21,1X 0,978—20,61 куб. метров.

(в случае ZnS). При средней же тторатуре обращающихся в камерах газов в 40° Ц, эти количества надо

273 + 40

увеличить на температурный коэффициент ——» =:

1,116; отсюда количества газов, поступающих и К5» меры в 1 мин.: 17,65; 22,3; 23,65 куб. м. При устройстве современных камер считается достаточным 1 куб. м. камерного пространства на 1 килограммр. сжигаемой серы в сутки. Следовательно, при сжигании 3.200 килограммр. серы, камерное пространство принимается в 3.200 куб. м. Отсюда в 3200 _

1 ыно. должно использоваться --г «= 2,22 куб.м.

1146

камерного пространства. Отношения 17,65 к 2,22 =» 8; 22,3 к 2,22=10 и 23,65 к 2,22=10,6. Числа 8; 10; 10,6 — коэффициенты редней технической утилизации камерного протран тва. Если мы располагаем 3-х камерной системой для производства //.S04, то. на основании исследования Г. Люпге, в 1-ой камеро производится около 75% всей С. к., во 2-ой к.—20% и и 3-ей к.—остальное; отсюда коэффициент утилизации 8 (в случае сжигания серы) надо увеличить, а именно: для 1-ой камеры 8 умножить на 3 и 0,75, получим 18; для 2 камеры 4,8 и третьей камеры 1,2. Чем выше коэффициент средней технической утилизации, тем о большей выгодой используется камерное пространство в одно и то же время, тем интенсивнее работа камер. Интенсивность работы камерной системы зависит: 1) от количества вводимого в печи воздуха (правильности тяги); 2) от количества вводимых в камеры окислов азота и 3) наконец, от целесообразного устройства камер. Количество вводимого в печи воздуха или правильность тяги контролируется аиалязоч как попых (поступающих в камерную систему, перед гловером), так и отработавших (в конце камерной системы, за гей-люссаком) газов: на содержание S03 в печных газах в случае сжигания сырой ципков.