Väävelhape leiab kõige laiemat rakendust rahvamajanduses ja on peamise põhitoode keemiatööstus. Sellega seoses on väävelhappe tootmine pidevalt suurenenud. Seega, kui 1900. aastal toodeti maailmas väävelhapet 4,2 miljoni tonnini, siis 1937. aastal toodeti 18,8 miljonit tonni ja 1960. aastal üle 47 miljoni tonni.
Praegu Nõukogude Liit See on väävelhappe tootmises maailmas teisel kohal. 1960. aastal toodeti NSV Liidus 5,4 miljonit grammi väävelhapet.1965. aastal kahekordistatakse väävelhappe tootmist 1958. aastaga võrreldes.
Väävelhappe kasutusalad on tingitud selle omadustest ja madalast maksumusest. Väävelhape on tugev, mittelenduv ja vastupidav hape, millel on mõõdukatel temperatuuridel väga nõrgad oksüdeerivad ja tugevad vett eemaldavad omadused.

Väävelhappe peamine tarbija on tootmine mineraalväetised- superfosfaat ja ammooniumsulfaat. Näiteks ainult ühe tonni superfosfaadi (fluorapatiidist) tootmiseks, mis ei sisalda hügroskoopset vett, kulub 600 kg 65% väävelhapet. Mineraalväetiste tootmiseks kulub umbes pool kogu toodetud happest.
Töötlemisel kulub märkimisväärne kogus väävelhapet vedelkütus— petrooleumi, parafiini, määrdeõlide puhastamiseks väävlist ja küllastumata ühenditest kivisöetõrva töötlemisel. Seda kasutatakse ka erinevate mineraalõlide ja rasvade puhastamisel.
Väävelhapet kasutatakse laialdaselt erinevates orgaanilistes sünteesides, näiteks sulfoneerimiseks orgaanilised ühendid— sulfoonhapete, erinevate värvainete, sahhariini tootmisel. Sel eesmärgil kasutatakse nii kontsentreeritud hapet kui ka suitsevat hapet, aga ka klorosulfoonhapet. Väävelhapet kasutatakse vett eemaldava ainena nitreerimisreaktsioonides - nitrobenseeni, nitrotselluloosi, nitroglütseriini jne tootmisel.
Kuna väävelhape on mittelenduv hape, on väävelhape võimeline lenduvaid happeid nende sooladest välja tõrjuma, mida kasutatakse vesinikfluoriidi, vesinikkloriidi ja perkloorhappe tootmisel.
Väävelhapet kasutatakse sageli teatud maakide ja kontsentraatide, näiteks titaani, tsirkooniumi, vanaadiumi ja mõnikord nioobiumi, liitiumi ja mõnede teiste metallide töötlemisel (lagundamisel). Kuna kontsentreeritud väävelhape keeb üsna kõrgel temperatuuril ega avalda praktiliselt mingit mõju malmile ja terasele, saab selle lagunemise üsna täielikult läbi viia, kasutades nendest materjalidest valmistatud odavaid seadmeid.
Lahjendatud kuum väävelhape lahustab hästi metallioksiide ja seda kasutatakse metallide nn söövitamiseks – nende puhastamiseks.< особенно железа, от окислов.
Väävelhape on hea kuivatusaine ja sellel eesmärgil kasutatakse laialdaselt laborites ja tööstuses. 95% väävelhappe kasutamisel on jääkniiskus 0,003 mg veeauru 1 liitri kuivatatud gaasi kohta.

Happed on keemilised ühendid, mis koosnevad vesinikuaatomitest ja happelistest jääkidest, näiteks SO4, SO3, PO4 jne. Need on anorgaanilised ja orgaanilised. Esimesed hõlmavad vesinikkloriid-, fosfor-, sulfiid-, lämmastik- ja väävelhapet. Teised hõlmavad äädikhapet, palmitiinhapet, sipelghapet, steariinhapet jne.

Mis on väävelhape

See hape koosneb kahest vesinikuaatomist ja happelisest jäägist SO4. Selle valem on H2SO4.

Väävelhape või, nagu seda nimetatakse ka, sulfaathape, viitab anorgaanilistele hapnikku sisaldavatele kahealuselistele hapetele. Seda ainet peetakse üheks agressiivsemaks ja keemiliselt aktiivsemaks. Enamikus keemilistes reaktsioonides toimib see oksüdeeriva ainena. Seda hapet saab kasutada kontsentreeritud või lahjendatud kujul, nendel kahel juhul on see veidi erinev Keemilised omadused.

Füüsikalised omadused

Väävelhape sisse normaalsetes tingimustes on vedelas olekus, selle keemistemperatuur on ligikaudu 279,6 kraadi Celsiuse järgi, külmumistemperatuur tahketeks kristallideks muutumisel on saja protsendi puhul umbes -10 kraadi ja 95 protsendi puhul umbes -20 kraadi.

Puhas 100% sulfaathape on õline vedel aine lõhnatu ja värvitu, mille tihedus on peaaegu kaks korda suurem kui vee tihedus - 1840 kg/m3.

Sulfaathappe keemilised omadused

Väävelhape reageerib metallide, nende oksiidide, hüdroksiidide ja sooladega. Erinevates vahekordades veega lahjendatuna võib see käituda erinevalt, seega vaatleme kontsentreeritud ja nõrkade väävelhappe lahuste omadusi eraldi.

Kontsentreeritud väävelhappe lahus

Lahust, mis sisaldab vähemalt 90 protsenti sulfaathapet, loetakse kontsentreerituks. Selline väävelhappe lahus on võimeline reageerima isegi madala aktiivsusega metallide, aga ka mittemetallide, hüdroksiidide, oksiidide ja sooladega. Sellise sulfaathappe lahuse omadused on sarnased kontsentreeritud nitraathappe omadega.

Koostoime metallidega

Sulfaathappe kontsentreeritud lahuse keemilisel reaktsioonil metallidega, mis asuvad vesinikust paremal metallide elektrokeemilises pingereas (st mitte kõige aktiivsematega), tekivad järgmised ained: metalli sulfaat, millega koos. interaktsioon toimub, vesi ja vääveldioksiid. Metallid, millega koostoimel loetletud ained tekivad, on vask (cuprum), elavhõbe, vismut, hõbe (argentum), plaatina ja kuld (aurum).

Koostoime mitteaktiivsete metallidega

Metallidega, mis on pingereas vesinikust vasakul, käitub kontsentreeritud väävelhape veidi teisiti. Selle keemilise reaktsiooni tulemusena tekivad järgmised ained: teatud metalli sulfaat, vesiniksulfiid või puhas väävel ja vesi. Metallid, millega sarnane reaktsioon toimub, on ka raud (ferum), magneesium, mangaan, berüllium, liitium, baarium, kaltsium ja kõik teised, mis on pingereas vesinikust vasakul, välja arvatud alumiinium, kroom, nikkel ja titaan - nendega kontsentreeritud sulfaathape ei interakteeru.

Koostoime mittemetallidega

See aine on tugev oksüdeerija, mistõttu on see võimeline osalema keemilistes redoksreaktsioonides mittemetallidega, nagu näiteks süsinik (süsinik) ja väävel. Selliste reaktsioonide tulemusena eraldub tingimata vett. Selle aine lisamisel süsinikule eraldub ka süsinikdioksiid ja vääveldioksiid. Ja kui lisate väävlile hapet, saate ainult vääveldioksiidi ja vett. Sellises keemilises reaktsioonis mängib sulfaathape oksüdeeriva aine rolli.

Koostoime orgaaniliste ainetega

Väävelhappe reaktsioonidest orgaaniliste ainetega võib eristada söestumist. See protsess toimub siis, kui see aine põrkab kokku paberi, suhkru, kiudude, puiduga jne. Sellisel juhul eraldub süsinik igal juhul. Reaktsiooni käigus moodustunud süsinik võib liia korral osaliselt reageerida väävelhappega. Foto näitab suhkru reaktsiooni keskmise kontsentratsiooniga sulfaathappe lahusega.

Reaktsioonid sooladega

Samuti reageerib kontsentreeritud H2SO4 lahus kuivade sooladega. Sel juhul toimub standardne vahetusreaktsioon, mille käigus moodustub soola struktuuris olnud metallsulfaat ja soolas olnud hape koos jäägiga. Kontsentreeritud väävelhape ei reageeri aga soolalahustega.

Koostoimed teiste ainetega

Samuti võib see aine reageerida metallioksiidide ja nende hüdroksiididega, nendel juhtudel toimuvad vahetusreaktsioonid, millest esimeses eraldub metallsulfaat ja vesi, teises - sama.

Nõrga sulfaathappe lahuse keemilised omadused

Lahjendatud väävelhape reageerib paljude ainetega ja sellel on samad omadused nagu kõigil hapetel. Erinevalt kontsentreeritud metallist interakteerub see ainult aktiivsete metallidega, st nendega, mis on pingereas vesinikust vasakul. Sel juhul toimub sama asendusreaktsioon, mis iga happe puhul. See vabastab vesinikku. Samuti interakteerub selline happelahus soolalahustega, mille tulemuseks on vahetusreaktsioon, millest on juba eespool juttu, oksiididega - sama, mis kontsentreeritud lahusega, ja hüdroksiididega - samuti sama. Lisaks tavalistele sulfaatidele on olemas ka hüdrosulfaate, mis on hüdroksiidi ja väävelhappe koosmõju produkt.

Kuidas teha kindlaks, kas lahus sisaldab väävelhapet või sulfaate

Et teha kindlaks, kas need ained lahuses sisalduvad, kasutatakse spetsiaalset kvalitatiivset reaktsiooni sulfaadiioonidele, mis võimaldab välja selgitada. See koosneb baariumi või selle ühendite lisamisest lahusele. See võib põhjustada sademeid valge(baariumsulfaat), mis näitab sulfaatide või väävelhappe olemasolu.

Kuidas väävelhapet toodetakse?

Selle aine kõige levinum tööstusliku tootmise meetod on selle ekstraheerimine raudpüriidist. See protsess toimub kolmes etapis, millest igaühes on teatud keemiline reaktsioon. Vaatame neid. Esiteks lisatakse püriidile hapnikku, mille tulemusena moodustub ferumoksiid ja vääveldioksiid, mida kasutatakse edasisteks reaktsioonideks. See interaktsioon toimub kõrgel temperatuuril. Järgmine on etapp, kus vääveltrioksiid saadakse hapniku lisamisega katalüsaatori, milleks on vanaadiumoksiid, juuresolekul. Nüüd, viimases etapis, lisatakse saadud ainele vesi ja saadakse sulfaathape. See on kõige levinum protsess sulfaathappe tööstuslikuks ekstraheerimiseks, seda kasutatakse kõige sagedamini, kuna püriit on kõige kättesaadavam tooraine, mis sobib käesolevas artiklis kirjeldatud aine sünteesiks. Selle protsessi käigus saadud väävelhapet kasutatakse erinevaid valdkondi tööstus - nii keemiatööstuses kui ka paljudes teistes, näiteks nafta rafineerimisel, maagi töötlemisel jne. Samuti on selle kasutamine sageli ette nähtud paljude sünteetiliste kiudude tootmistehnoloogias.

H2SO4, lat. Acidum sulfuricum on tugev kahealuseline hape, molaarmass umbes 98 g/mol.

Puhas väävelhape on värvitu, lõhnatu, söövitav õline vedelik tihedusega 1,84 g/cm3, mis muutub 10,4°C juures tahkeks kristalseks massiks. Väävelhappe vesilahuste keemistemperatuur tõuseb selle kontsentratsiooni suurenedes ja saavutab maksimumi umbes 98% H2SO4 sisaldusel.

Kontsentreeritud väävelhape reageerib veega väga ägedalt, kuna eraldab hüdraatide moodustumise tõttu suures koguses soojust (19 kcal happemooli kohta). Sel põhjusel tuleks väävelhapet alati lahjendada vette valades, mitte vastupidi.

Väävelhape on väga hügroskoopne ehk imab hästi õhust veeauru, mistõttu saab sellega kuivatada gaase, mis sellega ei reageeri. Hügroskoopsus seletab ka orgaaniliste ainete, näiteks suhkru või puidu söestumist kontsentreeritud väävelhappega kokkupuutel. Sel juhul moodustuvad väävelhappe hüdraadid. Samuti kasutatakse seda vähese lenduvuse tõttu teiste lenduvate hapete sooladest väljatõrjumiseks.

Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija. See oksüdeerib metalle pingereas kuni hõbedani (kaasa arvatud) ning reaktsiooniproduktid sõltuvad selle käitumistingimustest ja metalli enda aktiivsusest. See moodustab kaks soolade seeriat: keskmised - sulfaadid ja happelised - hüdrosulfaadid, samuti eetrid.

Lahjendatud väävelhape interakteerub kõigi metallidega, mis asuvad elektrokeemilises pingereas vesinikust (H) vasakul, vabastades H2; oksüdeerivad omadused on sellele ebaloomulikud.

Tööstuses toodetakse väävelhapet kahel meetodil: kontaktmeetodil, kasutades tahkeid katalüsaatoreid (kontakte), ja lämmastikmeetodil - lämmastikoksiididega. Tooraineks on väävel, metallisulfiidid jne. Sõltuvalt puhtusest ja kontsentratsioonist toodetakse mitut sorti hapet: aku (kõige puhtam), tehniline, torn, vitrioolõli, oleum (väävelhappe anhüdriidi lahus väävelhappes).

Väävelhappe kasutamine:

Mineraalväetiste tootmine on suurim kasutusvaldkond
Elektrolüüt pliiakudes
Sünteetiliste detergentide, värvainete, plastide, vesinikfluoriidi ja muude reaktiivide tootmine
Maagi rikastamine mäetööstuses
Naftasaaduste puhastamine
Metallitööstus, tekstiili-, nahatööstus ja muud tööstused
Ravimite tootmine
IN Toidutööstus registreeritud toidu lisaainena E513
Tööstuslik orgaaniline süntees

Väävelhappe kasutamine tööstuses

Toiduainetööstus tunneb väävelhapet toidulisandi E513 kujul. Hape toimib emulgaatorina. Seda toidulisandit kasutatakse jookide valmistamiseks. Selle abiga reguleeritakse happesust. Lisaks toidule sisaldub E513 mineraalväetistes. Väävelhappe kasutamine tööstuses on laialt levinud. Tööstuslikus orgaanilises sünteesis kasutatakse väävelhapet järgmiste reaktsioonide läbiviimiseks: alküülimine, dehüdratsioon, hüdratsioon. Selle happe abil see taastatakse nõutav summa vaigud filtritel, mida kasutatakse destilleeritud vee tootmisel.

Väävelhappe kasutamine igapäevaelus

Kodune väävelhape on autohuviliste seas nõutud. Autoaku elektrolüüdilahuse valmistamise protsessiga kaasneb väävelhappe lisamine. Selle happega töötades peaksite meeles pidama ohutuseeskirju. Kui hape puutub kokku riietega või avatud alad nahka, peaksite neid kohe pesta Jooksev vesi. Metallile valgunud väävelhapet saab neutraliseerida lubja või kriidiga. Autoaku täitmisel peate järgima teatud järjestust: lisage vette järk-järgult hapet, mitte vastupidi. Kui vesi reageerib väävelhappega, muutub vedelik väga kuumaks, mis võib põhjustada selle pritsimist. Seetõttu peaksite olema eriti ettevaatlik, et vedelik ei satuks näole ega silmadesse. Hapet tuleb hoida tihedalt suletud anumas. Oluline on hoida kemikaali lastele kättesaamatus kohas.

Väävelhappe kasutamine meditsiinis

Väävelhappe sooli kasutatakse laialdaselt meditsiinis. Näiteks magneesiumsulfaati määratakse inimestele lahtistava toime saavutamiseks. Teine väävelhappe derivaat on naatriumtiosulfaat. Ravim kasutatakse vastumürgina järgmiste ainete allaneelamisel: elavhõbe, plii, halogeenid, tsüaniid. Raviks kasutatakse naatriumtiosulfaati koos vesinikkloriidhappega dermatoloogilised haigused. Professor Demjanovitš pakkus sügeliste raviks välja nende kahe ravimi kombinatsiooni. Naatriumtiosulfaati manustatakse vesilahusena inimestele, kes põevad allergilisi haigusi.

Magneesiumsulfaadil on lai valik funktsioone. Seetõttu kasutavad seda erinevate erialade arstid. Magneesiumsulfaati manustatakse hüpertensiooniga patsientidele spasmolüütikumina. Kui inimesel on sapipõie haigus, manustatakse seda ainet suukaudselt, et parandada sapi sekretsiooni. Väävelhappe kasutamine meditsiinis magneesiumsulfaadi kujul günekoloogilises praktikas on tavaline. Günekoloogid aitavad sünnitusel naistel magneesiumsulfaati intramuskulaarselt, sel viisil leevendavad nad sünnitusaegset valu. Lisaks kõigile ülaltoodud omadustele on magneesiumsulfaadil krambivastane toime.

Väävelhappe kasutamine tootmises

Väävelhapet, mille kasutusalad on mitmekesised, kasutatakse ka mineraalväetiste tootmisel. Mugavamaks koostööks asuvad väävelhapet ja mineraalväetisi tootvad tehased peamiselt lähestikku. See hetk loob pideva tootmise.

Väävelhappe kasutamine värvainete ja sünteetiliste kiudude tootmisel on mineraalväetiste tootmise järel populaarsuselt teisel kohal. Paljud tööstused kasutavad väävelhapet mõnes tootmisprotsessis. Väävelhappe kasutamine on leidnud nõudlust igapäevaelus. Inimesed kasutavad kemikaali oma autode hooldamiseks. Väävelhapet saate osta müügile spetsialiseerunud kauplustes keemilised ained, sealhulgas meie link. Väävelhapet transporditakse vastavalt sellise kauba vedamise eeskirjadele. Raudtee või autotransport transpordib hapet sobivates mahutites. Esimesel juhul toimib paak konteinerina, teisel - tünn või konteiner.

Kasutusomadused ja bioloogiline oht

Väävelhape ja sellega seotud tooted on äärmiselt mürgised ained, millele on omistatud II ohuklass. Nende aurud mõjutavad hingamisteid, nahka, limaskesti, põhjustades hingamisraskusi, köha ja sageli larüngiiti, trahheiiti ja bronhiiti. Väävelhappe aurude maksimaalne lubatud kontsentratsioon õhus tööpiirkond tootmisruumid- 1 mg/m3. Mürgiste hapetega töötavad inimesed on varustatud spetsiaalse riietuse ja isikukaitsevahenditega. Kontsentreeritud väävelhape võib hooletul ümberkäimisel põhjustada keemilisi põletusi.

Väävelhappe allaneelamisel ilmnevad sümptomid kohe pärast allaneelamist. teravad valud suu ja kogu seedetrakti piirkonnas tugev oksendamine, mis on segatud kõigepealt helepunase verega ja seejärel pruunide massidega. Samaaegselt oksendamisega algab tugev köha. Tekib kõri ja häälepaelte terav turse, mis põhjustab tõsiseid hingamisraskusi. Pupillid laienevad ja näonahk omandab tumesinise värvi. Südame aktiivsus langeb ja nõrgeneb. Surm saabub annuses 5 milligrammi. Väävelhappemürgistuse korral on vajalik kiire maoloputus ja magneesiumi tarbimine.

Väävelhape, H2SO4, tugev kahealuseline hape, mis vastab väävli kõrgeimale oksüdatsiooniastmele (+6). Tavatingimustes on see raske õline vedelik, millel pole värvi ega lõhna. Tehnoloogias nimetatakse väävelhapet selle seguks nii vee kui ka väävelhappe anhüdriidiga. Kui SO3:H2O molaarsuhe on väiksem kui 1, siis on tegemist väävelhappe vesilahusega; kui see on suurem kui 1, siis SO3 lahus väävelhappes.

Loodusliku väävlivarud on suhteliselt väikesed. Väävli üldsisaldus maakoor on 0,1%. Väävlit leidub naftas, kivisöes, põlevas ja suitsugaasides. Väävlit leidub looduses kõige sagedamini ühendite kujul tsingi, vase ja teiste metallidega. Tuleb märkida, et püriidi ja väävli osatähtsus väävelhappe tooraine üldbilansis väheneb järk-järgult ning erinevatest jäätmetest kaevandatava väävli osatähtsus suureneb järk-järgult. Väävelhappe saamise võimalused jäätmetest on väga märkimisväärsed. Värvilise metallurgia heitgaaside kasutamine võimaldab väävelhappesüsteemides ilma erikuludeta väävlit sisaldavate toorainete röstimist.

Väävelhappe füüsikalised ja keemilised omadused

Sada protsenti H2SO4 (SO3 x H2O) nimetatakse monohüdraadiks. Ühend ei suitseta ja kontsentreeritud kujul ei hävita mustmetalle, olles samas üks tugevamaid happeid;

aine avaldab kahjulikku mõju taimede ja loomade kudedele, võttes neilt ära vee, mille tulemusena need söestuvad.
kristalliseerub temperatuuril 10,45 °C;
tkip 296,2 "C;
tihedus 1,9203 g/cm3;
soojusmahtuvus 1,62 J/g.

Väävelhape seguneb H2O ja SO3-ga mis tahes vahekorras, moodustades ühendeid:

H2SO4 x 4 H2O (mp - 28,36 °C),
H2SO4 x 3 H2O (mp - 36,31 °C),
H2SO4 x 2 H2O (mp - 39,60 °C),
H2SO4 x H2O (sulamistemperatuur - 8,48 °C),
H2SO4 x SO3 (H2S2O7 – diväävel- või püroväävelhape, sulamistemperatuur 35,15 °C) – ooleum,
H2SO x 2 SO3 (H2S3O10 - triväävelhape, sulamistemperatuur 1,20 °C).

Kuni 70% H2SO4 sisaldavate väävelhappe vesilahuste kuumutamisel ja keetmisel eraldub aurufaasi ainult veeaur. Väävelhappeaur ilmub ka kontsentreeritumate lahuste kohale. 98,3% H2SO4 (aseotroopne segu) lahus keemistemperatuuril (336,5 °C) destilleeritakse täielikult. Üle 98,3% H2SO4 sisaldav väävelhape eraldab kuumutamisel SO3 auru.
Kontsentreeritud väävelhape on tugev oksüdeerija. See oksüdeerib HI ja HBr vabadeks halogeenideks. Kuumutamisel oksüdeerib see kõik metallid peale Au ja plaatina (v.a Pd). Külmas passiveerib kontsentreeritud väävelhape paljusid metalle, sealhulgas Pb, Cr, Ni, teras ja malm. Lahjendatud väävelhape reageerib pingereas kõigi metallidega (va Pb), mis eelnevad vesinikule, näiteks: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

Kuidas tugev hape H2SO4 tõrjub välja nende sooladest nõrgemad happed, nt. boorhape booraksist:

Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = Na2SO4 + 4 H2BO3,

ja kuumutamisel tõrjub see välja rohkem lenduvaid happeid, näiteks:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3.

Väävelhape eemaldab keemiliselt seotud vee sisaldavatest orgaanilistest ühenditest hüdroksüülrühmad- TEMA. Etüülalkoholi dehüdratsioon kontsentreeritud väävelhappe juuresolekul annab etüleeni või dietüüleetri. Suhkru, tselluloosi, tärklise ja teiste süsivesikute söestumine väävelhappega kokkupuutel on samuti tingitud nende dehüdratsioonist. Kahealuselise happena moodustab väävelhape kahte tüüpi sooli: sulfaate ja hüdrosulfaate.

Väävelhappe külmumistemperatuur:
kontsentratsioon, %	külmumistemperatuur, "C
74,7	-20
76,4	-20
78,1	-20
79,5	-7,5
80,1	-8,5
81,5	-0,2
83,5	1,6
84,3	8,5
85,7	4,6
87,9	-9
90,4	-20
92,1	-35
95,6	-20

Tooraine väävelhappe tootmiseks

Väävelhappe tootmise tooraineks võivad olla: väävel, väävelpüriit FeS2, Zn, Cu, Pb ja teiste SO2 sisaldavate metallide sulfiidmaakide oksüdatiivse röstimise ahjude heitgaasid. Venemaal saadakse põhiline kogus väävelhapet väävelpüriitidest. FeS2 põletatakse ahjudes, kus see on keevkihis. See saavutatakse õhu kiirel puhumisel läbi peeneks jahvatatud püriidikihi. Saadud gaasisegu sisaldab SO2, O2, N2, SO3 lisandeid, H2O aure, As2O3, SiO2 jt ning kannab endas palju tuhatolmu, millest gaasid puhastatakse elektrifiltrites.

Väävelhappe valmistamise meetodid

Väävelhapet saadakse SO2-st kahel viisil: lämmastik (torn) ja kontakt.

Nitroosi meetod

SO2 töötlemine väävelhappeks lämmastikmeetodil toimub tootmistornides - silindrilistes mahutites (kõrgus 15 m või rohkem), mis on täidetud keraamiliste rõngaste pakendiga. "Nitroosi" pihustatakse ülalt gaasivoolu suunas - nitrosüülväävelhapet NOOSO3H sisaldav lahjendatud väävelhape, mis saadakse reaktsioonil:

N2O3 + 2 H2SO4 = 2 NOOSO3H + H2O.

SO2 oksüdeerimine lämmastikoksiidide poolt toimub lahuses pärast selle neeldumist nitroosiga. Nitroosi hüdrolüüsib vesi:

NOOSO3H + H2O = H2SO4 + HNO2.

Tornidesse sisenev vääveldioksiid moodustab veega väävelhappe:

SO2 + H2O = H2SO3.

HNO2 ja H2SO3 koostoime viib väävelhappe tekkeni:

2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + H2O.

Vabanenud NO muudetakse oksüdatsioonitornis N2O3-ks (täpsemalt NO + NO2 seguks). Sealt liiguvad gaasid absorptsioonitornidesse, kus neile vastamiseks suunatakse ülalt väävelhapet. Tekib nitroos, mis pumbatakse tootmistornidesse. See tagab lämmastikoksiidide tootmise ja ringluse järjepidevuse. Nende vältimatud kaod heitgaasidega kompenseeritakse HNO3 lisamisega.

Lämmastikmeetodil toodetud väävelhape on ebapiisavalt kõrge kontsentratsiooniga ja sisaldab kahjulikke lisandeid (näiteks As). Selle tootmisega kaasneb lämmastikoksiidide eraldumine atmosfääri ("rebase saba", mis sai nime NO2 värvi järgi).

Kontakti meetod

Väävelhappe tootmise kontaktmeetodi põhimõtte avastas 1831. aastal P. Philips (Suurbritannia). Esimene katalüsaator oli plaatina. 19. sajandi lõpus - 20. sajandi alguses. avastati vanaadiumanhüdriidi V2O5 toimel SO2 oksüdatsiooni kiirendamine SO3-ks. Eriti olulist rolli vanaadiumkatalüsaatorite toime uurimisel ja nende valikul mängisid Nõukogude teadlaste A. E. Adadurovi, G. K. Boreskovi, F. N. Juškevitši uuringud.

Kaasaegsed väävelhappetehased on ehitatud töötama kontaktmeetodil. Katalüsaatori alusena kasutatakse erinevas vahekorras vanaadiumoksiide lisanditega SiO2, Al2O3, K2O, CaO, BaO. Kõik vanaadiumi kontaktmassid avaldavad oma aktiivsust ainult temperatuuril, mis ei ole madalam kui ~420 "C. Kontaktaparaadis läbib gaas tavaliselt 4 või 5 kontaktmassi kihti. Väävelhappe valmistamisel kontaktmeetodil on röstimisgaas on eelnevalt puhastatud lisanditest, mis mürgivad katalüsaatorit Väävelhappega niisutatud pesutornides eemaldatakse As, Se ja jääktolm Udust eraldub märgades elektrostaatilistes filtrites väävelhape (moodustub gaasisegus sisalduvast SO3-st ja H2O-st). . H2O aurud neelavad kontsentreeritud väävelhape kuivatustornides Seejärel läbib SO2 segu õhuga katalüsaatorit (kontaktmass) ja oksüdeerub SO3-ks:

SO2 + 1/2 O2 = SO3.

SO3 + H2O = H2SO4.

Sõltuvalt protsessi siseneva vee kogusest saadakse väävelhappe lahus vees või oleumis.
Umbes 80% maailma H2SO4-st toodetakse praegu selle meetodiga.

Väävelhappe pealekandmine

Väävelhapet saab kasutada naftasaaduste puhastamiseks väävlit sisaldavatest küllastumata orgaanilistest ühenditest.

Metallurgias kasutatakse väävelhapet katlakivi eemaldamiseks traadilt, samuti lehtedelt enne tinatamist ja galvaniseerimist (lahjendatud), erinevate peitsimiseks. metallpinnad enne nende katmist kroomi, vase, nikliga jne. Keerulised maagid (eriti uraan) lagundatakse samuti väävelhappe abil.

Orgaanilises sünteesis on kontsentreeritud väävelhape nitreerivate segude vajalik komponent, aga ka sulfoneeriv aine paljude värvainete ja raviainete valmistamisel.

Väävelhapet kasutatakse laialdaselt väetiste, etüülalkoholi, tehiskiu, kaprolaktaami, titaandioksiidi, aniliinvärvide ja mitmete teiste keemiliste ühendite tootmiseks.

Kasutatud väävelhapet (jäätmeid) kasutatakse keemia-, metallurgia-, puidutöötlemis- ja muudes tööstustes.Akuväävelhapet kasutatakse plii-happe jõuallikate tootmisel.

Väävelhappe omadused

Veevaba väävelhape (monohüdraat) on raske õline vedelik, mis seguneb veega igas vahekorras, eraldades suurel hulgal soojust. Tihedus 0 °C juures on 1,85 g/cm3. See keeb temperatuuril 296 °C ja külmub temperatuuril -10 °C. Väävelhapet nimetatakse mitte ainult monohüdraadiks, vaid ka selle vesilahusteks (), samuti vääveltrioksiidi lahusteks monohüdraadis (), mida nimetatakse oleumiks. Oleum "suitsetab" õhus selle desorptsiooni tõttu. Puhas väävelhape on värvitu, tehniline väävelhape on aga mustuse tõttu tumedaks värvitud.

Väävelhappe füüsikalised omadused, nagu tihedus, kristalliseerumistemperatuur, keemistemperatuur, sõltuvad selle koostisest. Joonisel fig. Joonisel 1 on kujutatud süsteemi kristallisatsiooniskeem. Selles sisalduvad maksimumid vastavad ühendite koostisele või miinimumide olemasolu seletatakse asjaoluga, et kahe aine segude kristalliseerumistemperatuur on madalam kui kummagi kristalliseerumistemperatuur.

Riis. 1

Veevaba 100% väävelhappe kristalliseerumistemperatuur on suhteliselt kõrge, 10,7 °C. Et vähendada kaubandusliku toote külmumise võimalust transportimisel ja ladustamisel, valitakse tehnilise väävelhappe kontsentratsioon selline, et selles oleks piisavalt madal temperatuur kristalliseerumine. Tööstus toodab kolme tüüpi kaubanduslikku väävelhapet.

Väävelhape on väga aktiivne. See lahustab metallioksiide ja enamikku puhtaid metalle; tõrjub välja kõrgendatud temperatuur kõik muud happed on sooladest. Väävelhape ühineb eriti ahnelt veega tänu oma võimele moodustada hüdraate. See võtab vee ära teistelt hapetelt, soolade kristallilistest hüdraatidest ja isegi süsivesinike hapniku derivaatidest, mis sisaldavad mitte vett kui sellist, vaid vesinikku ja hapnikku kombinatsioonis H:O = 2. puit ja muud tselluloosi sisaldavad taime- ja loomakuded, tärklis ja suhkur hävitatakse kontsentreeritud väävelhappes; vesi seostub happega ja koest jääb alles vaid peeneks hajutatud süsinik. Lahjendatud happes lagunevad tselluloos ja tärklis suhkruteks. Kui kontsentreeritud väävelhape satub inimese nahale, põhjustab see põletusi.

Väävelhappe kõrge aktiivsus koos suhteliselt madalate tootmiskuludega määras selle kasutamise tohutu ulatuse ja äärmise mitmekesisuse (joonis 2). Raske on leida tööstust, kus väävelhapet või sellest valmistatud tooteid ei tarbitaks erinevates kogustes.

Riis. 2

Suurim väävelhappe tarbija on mineraalväetiste tootmine: superfosfaat, ammooniumsulfaat jne. Paljud happed (näiteks fosfor-, äädik-, soolhape) ja soolad toodetakse suures osas väävelhappest. Väävelhapet kasutatakse laialdaselt värviliste ja haruldaste metallide tootmisel. Metallitööstuses kasutatakse väävelhapet või selle sooli terastoodete peitsimiseks enne värvimist, tinatamiseks, nikeldamiseks, kroomimiseks jne. Märkimisväärsed kogused väävelhapet kulutatakse naftasaaduste rafineerimisele. Väävelhappe kasutamisega kaasneb ka mitmete värvainete (kangastele), lakkide ja värvide (ehitistele ja masinatele), raviainete ja mõnede plastide tootmisel. Kasutades väävelhapet, etüül- ja muid alkohole, mõned eetrid, sünteetilised pesuvahendid, valik pestitsiide kahjuritõrjeks Põllumajandus Ja umbrohi. Kunstsiidi tootmisel kasutatakse väävelhappe ja selle soolade lahjendatud lahuseid, in tekstiilitööstus kiudude või kangaste töötlemiseks enne nende värvimist, samuti muudes kergetööstuses. Toiduainetööstuses kasutatakse väävelhapet tärklise, melassi ja mitmete muude toodete tootmiseks. Transport kasutab pliiakusid. Väävelhapet kasutatakse gaaside kuivatamiseks ja hapete kontsentreerimiseks. Lõpuks kasutatakse väävelhapet nitreerimisprotsessides ja enamiku lõhkeainete tootmisel.