Was ist der Kontaktprozess für Schwefelsäure?
Der Kontaktprozess für Schwefelsäure ist eine mehrstufige Reaktion, die mit rohem Schwefel beginnt und mit konzentrierter Säure endet. Theoretisch kann Schwefel mit Luft verbrannt werden, um Schwefeldioxid zu bilden, und dann direkt mit Wasser zur Bildung von Schwefelsäure reagiert. Dieser Prozess erzeugt viel Wärme, ist nicht chemisch kontrollierbar und wird dadurch selten verwendet. Der Kontaktprozess verwendet Schwefeldioxid, um Schwefeltrioxid zu bilden, das in Schwefelsäure zur Bildung von Oleum aufgenommen wird, und dann reagiert ein letzter Schritt Oleum mit Wasser, um Schwefelsäure zu bilden.
Schwefel ist ein gelbes Mineral, das als abgelagerte Schichten vorhanden ist, oft in der Nähe von Vulkanen oder alten Lavastten. Der Schwefel wird zuerst mit Luft verbrannt, um Schwefeldioxid, ein Molekül aus einem Schwefel und zwei Sauerstoffatomen zu bilden. Luft, die in diese Reaktion eindringt, wird durch konzentrierte Säure geblasen, um Wasser zu entfernen, da Feuchtigkeit im Reaktor Schwefelsäure bildet und überschüssige Wärme und Korrosion verursacht.
chemische Prozessdesigner kontrollieren thE Mengen von Reaktanten, um Mengen nahe an den stöchiometrischen Mengen aufrechtzuerhalten. Die Stöchiometrie ist die Berechnung der Verhältnisse von Molekülen, die für eine optimierte Reaktion ohne Verwendung von überschüssigen Materialien erforderlich sind. Durch die Aufrechterhaltung der chemischen Reaktionen in der Nähe der ordnungsgemäßen Verhältnisse werden die Kosten gesenkt und die Erträge verbessert, was häufig zu reineren Produkten führt, die weniger verarbeitet werden. Der Kontaktprozess für Schwefelsäure muss auf diese Weise betrieben werden, um die Temperaturen zu kontrollieren, da die Reaktionen viel Wärme erzeugen, die das Produkt und die Schäden ausgewirkt können.
Sobald das Schwefeldioxid den Reaktor verlässt, tritt eine zweite Reaktion mit mehr Luft zur Bildung von Schwefeltrioxid ein, was ein zusätzliches Sauerstoffmolekül hinzufügt. Der Kontaktprozess für Schwefelsäure könnte Schwefeltrioxid direkt mit Wasser reagieren, diese Reaktion ist jedoch sehr instabil und schwer zu kontrollieren. Schwefelsäure wird mit dem Trioxidmolekül gemischt, WhicH bildet Oleum oder röte Schwefelsäure. Oleum ist eine sehr reaktive Säure, die überschüssige Schwefelmoleküle enthält, aber sie kann kontrolliert mit Wasser gemischt werden, um Schwefelsäure zu bilden, während die richtigen Temperaturen aufrechterhalten werden.
Jeder Reaktionsschritt mit Luft wird in Gegenwart eines Katalysators, typischerweise Vanadiumoxid, durchgeführt. Der Metallkatalysator wird in der Reaktion nicht verbraucht, unterstützt jedoch, indem die Reaktion bei niedrigeren Temperaturen auftreten kann, als ohne sie erforderlich wäre. Der Sauerstoffgehalt muss ebenfalls sorgfältig kontrolliert werden, da zusätzliche Luft keine zusätzliche Säure erzeugt, sondern die Menge an Schwefeldioxid oder Trioxid verringert, da die überschüssige Luft die Schwefelmoleküle verdünnt. Der Kontaktprozess für Schwefelsäure erzeugt weniger Säure, wenn dabei zusätzlicher Sauerstoff zulässig ist.
Schwefelsäure wird in einer Vielzahl von Stärken oder Konzentrationen verkauft, aber der Kontaktprozess für Schwefelsäure erzeugt eine stark konzentrierte Form. Schiffschiffsäure -Schwefelsäure ist mehr ECONOmical als eine verdünnte Form, da Wasser später nach Bedarf hinzugefügt werden kann, um die gewünschte Festigkeit zu bilden. Konzentrierte Säure absorbiert auch sehr leicht Wasser, sodass während der Produktion und der Schifffahrt darauf geachtet werden muss, Wasser oder Außenluft zu minimieren, was die Säure verdünnt und die Korrosion erhöhen kann.