Vad är kontaktprocessen för svavelsyra?

Kontaktprocessen för svavelsyra är en flerstegsreaktion som börjar med rå svavel och slutar med koncentrerad syra.I teorin kan svavel brännas med luft för att bilda svaveldioxid och reagera sedan direkt med vatten för att bilda svavelsyra.Denna process skapar mycket värme, är inte kemiskt kontrollerbar och används sällan som ett resultat.Kontaktprocessen använder svaveldioxid för att bilda svaveltrioxid, som absorberas i svavelsyra för att bilda oleum, och sedan reagerar ett sista steg oleum med vatten för att bilda svavelsyra.

Svavel är ett gult mineral som finns i marken som avsatta skikt,ofta nära vulkaner eller gamla lavasängar.Svavelet bränns först med luft för att bilda svaveldioxid, en molekyl av en svavel och två syreatomer.Luft som kommer in i denna reaktion bubblas genom koncentrerad syra för att avlägsna eventuellt vatten, eftersom fukt kommer att bilda svavelsyra i reaktorn och orsaka överskottsvärme och korrosion.

Kemiska processdesigner kontrollerar noggrant mängderna av reaktanter för att upprätthålla mängder nära de stökiometriska mängderna.Stökiometri är beräkningen av förhållandena av molekyler som behövs för att ge en optimerad reaktion utan användning av överskottsmaterial.Att upprätthålla kemiska reaktioner nära de korrekta förhållandena kommer att minska kostnaderna och förbättra avkastningen, vilket ofta leder till renare produkter som kräver mindre bearbetning.Kontaktprocessen för svavelsyra måste manövreras på detta sätt för att kontrollera temperaturer, eftersom reaktionerna skapar mycket värme som kan påverka produkt- och skadautrustningen.

När svaveldioxiden lämnar reaktorn kommer den in i en andra reaktion med mer luftFör att bilda svaveltrioxid, vilket tillför en ytterligare syremolekyl.Kontaktprocessen för svavelsyra kan reagera svaveltrioxid direkt med vatten, men denna reaktion är mycket instabil och svår att kontrollera.Svavelsyra blandas med trioxidmolekylen, som bildar oleum eller fumande svavelsyra.Oleum är en mycket reaktiv syra som innehåller överskott av svavelmolekyler, men den kan blandas med vatten på ett kontrollerat sätt för att bilda svavelsyra samtidigt som man bibehåller lämpliga temperaturer.

Varje reaktionssteg med luft utförs i närvaro av en katalysator, vanligtvis vanadiumoxid.Metallkatalysatorn konsumeras inte i reaktionen, utan hjälper till att låta reaktionen inträffa vid lägre temperaturer än vad som skulle krävas utan den.Syreinnehållet måste också kontrolleras noggrant, eftersom extra luft inte skapar ytterligare syra, utan kommer att minska mängden svaveldioxid eller trioxid eftersom överskottet av luft utspädar svavelmolekylerna.Kontaktprocessen för svavelsyra skapar mindre syra om extra syre är tillåtet i processen.

Svavelsyra säljs i en mängd olika styrkor eller koncentrationer, men kontaktprocessen för svavelsyra ger en mycket koncentrerad form.Fraktkoncentrerad svavelsyra är mer ekonomisk än en utspädd form, eftersom vatten kan tillsättas senare efter behov för att bilda den önskade styrkan.Koncentrerad syra kommer också att absorbera vatten mycket enkelt, så man måste vara försiktig under produktion och frakt för att minimera vatten eller utomhusluft, vilket utspädar syran och kan öka korrosionen.