Vad är kontaktprocessen för Svavelsyra?

May 2

Kontaktprocess för svavelsyra är en flerstegsreaktion som börjar med rå svavel och slutar med koncentrerad syra. I teorin kan svavel brännas med luft bilda svavelsyra koldioxid, sedan reagera direkt med vatten för att bilda svavelsyra. Denna process skapar en hel del värme, är inte kemiskt kontrollerbar, och används sällan som ett resultat. Kontakt process använder svaveldioxid för att bilda svaveltrioxid, som absorberas i svavelsyra för att bilda oleum, och sedan ett slutligt steg reagerar oleum med vatten till bildning av svavelsyra.

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

Kemiska processdesigners noggrant styra mängden reaktanter att behålla kvantiteter nära de stökiometriska mängder. Stökiometri är beräkningen av förhållandena av molekyler som krävs för att tillhandahålla en optimerad reaktion utan användning av överskjutande material. Underhålla kemiska reaktioner i närheten rätt nyckeltal kommer att minska kostnaderna och förbättra avkastningen, vilket ofta leder till renare produkter som kräver mindre bearbetning. Kontaktprocess för svavelsyra måste manövreras på detta sätt för att styra temperaturerna, eftersom reaktionerna skapa en hel del värme som kan påverka produkten och skada på utrustning.

När svaveldioxiden lämnar reaktorn, försätts den i en andra reaktion med mer luft för att bilda svaveltrioxid, vilket tillför ytterligare syremolekyl. Kontaktprocess för svavelsyra skulle kunna reagera svaveltrioxid direkt med vatten, men denna reaktion är mycket instabil och svår att kontrollera. Svavelsyra blandas med trioxid molekylen, vilken bildar oleum eller rykande svavelsyra. Oleum är en mycket reaktiv syra innehållande överskott svavelmolekyler, men det kan blandas med vatten på ett kontrollerat sätt för att bilda svavelsyra medan den rätta temperaturer.

Varje reaktionssteg med luften utförs i närvaro av en katalysator, typiskt vanadinoxid. Metall katalysatorn inte förbrukas i reaktionen, men assisterar genom att tillåta att reaktionen ska ske vid lägre temperaturer än vad som skulle krävas utan den. Syrehalten måste också kontrolleras noggrant, eftersom extra luft inte skapar ytterligare syra, men kommer att minska mängden av svaveldioxid eller svaveltrioxid, eftersom överskottsluften späder molekylerna svavel. Kontaktprocess för svavelsyra kommer att skapa mindre syra om extra syre är tillåtet i processen.

Svavelsyra säljs i ett stort antal olika styrkor, eller koncentrationer, men kontaktprocessen för svavelsyra ger en mycket koncentrerad form. Frakt koncentrerad svavelsyra är mer ekonomiskt än en utspädd form, eftersom kan tillsättas vatten senare som behövs för att bilda den önskade styrkan. Koncentrerad syra kommer också absorberar vatten mycket lätt, så man måste vara försiktig under tillverkning och transport för att minimera vatten eller uteluft, vilket späder ut syran och kan öka korrosion.