Bagaimana untuk membuat asid sulfurik

Cara membuat asid sulfurik: analisis proses asas industri kimia

Asid sulfurik (Hmp4 SO ₄) adalah bahan mentah kimia penting yang banyak digunakan dalam bidang kimia, industri dan pertanian. Proses pengeluarannya kompleks dan melibatkan pelbagai proses tindak balas kimia. Artikel ini akan menganalisis proses "bagaimana membuat asid sulfurik" secara terperinci untuk membantu pembaca memahami proses pengeluaran asid sulfurik dengan lebih baik.

1. Komposisi asas dan penggunaan asid sulfurik

Sebelum membincangkan "bagaimana membuat asid sulfurik", kita mula-mula memahami sifat asas dan penggunaan asid sulfurik. Asid sulfurik adalah asid kuat yang biasanya tidak berwarna dan cecair berminyak dengan hygroscopic yang kuat. Ia digunakan secara meluas dalam pengeluaran baja, industri metalurgi, penapisan petroleum, pewarna dan farmasi. Oleh kerana permintaan asid sulfurik yang besar dalam industri ini, pengoptimuman dan skala proses pengeluarannya sangat penting.

2. Kaedah pembuatan asid sulfurik

Pada masa ini, terdapat dua kaedah pengeluaran asid sulfurik industri utama: kaedah hubungan dan kaedah basah. Perbezaan antara keduanya adalah bahan mentah yang digunakan dan keadaan tindak balas kimia.

2.1 Pengeluaran asid sulfurik dengan kaedah hubungan

Kaedah hubungan pada masa ini merupakan proses pengeluaran asid sulfurik yang paling biasa di dunia. Prinsip asasnya adalah menghasilkan sulfur dioksida (SO) melalui pembakaran sulfur oksida pemangkin, dan kemudian bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkan sulfur trioksida (SO), dan akhirnya memperoleh asid sulfurik. Proses kaedah hubungan merangkumi langkah-langkah berikut:

1. Pembakaran sulfur: Sulfur atau bahan mentah yang mengandungi sulfur (seperti petroleum atau arang batu) dibakar dalam oksigen untuk menghasilkan sulfur dioksida (SO).

2. Pengoksidaan sulfur dioksida: Sulfur dioksida bertindak balas dengan oksigen melalui pemangkin (biasanya vanadium atau molibdenum) untuk menghasilkan sulfur trioksida (SO). Proses ini berlaku di menara hubungan, di mana kawalan suhu dan tekanan adalah penting untuk kecekapan tindak balas.

3. Sulfur trioksida bertindak balas dengan air: sulfur trioksida membentuk asid sulfurik pekat dengan menyerap air. Untuk mengelakkan kandungan sulfur dioksida yang tinggi dalam asid sulfurik, sulfur trioksida perlu dilarutkan di dalam air untuk menghasilkan asid sulfurik pekat.

Kelebihan kaedah hubungan terletak pada kecekapan tinggi dan kemampuan untuk menghasilkan asid sulfurik secara besar-besaran, tetapi memerlukan pelaburan peralatan yang lebih tinggi dan keadaan operasi yang lebih ketat.

2.2 Pengeluaran asid sulfurik dengan kaedah basah

Pengeluaran asid sulfurik dengan kaedah basah terutamanya melalui tindak balas natrium klorida dan asid sulfurik untuk menghasilkan gas hidrogen klorida dan asid sulfurik. Dalam proses ini, kepekatan asid sulfurik rendah dan sering digunakan untuk beberapa keperluan industri yang tidak memerlukan kepekatan asid sulfurik yang tinggi. Berbanding dengan kaedah hubungan, proses pengeluaran kaedah basah agak mudah, tetapi memerlukan masa tindak balas yang lebih lama, dan kemurnian produk tidak setinggi kaedah hubungan.

3. Isu utama dalam pengeluaran asid sulfurik

Dalam proses pengeluaran asid sulfurik, bagaimana mengawal keadaan tindak balas dengan berkesan, mengurangkan penggunaan tenaga dan meningkatkan hasil adalah semua cabaran penting. Terutama untuk kaedah hubungan, pemilihan suhu, tekanan dan pemangkin secara langsung mempengaruhi hasil dan kualiti asid sulfurik.

3.1 Pengoptimuman keadaan tindak balas

Dalam proses bagaimana membuat asid sulfurik, pengoptimuman keadaan tindak balas sangat penting. Dalam kaedah hubungan, tindak balas penukaran sulfur dioksida menjadi sulfur trioksida perlu dilakukan pada suhu dan tekanan tertentu. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah boleh menjejaskan kecekapan tindak balas, jadi suhu tindak balas perlu dikawal dengan tepat. Pemilihan pemangkin dan hayat perkhidmatan juga merupakan faktor utama yang mempengaruhi kecekapan pengeluaran.

3.2 Penggunaan tenaga dan rawatan gas ekzos

Proses pengeluaran asid sulfurik memerlukan banyak sokongan tenaga haba, jadi bagaimana menggunakan tenaga dengan cekap dan merawat gas buangan adalah masalah mendesak dalam pengeluaran asid sulfurik semasa. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, semakin banyak syarikat kimia telah mulai menggunakan sistem pemulihan tenaga terma yang maju untuk mengurangkan sisa tenaga; sulfur dioksida dalam gas ekzos juga perlu dirawat melalui proses desulfurisasi untuk mengelakkan pencemaran alam sekitar.

4. Cabaran alam sekitar dalam pengeluaran asid sulfurik

Dengan peningkatan keperluan perlindungan alam sekitar, kesan persekitaran terhadap pengeluaran asid sulfurik juga mendapat perhatian lebih. Gas ekzos sulfur dioksida yang dihasilkan dalam pengeluaran mesti dirawat dengan ketat untuk mengelakkan bahaya terhadap kualiti udara. Loji asid sulfurik moden biasanya menggunakan teknologi desulfurisasi basah dan menggunakan batu kapur untuk menyerap sulfur dioksida dalam gas ekzos untuk memenuhi standard perlindungan alam sekitar.

5. Trend pembangunan pengeluaran asid sulfurik masa depan

Dengan kemajuan teknologi, proses pengeluaran asid sulfurik sentiasa dioptimumkan. Pada masa akan datang, bagaimana membuat asid sulfurik akan berkembang ke arah yang lebih hijau dan cekap. Sebagai contoh, penyelidik meneroka penggunaan bahan mentah dan pemangkin yang lebih mesra alam untuk meningkatkan kecekapan tindak balas dan mengurangkan pelepasan pencemaran.

Ringkasan

Pengeluaran asid sulfurik bergantung terutamanya pada dua proses, kaedah hubungan dan kaedah basah. Setiap kaedah mempunyai kelebihan dan kekurangan, tetapi memerlukan kawalan yang baik terhadap keadaan dan peralatan tindak balas. Dengan peraturan perlindungan alam sekitar yang semakin ketat, rawatan gas buangan dan kecekapan tenaga dalam pengeluaran asid sulfurik akan menjadi tumpuan pembangunan masa depan. Dalam industri kimia, asid sulfurik, sebagai bahan mentah kimia asas yang penting, masih merupakan bahan penting yang sangat diperlukan untuk pelbagai industri.