Cara menyediakan asid sulfurik: proses dan teknologi utama dalam industri kimia

Sebagai bahan mentah kimia yang penting, asid sulfurik (Hzen SO ₄) digunakan secara meluas dalam industri kimia, metalurgi, pemprosesan petroleum, perubatan dan industri lain. "Cara menyediakan asid sulfurik" telah menjadi masalah industri yang penting. Artikel ini akan menganalisis kaedah utama, proses dan aplikasi penyediaan asid sulfurik secara terperinci.

1. Kaedah penyediaan utama asid sulfurik

Terdapat dua kaedah utama untuk menyediakan asid sulfurik: kaedah hubungan dan kaedah ruang plumbum. Dalam industri moden, kaedah hubungan adalah kaedah pengeluaran yang paling biasa, ia mempunyai kecekapan pengeluaran yang lebih tinggi dan pencemaran alam sekitar yang lebih rendah. Kami akan membentangkan kedua-dua kaedah secara berasingan.

Kaedah hubungan

Kaedah hubungan adalah kaedah penyediaan asid sulfurik yang paling biasa digunakan di dunia. Prinsip asasnya adalah untuk bertindak balas sulfur dioksida (SO) dengan oksigen di udara di bawah tindakan pemangkin untuk menghasilkan sulfur trioksida (SO), dan kemudian melarutkan SO di dalam air untuk menghasilkan asid sulfurik. Langkah-langkah khusus termasuk:

1. Penyediaan sulfur dioksida: Bahan mentah yang mengandungi sulfur (seperti bijih sulfur, petroleum, dan lain-lain) dibakar untuk menghasilkan sulfur dioksida.
2. Pengoksidaan sulfur dioksida: Melalui pemangkin (seperti vanadium pentoksida), sulfur dioksida bertindak balas dengan oksigen untuk menghasilkan sulfur trioksida.
3. Sulfur trioksida larut: Tindak balas sulfur trioksida dengan wap air untuk akhirnya mendapatkan asid sulfurik pekat.

Kaedah ini mempunyai ekonomi yang lebih tinggi kerana penggunaan pemangkin kecekapan tinggi yang dapat bertindak balas pada suhu dan tekanan yang lebih rendah.

Kaedah bilik plumbum

Kaedah ruang plumbum adalah proses pengeluaran asid sulfurik yang lebih awal. Walaupun secara beransur-ansur digantikan oleh kaedah hubungan, ia masih digunakan dalam beberapa aplikasi khas. Prinsip asas kaedah ini adalah untuk menghasilkan sulfur dioksida melalui proses sulfur oksida, dan kemudian menggunakan reka bentuk khas ruang plumbum untuk penyejukan dan pemendapan asid sulfurik, dan akhirnya menghasilkan asid sulfurik. Kelebihan kaedah ini adalah proses mudah dan sesuai untuk persekitaran pengeluaran di mana permintaan asid sulfurik kecil.

2. Faktor kawalan penting dalam pengeluaran asid sulfurik

Dalam proses pengeluaran asid sulfurik, selain memilih kaedah penyediaan yang sesuai, terdapat beberapa faktor yang perlu diberi perhatian untuk memastikan kestabilan proses pengeluaran dan kualiti asid sulfurik.

Kawalan suhu

Dalam kaedah pendedahan, suhu tindak balas adalah faktor utama dalam menentukan kadar penukaran sulfur dioksida dan kualiti produk. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan mempengaruhi kecekapan tindak balas, jadi suhu tindak balas perlu dikawal dengan tepat. Biasanya semasa tindak balas hubungan, suhu dikekalkan antara 450-500 ° C, yang dapat memastikan kadar tindak balas dan aktiviti pemangkin.

Pemilihan pemangkin

Pemangkin yang digunakan dalam kaedah hubungan (seperti vanadium pentoksida) mempunyai kesan yang menentukan terhadap kadar tindak balas dan kesan tindak balas. Kualiti dan aktiviti pemangkin secara langsung berkaitan dengan kecekapan dan kos pengeluaran asid sulfurik, jadi sangat penting untuk memilih pemangkin yang sesuai. Kehidupan dan pertumbuhan semula pemangkin juga merupakan titik utama untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran asid sulfurik.

Pemurnian gas reaktif

Dalam proses pengeluaran asid sulfurik, gas ekzos yang dihasilkan mungkin mengandungi gas berbahaya, seperti sulfur dioksida, nitrogen oksida, dan lain-lain. Gas ekzos ini mesti disucikan sebelum dapat dibuang ke alam sekitar. Kaedah pemurnian yang biasa termasuk penggunaan menara pencuci, menara desulfurisasi dan peralatan lain untuk menukar gas berbahaya menjadi bahan yang tidak berbahaya untuk memenuhi keperluan perlindungan alam sekitar.

3. Penggunaan dan kepentingan asid sulfurik

Asid sulfurik mempunyai aplikasi penting dalam industri moden, terutamanya digunakan dalam aspek berikut:

Pengeluaran baja

Asid sulfurik adalah salah satu bahan mentah penting untuk pengeluaran baja fosfat dan baja nitrogen. Dalam pengeluaran baja fosfat, asid sulfurik bertindak balas dengan fosfat untuk menghasilkan asid fosforik, yang selanjutnya digunakan untuk menyiapkan pelbagai baja fosfat. Permintaan untuk asid sulfurik menduduki tempat yang penting dalam pertanian.

Peleburan logam

Asid sulfurik juga memainkan peranan penting dalam peleburan logam, terutama dalam proses pengekstrakan tembaga, plumbum, zink dan logam lain. Dengan bertindak balas asid sulfurik dengan bijih logam, unsur logam dapat diekstrak dengan berkesan dan kecekapan peleburan dapat ditingkatkan.

Penapisan minyak

Dalam proses penapisan petroleum, asid sulfurik digunakan sebagai pemangkin dan media reaksi, dan digunakan secara meluas dalam proses retak dan desulfurisasi petroleum. Dengan menggunakan asid sulfurik, ia dapat menghilangkan kekotoran dari petroleum dengan berkesan dan meningkatkan kualiti produk petroleum.

4. Cara menyediakan asid sulfurik: ringkasan

Penyediaan asid sulfurik bukan sahaja merupakan operasi tindak balas kimia yang mudah, tetapi juga melibatkan pemilihan pemangkin, kawalan suhu dan rawatan gas ekzos. Sama ada kaedah hubungan atau kaedah ruang plumbum, reka bentuk proses saintifik dan munasabah dan konfigurasi peralatan sangat penting. Semasa memilih kaedah pengeluaran yang sesuai, kita tidak hanya harus mempertimbangkan kecekapan pengeluaran, tetapi juga memperhatikan perlindungan alam sekitar dan penggunaan sumber.

Sebagai bahan mentah kimia asas, asid sulfurik digunakan secara meluas dalam pertanian, metalurgi, petroleum dan industri lain. Proses pengeluaran dan tahap teknikalnya secara langsung mempengaruhi perkembangan industri berkaitan. Oleh itu, persoalan "bagaimana menyediakan asid sulfurik" tidak hanya berkaitan dengan perkembangan industri kimia, tetapi juga berkaitan dengan pembangunan ekonomi sosial yang lestari.