Hydroxid sodný. Chemické metódy získavania hydroxidu sodného Laboratórne metódy získavania

DEFINÍCIA

Hydroxid sodný tvorí tvrdé biele, veľmi hygroskopické kryštály, topiace sa pri 322 o C.

Pre jeho silný korozívny účinok na tkaniny, kožu, papier a iné organické látky sa nazýva lúh sodný. V strojárstve sa hydroxid sodný často označuje ako hydroxid sodný.

Vo vode sa hydroxid sodný rozpúšťa s uvoľňovaním veľkého množstva tepla v dôsledku tvorby hydrátov.

Hydroxid sodný by sa mal skladovať v dobre utesnených nádobách, pretože ľahko absorbuje oxid uhličitý zo vzduchu a postupne sa mení na uhličitan sodný.

Ryža. 1. Hydroxid sodný. Vzhľad.

Získanie hydroxidu sodného

Hlavnou metódou výroby hydroxidu sodného je elektrolýza vodného roztoku chloridu sodného. Pri elektrolýze sa na katóde vybíjajú vodíkové ióny a zároveň sa v blízkosti katódy hromadia ióny sodíka a hydroxidy, t.j. získa sa hydroxid sodný; na anóde sa uvoľňuje chlór.

2NaCl + 2H20 = H2 + Cl2 + 2NaOH.

Popri elektrolytickej metóde výroby hydroxidu sodného sa niekedy stále používa staršia metóda - varenie roztoku sódy s haseným vápnom:

Chemické vlastnosti hydroxidu sodného

Hydroxid sodný reaguje s kyselinami za vzniku solí a vody (neutralizačná reakcia):

NaOH + HCl = NaCl + H20;

2NaOH + H2S04 = Na2S04 + H20.

Roztok hydroxidu sodného mení farbu indikátorov, takže napríklad keď sa do roztoku tejto zásady pridá lakmus, fenolftaleín alebo metyloranž, ich farba sa zmení na modrú, malinovú a žltú.

Hydroxid sodný reaguje s roztokmi solí (ak obsahujú kov schopný tvoriť nerozpustnú zásadu) a kyslými oxidmi:

Fe2(S04)3 + 6NaOH = 2Fe (OH)3↓ + 3Na2S04;

2NaOH + C02 = Na2C03 + H20.

Aplikácia hydroxidu sodného

Hydroxid sodný je jedným z najdôležitejších produktov hlavného chemického priemyslu. Vo veľkých množstvách sa spotrebuje na čistenie ropných produktov; Hydroxid sodný je široko používaný v mydlovom, papierenskom, textilnom a inom priemysle, ako aj pri výrobe umelých vlákien.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie

Vypočítajte hmotnosť hydroxidu sodného, ktorý môže reagovať s koncentrovaným roztokom kyseliny chlorovodíkovej 300 ml (hmotnostný zlomok HCl 34 %, hustota 1,168 kg/l).

Riešenie

Napíšeme reakčnú rovnicu:

NaOH + HCl = NaCl + H20.

Nájdite hmotnosť roztoku kyseliny chlorovodíkovej, ako aj hmotnosť rozpustenej HCl v ňom:

m roztok = V roztok × ρ;

m roztoku = 0,3 x 1,168 = 0,3504 kg = 350,4 g.

ω = m rozpustenej látky / m roztoku × 100 %;

m rozpustenej látky = ω / 100 % x m roztoku;

m rozpustenej látky (HCl) = co (HCl) / 100 % x m roztoku;

m rozpustenej látky (HCl) = 34/100 % x 350,4 = 11,91 g.

Vypočítajme molárne množstvo kyseliny chlorovodíkovej (mólová hmotnosť je 36,5 g / mol):

n (HCl) = m (HCl) / M (HCl);

n (HCl) = 11,91 / 36,5 = 0,34 mol.

Podľa reakčnej rovnice n (HCl): n (NaOH) = 1: 1.

n (NaOH) = n (HCl) = 0,34 mol.

Potom bude hmotnosť zreagovaného hydroxidu sodného rovnaká (molárna hmotnosť - 40 g / mol):

m (NaOH) = n (NaOH) x M (NaOH);

m (NaOH) = 0,34 x 40 = 13,6 g.

Odpoveď

Hmotnosť hydroxidu sodného je 13,6 g.

PRÍKLAD 2

Cvičenie

Vypočítajte hmotnosť uhličitanu sodného, ktorá je potrebná na získanie hydroxidu sodného reakciou s hydroxidom vápenatým s hmotnosťou 3,5 g.

Riešenie

Napíšme rovnicu pre reakciu uhličitanu sodného s hydroxidom vápenatým za vzniku hydroxidu sodného:

Na2C03 + Ca (OH)2 = CaC03↓ + 2NaOH.

Vypočítajme množstvo látky hydroxidu vápenatého (molárna hmotnosť - 74 g / mol):

n(Ca(OH)2) = m(Ca(OH)2)/M (Ca(OH)2);

n(Ca(OH)2) = 3,5/74 = 0,05 mol.

Podľa reakčnej rovnice n(Ca(OH)2): n(Na2C03) = 1:1. Potom sa počet mólov uhličitanu sodného bude rovnať:

n(Na2C03) = n(Ca(OH)2) = 0,05 mol.

Nájdite hmotnosť uhličitanu sodného (molárna hmotnosť - 106 g / mol):

m (Na2C03) = n (Na2C03) x M (Na2C03);

m (Na2C03) = 0,05 x 106 = 5,3 g.

Odpoveď

Hmotnosť uhličitanu sodného je 5,3 g.

· Bezpečnostné opatrenia na bezpečné zaobchádzanie s hydroxidom sodným · Literatúra & middot

Hydroxid sodný možno priemyselne vyrábať chemickými a elektrochemickými metódami.

Chemické metódy na získanie hydroxidu sodného

Chemické metódy na získanie hydroxidu sodného zahŕňajú vápenný a feritický.

Chemické spôsoby výroby hydroxidu sodného majú značné nevýhody: spotrebuje sa veľa nosičov energie, výsledný lúh sodný je silne kontaminovaný nečistotami.

Dnes sú tieto metódy takmer úplne nahradené elektrochemickými výrobnými metódami.

Vápenná metóda

Vápenný spôsob získavania hydroxidu sodného spočíva v interakcii roztoku sódy s haseným vápnom pri teplote asi 80 ° C. Tento proces sa nazýva kaustifikácia; prechádza cez reakciu:

Na2C03 + Ca (OH)2 = 2NaOH + CaC03

Reakciou vzniká roztok hydroxidu sodného a zrazenina uhličitanu vápenatého. Z roztoku sa oddelí uhličitan vápenatý, ktorý sa odparí, čím sa získa roztavený produkt obsahujúci asi 92 % hmotnosti. NaOH. Po roztopení NaOH sa naleje do železných sudov, kde stuhne.

Feritická metóda

Feritický spôsob výroby hydroxidu sodného pozostáva z dvoch stupňov:

Na2C03 + Fe203 = 2NaFe02 + C02
2NaFeО2 + xH2О = 2NaOH + Fe203 * xH2О

Reakcia 1 je proces spekania sódy s oxidom železa pri teplote 1100-1200 °C. Okrem toho sa vytvára škvrna - uvoľňuje sa ferit sodný a oxid uhličitý. Potom sa koláč spracuje (vylúhuje) vodou podľa reakcie 2; sa získa roztok hydroxidu sodného a zrazenina Fe 2 O 3 * xH 2 O, ktorá sa po oddelení z roztoku vracia späť do procesu. Výsledný alkalický roztok obsahuje asi 400 g/l NaOH. Odparí sa, čím sa získa produkt obsahujúci asi 92 % hmotnosti. NaOH a potom sa získa pevný produkt vo forme granúl alebo vločiek.

Elektrochemické metódy na získanie hydroxidu sodného

Elektrochemicky sa získa hydroxid sodný elektrolýza roztokov halitu(minerál pozostávajúci hlavne z chloridu sodného) so súčasnou tvorbou vodíka a chlóru. Tento proces možno znázorniť súhrnným vzorcom:

2NaCl + 2H 2 О ± 2е - → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Žieravé alkálie a chlór sa vyrábajú tromi elektrochemickými metódami. Dve z nich sú elektrolýza s pevnou katódou (diafragmová a membránová metóda), tretia je elektrolýza s kvapalnou ortuťovou katódou (ortuťová metóda).

Vo svetovej priemyselnej praxi sa využívajú všetky tri spôsoby získavania chlóru a žieraviny s jednoznačnou tendenciou zvyšovania podielu membránovej elektrolýzy.

V Rusku sa približne 35% všetkého vyrobeného lúhu sodného vyrába elektrolýzou s ortuťovou katódou a 65% - elektrolýzou s pevnou katódou.

Diafragmová metóda

Schéma starého membránového elektrolyzéra na výrobu chlóru a alkálií: A- anóda, V- izolátory, S- katóda, D- priestor naplnený plynmi (nad anódou - chlór, nad katódou - vodík), M- bránica

Najjednoduchšou z elektrochemických metód z hľadiska organizácie procesu a konštrukčných materiálov pre elektrolyzér je diafragmová metóda na výrobu hydroxidu sodného.

Soľný roztok v membránovom elektrolyzéri sa kontinuálne privádza do anódového priestoru a preteká zvyčajne cez azbestovú membránu nanesenú na oceľovú katódovú sieť, do ktorej sa v niektorých prípadoch pridáva malé množstvo polymérnych vlákien.

V mnohých konštrukciách elektrolyzérov je katóda úplne ponorená pod anolytovú vrstvu (elektrolyt z anódového priestoru) a vodík uvoľnený na katódovej mriežke je odstraňovaný spod katódy pomocou výstupných rúrok plynu bez toho, aby prenikal cez membránu do anódový priestor v dôsledku protiprúdu.

Protiprúd je veľmi dôležitým znakom konštrukcie membránového elektrolyzéra. Práve vďaka protiprúdovému toku smerovanému z anódového priestoru do katódového priestoru cez poréznu membránu je možné oddelene získavať lúh a chlór. Protiprúdový tok je navrhnutý tak, aby pôsobil proti difúzii a migrácii OH - iónov do anódového priestoru. Ak je množstvo protiprúdu nedostatočné, potom sa v anódovom priestore začne vo veľkých množstvách vytvárať chlórnanový ión (ClO -), ktorý sa potom môže na anóde oxidovať na chlorečnanový ión ClO 3 -. Tvorba chlorečnanového iónu vážne znižuje účinnosť toku chlóru a je hlavným vedľajším produktom tohto spôsobu výroby hydroxidu sodného. Škodlivé je aj uvoľňovanie kyslíka, čo navyše vedie k deštrukcii anód a ak sú vyrobené z uhlíkových materiálov, k prenikaniu fosgénových nečistôt do chlóru.

anóda: 2Cl - 2e -> Cl2 - hlavný proces 2H20 - 2e - -> 02 + 4H+ Katóda: 2H20 + 2e -> H2 + 2OH - hlavný proces СlО - + Н 2 О + 2е - → Сl - + 2ОН - СlО 3 - + 3Н 2 O + 6е - → Сl - + 6OH -

Ako anóda v membránových elektrolyzéroch možno použiť grafitové alebo uhlíkové elektródy. Dnes boli nahradené najmä titánovými anódami s povlakom ruténium-titániumoxidu (ORTA anódy) alebo inými málo spotrebovateľnými.

V ďalšom štádiu sa elektrolytický lúh odparí a obsah NaOH v ňom sa upraví na komerčnú koncentráciu 42 až 50 % hmotnosti. v súlade s normou.

Soľ, síran sodný a iné nečistoty, keď sa ich koncentrácia v roztoku zvýši nad hranicu ich rozpustnosti, sa vyzrážajú. Roztok hydroxidu alkalického kovu sa dekantuje zo sedimentu a prenesie sa ako hotový výrobok do skladu alebo sa pokračuje vo fáze odparovania, aby sa získal pevný produkt, po ktorom nasleduje tavenie, vločkovanie alebo granulácia.

Reverzná, teda kuchynská soľ vykryštalizovaná v sedimente, sa vracia späť do procesu a pripravuje z nej takzvanú reverznú soľanku. Z nej, aby sa predišlo hromadeniu nečistôt v roztokoch, sa pred prípravou vratnej soľanky oddelia nečistoty.

Strata anolytu sa dopĺňa pridaním čerstvej soľanky získanej podzemným lúhovaním vrstiev solí, minerálnych soľaniek, ako je bischofit, vopred očistených od nečistôt alebo rozpustením halitu. Čerstvá soľanka sa pred zmiešaním s reverznou soľankou očistí od mechanických suspenzií a významnej časti iónov vápnika a horčíka.

Výsledný chlór sa oddelí od vodnej pary, stlačí a privedie buď do výroby produktov obsahujúcich chlór, alebo do skvapalňovania.

Vďaka svojej relatívnej jednoduchosti a nízkej cene je diafragmová metóda na výrobu hydroxidu sodného stále široko používaná v priemysle.

Membránová metóda

Membránová metóda výroby hydroxidu sodného je energeticky najefektívnejšia, zároveň je náročná na organizáciu a prevádzku.

Z hľadiska elektrochemických procesov je membránová metóda podobná diafragmovej metóde, avšak anódový a katódový priestor sú úplne oddelené katexovou membránou nepriepustnou pre anióny. Vďaka tejto vlastnosti je možné získať čistejšie lúhy ako v prípade diafragmovej metódy. Preto v membránovom elektrolyzéri, na rozdiel od membránového, nie je jeden prúd, ale dva.

Ako pri diafragmovej metóde, prúd soľného roztoku vstupuje do anódového priestoru. A v katóde - deionizovaná voda. Z katódového priestoru vyteká prúd ochudobneného anolytu, ktorý obsahuje aj nečistoty chlórnanové a chlorečnanové ióny a chlór a z anódového priestoru - alkálie a vodík, prakticky bez nečistôt a blízke komerčnej koncentrácii, čo znižuje spotrebu energie. na ich odparovanie a čistenie.

Alkália získaná membránovou elektrolýzou prakticky nemá horšiu kvalitu ako tá, ktorá sa získa metódou využívajúcou ortuťovú katódu a pomaly nahrádza zásadu získanú ortuťovou metódou.

Súčasne sa kŕmny soľný roztok (čerstvý aj cirkulujúci) a voda predbežne v maximálnej možnej miere očistia od akýchkoľvek nečistôt. Toto dôkladné čistenie je určené vysokými nákladmi na polymérne katexové membrány a ich zraniteľnosťou voči nečistotám v privádzanom roztoku.

Okrem toho obmedzený geometrický tvar a navyše nízka mechanická pevnosť a tepelná stabilita iónomeničových membrán z väčšej časti určujú pomerne zložité konštrukcie zariadení na membránovú elektrolýzu. Z rovnakého dôvodu vyžadujú membránové závody najsofistikovanejšie automatické monitorovacie a riadiace systémy.

Schéma membránového elektrolyzéra.

Metóda ortuťovej kvapalnej katódy

Z elektrochemických metód výroby lúhu je najúčinnejšou metódou elektrolýza s ortuťovou katódou. Zásady získané elektrolýzou s kvapalnou ortuťovou katódou sú oveľa čistejšie ako zásady získané diafragmovou metódou (pre niektoré priemyselné odvetvia je to kritické). Napríklad pri výrobe umelých vlákien možno použiť iba žieraviny vysokej čistoty a v porovnaní s membránovou metódou je organizácia procesu získavania alkálií ortuťovou metódou oveľa jednoduchšia.

Schéma ortuťových buniek.

Zariadenie na elektrolýzu ortuti sa skladá z elektrolyzéra, rozkladača amalgámu a ortuťového čerpadla, ktoré sú vzájomne prepojené ortuťovou komunikáciou.

Katóda elektrolyzéra je tok ortuti čerpaný čerpadlom. Anódy - grafitové, karbónové alebo s nízkym opotrebením (ORTA, TDMA alebo iné). Spolu s ortuťou cez elektrolyzér nepretržite preteká prúd prívodu chloridu sodného.

Na anóde sa ióny chlóru oxidujú z elektrolytu a uvoľňuje sa chlór:

2Cl - 2e -> Cl20 - hlavný proces 2H20 - 2e - -> 02 + 4H+ 6СlО - + 3Н 2О - 6е - → 2СlО 3 - + 4Сl - + 1,5O 2 + 6Н +

Z elektrolyzéra sa odstráni chlór a anolyt. Anolyt opúšťajúci elektrolyzér je nasýtený čerstvým halitom, nečistoty ním vnesené sú z neho odstránené a navyše vymývané z anód a konštrukčných materiálov a vrátené do elektrolýzy. Pred dodatočným nasýtením sa v ňom rozpustený chlór extrahuje z anolytu.

Na katóde sa redukujú ióny sodíka, ktoré tvoria slabý roztok sodíka v ortuti (amalgám sodíka):

Na + + e = Na0 nNa + + nHg = Na + Hg

Amalgám nepretržite prúdi z elektrolyzéra do rozkladača amalgámu. Rozkladač je tiež nepretržite zásobovaný vysoko čistenou vodou. V ňom sa sodíkový amalgám v dôsledku spontánneho chemického procesu takmer úplne rozloží vodou za vzniku ortuti, žieravého roztoku a vodíka:

Na + Hg + H20 = NaOH + 1/2H2 + Hg

Takto získaný žieravý roztok, ktorý je komerčným produktom, prakticky neobsahuje nečistoty. Ortuť sa takmer úplne zbaví sodíka a vráti sa späť do elektrolyzéra. Vodík sa odstráni na čistenie.

Úplné čistenie alkalického roztoku od zvyškov ortuti je však prakticky nemožné, preto je tento spôsob spojený s únikom kovovej ortuti a jej pár.

Rastúce požiadavky na environmentálnu bezpečnosť výroby a vysoké náklady na kovovú ortuť vedú k postupnému vytláčaniu ortuťovej metódy metódami výroby alkálií s pevnou katódou, najmä membránovou metódou.

Laboratórne metódy získavania

V laboratóriu sa hydroxid sodný niekedy získava chemickými metódami, ale častejšie sa používa malý diafragmový alebo membránový elektrolyzér.

Úvod .

Hydroxid sodný alebo hydroxid sodný (NaOH), chlór, kyselina chlorovodíková HCl a vodík sa v súčasnosti priemyselne vyrábajú elektrolýzou roztoku chloridu sodného.

Hydroxid sodný alebo hydroxid sodný je silná zásada, v bežnom živote nazývaná hydroxid sodný, používa sa pri výrobe mydla, pri výrobe oxidu hlinitého - medziproduktu na výrobu kovového hliníka, v priemysle farieb a lakov, v priemysle rafinácie ropy , vo výrobe umelého hodvábu, v priemysle organickej syntézy a ďalších odvetviach národného hospodárstva.

Pri práci s chlórom, chlorovodíkom, kyselinou chlorovodíkovou a lúhom sodným je potrebné dôsledne dodržiavať bezpečnostné pravidlá: vdychovanie chlóru spôsobuje prudký kašeľ a dusenie, zápaly slizníc dýchacích ciest, pľúcny edém, neskôr tvorbu zápalových ložísk v pľúcach.

Aj keď je vo vzduchu zanedbateľný, chlorovodík spôsobuje podráždenie nosa a hrdla, mravčenie na hrudi, chrapot a dusenie. Pri chronickej otrave jeho malými koncentráciami sú postihnuté najmä zuby, ktorých sklovina sa rýchlo ničí.

Otrava kyselinou chlorovodíkovou je veľmi podobná S otrava chlórom.

Chemické metódy výroby hydroxidu sodného.

Chemické metódy na výrobu hydroxidu sodného zahŕňajú vápenec a feritický.

Vápnitý spôsob výroby hydroxidu sodného spočíva v interakcii roztoku sódy s vápenným mliekom pri teplote asi 80 °C. Tento proces sa nazýva kaustifikácia; opisuje sa to reakciou

Na2C03 + Ca (OH)2 = 2NaOH + CaC03 (1)

roztok sediment

Podľa reakcie (1) sa získa roztok hydroxidu sodného a zrazenina uhličitanu vápenatého. Uhličitan vápenatý sa oddelí z roztoku, ktorý sa odparí na roztavený produkt obsahujúci asi 92 % NaOH. Roztavený NaOH sa naleje do železných sudov, kde stuhne.

Feritická metóda je opísaná dvoma reakciami:

Na2C03 + Fe203 = Na20Fe203 + C02 (2)

ferit sodný

Na20Fe203-fH20 = 2 NaOH + Fe203 (3)

roztok sediment

reakcia (2) ukazuje proces spekania sódy s oxidom železa pri teplote 1100-1200 °C. V tomto prípade sa tvorí aglomerát - ferit sodný a uvoľňuje sa oxid uhličitý. Potom sa koláč spracuje (vylúhuje) vodou podľa reakcie (3); sa získa roztok hydroxidu sodného a zrazenina Fe 2 O 3, ktorá sa po oddelení z roztoku vracia späť do procesu. Roztok obsahuje asi 400 g/l NaOH. Odparí sa, čím sa získa produkt obsahujúci asi 92 % NaOH.

Chemické spôsoby výroby hydroxidu sodného majú značné nevýhody: spotrebuje sa veľké množstvo paliva, výsledný lúh sodný je kontaminovaný nečistotami, údržba aparatúry je pracná atď. V súčasnosti sú tieto spôsoby takmer úplne nahradené elektrochemickým spôsobom výroby. .

Pojem elektrolýza a elektrochemické procesy.

Elektrochemické procesy sú chemické procesy, ktoré sa vyskytujú vo vodných roztokoch alebo taveninách pod vplyvom konštantného elektrického prúdu.

Roztoky a roztavené soli, roztoky kyselín a zásad, nazývané elektrolyty, sa týkajú vodičov druhého druhu, v ktorých sa prenos elektrického prúdu uskutočňuje pomocou iónov. (Vo vodičoch prvého druhu, napr. kovoch, je prúd prenášaný elektrónmi.) Pri prechode elektrického prúdu elektrolytom nastáva na elektródach výboj iónov a uvoľňujú sa zodpovedajúce látky. Tento proces sa nazýva elektrolýza. Prístroj, v ktorom sa vykonáva elektrolýza, sa nazýva elektrolyzér alebo elektrolytický kúpeľ.

Elektrolýzou sa získava množstvo chemických produktov – chlór, vodík, kyslík, alkálie atď. Treba poznamenať, že elektrolýzou sa získavajú chemické produkty vysokej čistoty, v niektorých prípadoch nedosiahnuteľné chemickými metódami ich výroby.

Medzi nevýhody elektrochemických procesov patrí vysoká spotreba energie pri elektrolýze, ktorá zvyšuje cenu výsledných produktov. V tomto ohľade je vhodné vykonávať elektrochemické procesy len na základe lacnej elektrickej energie.

Suroviny na výrobu hydroxidu sodného.

Na výrobu hydroxidu sodného, chlóru, vodíka sa používa roztok kuchynskej soli, ktorý sa podrobí elektrolýze Kuchynská soľ sa v prírode nachádza vo forme podzemných ložísk kamennej soli, vo vodách jazier a morí a v vo forme prírodných soľaniek alebo roztokov. Ložiská kamennej soli sa nachádzajú v Donbase, na Urale, na Sibíri, v Zakaukazsku a ďalších regiónoch. Niektoré jazerá u nás sú bohaté aj na soľ.

V lete sa voda z hladiny jazier vyparuje a kuchynská soľ vypadáva vo forme kryštálikov. Táto soľ sa nazýva samousadzovacia. Morská voda obsahuje až 35 g / l chloridu sodného. V miestach s horúcou klímou, kde dochádza k intenzívnemu odparovaniu vody, vznikajú koncentrované roztoky chloridu sodného, z ktorého kryštalizuje. V útrobách zeme vo vrstvách soli prúdia podzemné vody, ktoré rozpúšťajú NaCl a vytvárajú podzemné soľanky, ktoré vychádzajú cez vrty na povrch.

Soľné roztoky, bez ohľadu na spôsob, akým sa získavajú, obsahujú nečistoty vápenatých a horečnatých solí a pred ich presunom do oddelenia elektrolýzy sa od týchto solí čistia. Čistenie je nevyhnutné, pretože počas procesu elektrolýzy sa môžu vytvárať zle rozpustné hydroxidy vápnika a horčíka, ktoré narušujú normálny priebeh elektrolýzy.

Soľanky sa čistia roztokom sódy a vápenného mlieka. Okrem chemického čistenia sa roztoky zbavujú mechanických nečistôt usadzovaním a filtráciou.

Elektrolýza roztokov chloridu sodného sa uskutočňuje v kúpeľoch s pevnou železnou (oceľovou) katódou a s diafragmami a v kúpeľoch s kvapalnou ortuťovou katódou. V každom prípade priemyselné elektrolyzéry používané na vybavenie moderných veľkých chlórových dielní musia mať vysokú produktivitu, jednoduchú konštrukciu, byť kompaktné, spoľahlivo a stabilne fungovať.

Elektrolýza roztokov chloridu sodného v kúpeľoch s oceľovou katódou a grafitovou anódou .

Umožňuje získať hydroxid sodný, chlór a vodík v jednom zariadení (elektrolyzéri). Keď jednosmerný elektrický prúd prechádza vodným roztokom chloridu sodného, možno očakávať vývoj chlóru:

2CI -- 2eÞ C1 2 (a)

ako aj kyslík:

20 Н -- 2eÞ 1 / 2О 2 + Н 2 О (b)

H20-2eÞ1/2C2 + 2H+

Normálny elektródový potenciál výboja iónov OH - - je + 0,41 v, a normálny elektródový potenciál výboja iónov chlóru je + 1,36 v. V neutrálnom nasýtenom roztoku chloridu sodného je koncentrácia hydroxylových iónov asi 1 · 10 - 7 g-ekv./l. Pri 25 ° C bude rovnovážny potenciál výboja hydroxylových iónov

Rovnovážny potenciál výboja, ióny chlóru pri koncentrácii NaCl v roztoku 4,6 g-ekv./l rovná sa

V dôsledku toho by mal byť kyslík vypustený najskôr na anóde s nízkym prepätím.

Na grafitových anódach je však prepätie kyslíka oveľa vyššie ako prepätie chlóru, a preto budú vybíjať hlavne ióny C1 - s uvoľňovaním plynného chlóru podľa reakcie (a).

Uvoľňovanie chlóru je uľahčené zvýšením koncentrácie NaCl v roztoku v dôsledku zníženia hodnoty rovnovážneho potenciálu. To je jeden z dôvodov použitia pri elektrolýze koncentrovaných roztokov chloridu sodného s obsahom 310-315 g/l.

Na katóde v alkalickom roztoku nastáva výboj molekúl vody podľa rovnice

H20 + e = H + OH - (c)

Atómy vodíka sa po rekombinácii uvoľňujú vo forme molekulárneho vodíka

2H Þ H2 (g)

Výboj sodíkových iónov z vodných roztokov na pevnú katódu je nemožný z dôvodu vyššieho potenciálu ich výboja v porovnaní s vodíkom. Preto hydroxidové ióny zostávajúce v roztoku tvoria alkalický roztok s iónmi sodíka.

Proces rozkladu NaCI možno týmto spôsobom vyjadriť nasledujúcimi reakciami:

t.j. na anóde sa tvorí chlór a na katóde vodík a hydroxid sodný.

Počas elektrolýzy môžu popri hlavných opísaných procesoch nastať aj vedľajšie procesy, z ktorých jeden je opísaný rovnicou (b). Okrem toho sa chlór uvoľnený na anóde čiastočne rozpúšťa v elektrolyte a hydrolyzuje podľa reakcie

V prípade difúzie alkálií (OH - iónov) na anódu alebo vytesnenia katódových a anódových produktov sa kyselina chlórna a chlorovodíková neutralizujú alkáliami za vzniku chlórnanu a chloridu sodného:

HOC1 + NaOH = NaOCl + H20

HC1 + NaOH = NaCl + H20

ClO - ióny na anóde sa ľahko oxidujú na ClO 3 -. V dôsledku vedľajších procesov pri elektrolýze bude následne vznikať chlórnan, chlorid sodný a chlorečnan, čo povedie k zníženiu prúdovej účinnosti a energetickej účinnosti. V alkalickom prostredí je uľahčené uvoľňovanie kyslíka na anóde, čo tiež zhorší výkon elektrolýzy.

Na zníženie výskytu vedľajších reakcií je potrebné vytvoriť podmienky, ktoré zabránia zmiešaniu produktov katódy a anódy. Patrí medzi ne oddelenie katódového a anódového priestoru membránou a filtrácia elektrolytu cez membránu v smere opačnom k pohybu OH - iónov smerom k anóde. Takéto membrány sa nazývajú filtračné membrány a sú vyrobené z azbestu.

Úvod

Prišli ste do obchodu a chceli ste si kúpiť mydlo bez vône. Prirodzene, aby ste pochopili, ktoré produkty z tohto sortimentu voňajú a ktoré nie, vezmete do rúk každú fľaštičku mydla a prečítate si jeho zloženie a vlastnosti. Nakoniec sme vybrali to správne, no pri prezeraní si rôznych zložení mydiel sme si všimli zvláštny trend – takmer na všetkých fľaštičkách bolo napísané: „Štruktúra mydla obsahuje hydroxid sodný.“ Toto je štandardná história, keď väčšina ľudí pozná hydroxid sodný. Polovica ľudí si „napľuje a zabudne“ a niektorí o ňom budú chcieť vedieť viac. Pre nich vám dnes prezradím, o akú látku ide.

Definícia

Hydroxid sodný (vzorec NaOH) je najbežnejšou zásadou na svete. Na porovnanie: alkália je zásada, ktorá je vysoko rozpustná vo vode.

názov

V rôznych zdrojoch sa môže nazývať hydroxid sodný, lúh sodný, lúh sodný, lúh sodný alebo lúh. Hoci názov "žieravá zásada" možno použiť pre všetky látky v tejto skupine. Až v 18. storočí dostali samostatné mená. Pre teraz popisovanú látku existuje aj „prevrátený“ názov – hydroxid sodný, ktorý sa zvyčajne používa v ukrajinských prekladoch.

Vlastnosti

Ako som povedal, hydroxid sodný je vysoko rozpustný vo vode. Ak z neho vložíte čo i len malý kúsok do pohára s vodou, po niekoľkých sekundách sa zapáli a so syčaním sa „rozbehne“ a „vyskočí“ po jeho povrchu (foto). A to bude pokračovať, kým sa v nej úplne nerozpustí. Ak po dokončení reakcie spustíte ruku do výsledného roztoku, bude na dotyk mydlový. Ak chcete zistiť, aká silná je zásada, ponorte do nej indikátory - fenolftaleín alebo metyloranž. Fenolftaleín v ňom sa stáva karmínovým a metyl oranžový - žltý. V hydroxide sodnom, rovnako ako vo všetkých alkáliách, sú prítomné hydroxidové ióny. Čím viac ich je v roztoku, tým jasnejšia je farba indikátorov a tým silnejšia je zásada.

Prijímanie

Existujú dva spôsoby, ako získať hydroxid sodný: chemický a elektrochemický. Pozrime sa bližšie na každý z nich.

Aplikácia

Delignifikácia celulózy, výroba kartónu, papiera, drevovláknitých dosiek a umelých vlákien sa nezaobíde bez hydroxidu sodného. A keď reaguje s tukmi, dostanú mydlo, šampóny a iné čistiace prostriedky. V chémii sa používa ako činidlo alebo katalyzátor v mnohých reakciách. Hydroxid sodný je tiež známy ako potravinárska prídavná látka E524. A to nie sú všetky odvetvia jeho aplikácie.

Záver

Teraz viete všetko o hydroxide sodnom. Ako vidno, prináša to človeku veľký úžitok – v priemysle aj v bežnom živote.

Chemické metódy na získanie hydroxidu sodného zahŕňajú vápenný a feritický.

Chemické spôsoby výroby hydroxidu sodného majú značné nevýhody: spotrebuje sa veľa nosičov energie, výsledný lúh sodný je silne kontaminovaný nečistotami.

Dnes sú tieto metódy takmer úplne nahradené elektrochemickými výrobnými metódami.

Vápenná metóda

Vápenný spôsob získavania hydroxidu sodného spočíva v interakcii roztoku sódy s haseným vápnom pri teplote asi 80 ° C. Tento proces sa nazýva kaustifikácia; prechádza cez reakciu:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaCO 3

Feritická metóda

Feritický spôsob výroby hydroxidu sodného pozostáva z dvoch stupňov:

Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 = 2NaFeО 2 + CO 2

2NaFeО 2 + xH 2 C = 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

Elektrochemické metódy na získanie hydroxidu sodného

Elektrochemicky sa získa hydroxid sodný elektrolýza roztokov halitu(minerál pozostávajúci hlavne z chloridu sodného) so súčasnou tvorbou chlorovodíka. Tento proces možno znázorniť súhrnným vzorcom:

2NaCl + 2H 2 O ± 2e - → H 2 + Cl 2 + 2 NaOH

Vo svetovej priemyselnej praxi sa využívajú všetky tri spôsoby získavania chlóru a žieraviny s jednoznačnou tendenciou zvyšovania podielu membránovej elektrolýzy.

7. Čistenie oxidu siričitého od katalytických jedov.

Plynné emisie majú veľmi nepriaznivý vplyv na environmentálnu situáciu v lokalitách týchto priemyselných podnikov a zhoršujú aj hygienické a hygienické podmienky práce. Medzi agresívne masové emisie patria oxidy dusíka, sírovodík, oxid siričitý, oxid uhličitý a mnohé ďalšie plyny.

Napríklad kyselina dusičná, kyselina sírová a ďalšie továrne u nás ročne vypustia do atmosféry desiatky miliónov kubických metrov oxidov dusíka, ktoré sú silným a nebezpečným jedom. Z týchto oxidov dusíka by sa dali vyrobiť tisíce ton kyseliny dusičnej.

Nemenej dôležitou úlohou je čistenie plynov od oxidu siričitého. Celkové množstvo síry, ktoré sa u nás vypúšťa do ovzdušia len vo forme oxidu siričitého, je asi 16 miliónov ton . v roku. Z tohto množstva síry sa dá vyrobiť až 40 miliónov ton kyseliny sírovej.

Značné množstvo síry, najmä vo forme sírovodíka, obsahuje koksárenský plyn.

Spaliny z továrenských komínov a elektrární vypúšťajú ročne do atmosféry niekoľko miliárd kubických metrov oxidu uhličitého. Tento plyn možno použiť na výrobu účinných hnojív obsahujúcich uhlík.

Vyššie uvedené príklady ukazujú, aké obrovské materiálové hodnoty sa vypúšťajú do atmosféry s plynnými emisiami.

Tieto emisie však vážnejšie poškodzujú skutočnosť, že otravujú ovzdušie v mestách a podnikoch: jedovaté plyny ničia vegetáciu, majú mimoriadne škodlivé účinky na zdravie ľudí a zvierat, ničia kovové konštrukcie a korodujú zariadenia.

Hoci v posledných rokoch domáce priemyselné podniky nefungujú na plný výkon, problém boja proti škodlivým emisiám je veľmi akútny. A vzhľadom na všeobecnú ekologickú situáciu na planéte je potrebné prijať najnaliehavejšie a najradikálnejšie opatrenia na vyčistenie výfukových plynov od škodlivých nečistôt.

Katalytické jedy

kontaktné jedy, látky, ktoré spôsobujú „otravu“ katalyzátorov (pozri. Katalyzátory) (zvyčajne heterogénne), t.j. zníženie ich katalytickej aktivity alebo úplné zastavenie ich katalytického pôsobenia. K otravám heterogénnych katalyzátorov dochádza v dôsledku adsorpcie jedu alebo produktu jeho chemickej premeny na povrchu katalyzátora. Otrava môže byť reverzibilná alebo nezvratná. Pri reakcii syntézy amoniaku na železnom katalyzátore teda kyslík a jeho zlúčeniny otrávia Fe reverzibilne; v tomto prípade pri vystavení čistej zmesi N 2 + H 2 sa povrch katalyzátora zbaví kyslíka a zníži sa otrava. Zlúčeniny síry otrávia Fe nezvratne, pôsobením čistej zmesi sa neobnoví aktivita katalyzátora. Aby sa zabránilo otrave, reakčná zmes privádzaná do katalyzátora sa dôkladne vyčistí. Medzi najčastejšie To. I. pre kovové katalyzátory sú látky obsahujúce kyslík (H 2 O, CO, CO 2), síru (H 2 S, CS 2, C 2 H 2 SH a pod.), Se, Te, N, P, As, Sb, as ako aj nenasýtené uhľovodíky (C 2 H 4, C 2 H 2) a ióny kovov (Cu 2+, Sn 2+, Hg 2+, Fe 2+, Co 2+, Ni 2+). Kyslé katalyzátory sú zvyčajne otrávené zásaditými nečistotami a zásadité - kyslými nečistotami.

8. Získavanie nitróznych plynov.

Oxidy dusíka uvoľnené po bielení sa kondenzujú vo vodných a soľných kondenzátoroch a používajú sa na prípravu surovej zmesi. Keďže bod varu N 2 O 4 je 20,6 ° C pri tlaku 0,1 MPa, za týchto podmienok môže plynný NO 2 úplne kondenzovať (tlak nasýtených pár N 2 O 4 pri 21,5 ° C nad kvapalným N 2 O 4 rovná 0,098 MPa, teda menej ako atmosférický). Ďalším spôsobom získania kvapalných oxidov dusíka je ich kondenzácia pod tlakom a pri zníženej teplote. Ak si pripomenieme, že pri kontaktnej oxidácii NH 3 pri atmosférickom tlaku nie je koncentrácia oxidov dusíka väčšia ako 11 % objemových, ich parciálny tlak zodpovedá 83,5 mm Hg. Tlak oxidov dusíka nad kvapalinou (tlak pár) pri kondenzačnej teplote (–10 °C) je 152 mm Hg. To znamená, že bez zvýšenia kondenzačného tlaku nemožno z týchto plynov získať kvapalné oxidy dusíka, preto kondenzácia oxidov dusíka z takéhoto dusíkatého plynu pri teplote –10 °C začína pri tlaku 0,327 MPa. Stupeň kondenzácie prudko stúpa so zvýšením tlaku na 1,96 MPa, s ďalším zvýšením tlaku sa stupeň kondenzácie mení nevýznamne.

Spracovanie dusného plynu (t.j. po premene NH 3) na kvapalné oxidy dusíka je neúčinné, pretože aj pri P = 2,94 MPa je stupeň kondenzácie 68,3 %.

V podmienkach kondenzácie čistého N 2 O 4 by sa ochladzovanie nemalo vykonávať pod teplotu –10 °C, pretože pri –10,8 °C N204 kryštalizuje. Prítomnosť nečistôt NO, NO 2, H 2 O znižuje kryštalizačnú teplotu. Takže zmes so zložením N 2 O 4 + 5 % N 2 O 3 kryštalizuje pri -15,8 ° C.

Vzniknuté kvapalné oxidy dusíka sa skladujú v oceľových nádržiach.

9. Získanie jednoduchého a dvojitého superfosfátu

"Superfosfát" je zmes Ca(H2PO4)2*H20 a CaS04. Najbežnejšie jednoduché minerálne fosforečné hnojivo. Fosfor v superfosfáte je prítomný hlavne vo forme fosforečnanu vápenatého a voľnej kyseliny fosforečnej. Hnojivo obsahuje sadru a iné nečistoty (fosfáty železa a hliníka, oxid kremičitý, zlúčeniny fluóru atď.). Jednoduchý superfosfát sa získava z fosforitov ich spracovaním s kyselinou sírovou podľa reakcie:

Ca 3 (RO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2 CaSO 4 .

Jednoduchý superfosfát- sivý prášok, takmer nespekavý, stredne dispergovateľný; v hnojive 14-19,5% P 2 O 5 asimilovaný rastlinami. Podstatou výroby jednoduchého superfosfátu je premena prírodného fluorapatitu, nerozpustného vo vode a pôdnych roztokoch, na rozpustné zlúčeniny, hlavne fosforečnan vápenatý Ca (H 2 PO 4) 2. Proces rozkladu možno znázorniť nasledujúcou súhrnnou rovnicou:

2Ca5F (P04)3 + 7H2S04 + 3H20 = 3Ca (H2P04)2 * H20] + 7 + 2HF; (1) ΔН = - 227,4 kJ.

V praxi pri výrobe jednoduchého superfosfátu prebieha rozklad v dvoch stupňoch. V prvom štádiu asi 70 % apatitu reaguje s kyselinou sírovou. Takto vzniká kyselina fosforečná a hemihydrát síranu vápenatého:

Ca5F (P04)3 + 5H2S04 + 2,5 H20 = 5 (CaS04 * 0,5 H20) + 3H3P04 + HF (2)

Funkčná schéma prípravy jednoduchého superfosfátu je na obr. Hlavné procesy prebiehajú v prvých troch etapách: miešanie surovín, tvorba a tuhnutie superfosfátovej buničiny, dozrievanie superfosfátu v sklade.

Ryža. Funkčná schéma výroby jednoduchého superfosfátu

Aby sa získal obchodovateľný produkt vyššej kvality, superfosfát sa po dozretí podrobí neutralizácii pevnými prísadami (vápenec, fosfátový kameň atď.) a granuluje sa.

Dvojitý superfosfát- koncentrované fosforečné hnojivo. Hlavnou zložkou obsahujúcou fosfor je monohydrát dihydrogenortofosforečnanu vápenatého Ca (H 2 PO 4) 2 H 2 O. Zvyčajne obsahuje aj iné fosforečnany vápenaté a horečnaté. Oproti jednoduchému fosfátu neobsahuje balast - CaSO 4. Hlavnou výhodou dvojitého superfosfátu je malé množstvo balastu, to znamená, že znižuje náklady na dopravu, skladovanie, balenie

Dvojitý superfosfát sa vyrába pôsobením kyseliny sírovej H 2 SO 4 na prírodné fosfáty. V Rusku sa používa hlavne prietoková metóda: rozklad surovín, po ktorom nasleduje granulácia a sušenie výslednej buničiny v bubnovom granulátore-sušiarni. Komerčný dvojitý superfosfát z povrchu sa neutralizuje kriedou alebo NH3, čím sa získa štandardný produkt. Určité množstvo dvojitého superfosfátu sa vyrába komorovou metódou. Zložky obsahujúce fosfor sú v podstate rovnaké ako v jednoduchom superfosfáte, ale vo väčšom množstve a obsah CaS04 je 3-5%. Pri zahriatí nad 135-140°C sa dvojitý superfosfát začína rozkladať a topiť v kryštalizačnej vode, po ochladení sa stáva pórovitým a krehkým. Pri 280-320 °C sa ortofosforečnany premieňajú na meta-, pyro- a polyfosforečnany, ktoré sú v asimilovateľných a čiastočne vo vode rozpustných formách. Topí sa pri 980 °C a po ochladení sa mení na sklovitý produkt, v ktorom je 60-70% metafosfátov rozpustných v citrátoch. Dvojitý superfosfát obsahuje 43 – 49 % asimilovateľného anhydridu kyseliny fosforečnej (oxid fosforečný) Р 2 О 5 (37 – 43 % rozpustný vo vode), 3,5 – 6,5 % voľnej kyseliny fosforečnej Н 3 РО 4 (2,5 – 4,6 % R 2 O 5) :

Ca3(P04)2 + 2H2S04 = Ca (H2P04)2 + 2CaS04

Existuje aj spôsob rozkladu surovín obsahujúcich fosfor kyselinou fosforečnou:

Ca5 (PO4)3F + 7H3P04 = 5Ca (H2P04)2 + HF

Bloková schéma technologického postupu výroby dvojitého superfosfátu: 1 - zmiešanie drveného fosforitu a kyseliny fosforečnej; 2 - rozklad fosforitu I. stupňa; 3 - rozklad fosforitu stupňa II; 4 - granulácia buničiny; 5 - čistenie plynov obsahujúcich fosfor z prachu; 6 - sušenie granúl buničiny; 7 - príjem spalín (v peci); 8 - preosievanie suchého produktu; 9 - mletie hrubej frakcie; 10 - separácia malých a stredných (predajných) frakcií na druhom site; 11 - miešanie drvenej hrubej frakcie a jemnej; 12 - amonizácia (neutralizácia) zvyškovej kyseliny fosforečnej; 13 - čistenie plynov obsahujúcich amoniak a prach; 14 - chladenie neutralizovanej komerčnej frakcie dvojitého superfosfátu;

10. Výroba extrakčnej kyseliny ortofosforečnej

Získanie extrakčnej kyseliny fosforečnej

Bezprostredne pred prijatím EPA sa fosfor získava pomocou špeciálnej technológie

Obr 1. Schéma produkcie fosforu: 1 - zásobníky na suroviny; 2 - mixér; 3 - kruhový podávač; 4 - nabíjací bunker; 5 - elektrická pec; 6 - panva na trosku; 7 - naberačka na ferofosfor; 8 - elektrostatický odlučovač; 5 - kondenzátor; 10 - zber tekutého fosforu; 11 - žumpa

Metóda extrakcie (umožňuje produkciu najčistejšej kyseliny fosforečnej) zahŕňa hlavné fázy: spaľovanie (oxidáciu) elementárneho fosforu v prebytku vzduchu, hydratáciu a absorpciu vzniknutého P4O10, kondenzáciu kyseliny fosforečnej a zachytávanie hmly z plynnej fázy. Existujú dva spôsoby, ako získať P4O10: oxidácia pár P (v priemysle sa používa zriedka) a oxidácia kvapalného P vo forme kvapiek alebo filmu. Oxidačný stav P v priemyselných podmienkach je určený teplotou v oxidačnej zóne, difúziou zložiek a inými faktormi. Druhý stupeň získavania termálnej kyseliny fosforečnej - hydratácia P4O10 - sa uskutočňuje absorpciou kyselinou (vodou) alebo interakciou pár P4O10 s vodnou parou. Hydratácia (P4O10 + 6H2O4H3PO4) prebieha cez štádiá tvorby polyfosforečných kyselín. Zloženie a koncentrácia výsledných produktov závisí od teploty a parciálneho tlaku vodnej pary.

Všetky stupne procesu sú spojené v jednom zariadení, okrem zberu hmly, ktorý sa vždy vykonáva v samostatnom zariadení. V priemysle sa zvyčajne používajú obvody dvoch alebo troch hlavných zariadení. V závislosti od princípu ochladzovania plynu existujú tri spôsoby výroby tepelnej kyseliny fosforečnej: odparovacia, cirkulačná-odparovacia, teplovýmenná-odparovacia.

Odparovacie systémy založené na odstraňovaní tepla odparovaním vody alebo zriedenej kyseliny fosforečnej sú najjednoduchšie v hardvérovom prevedení. Vzhľadom na relatívne veľký objem odpadových plynov sa však použitie takýchto systémov odporúča iba v zariadeniach s malou jednotkovou kapacitou.

Cirkulačno-odparovacie systémy umožňujú kombinovať v jednom zariadení stupne spaľovania P, chladenie plynnej fázy cirkulujúcou kyselinou a hydratáciu P4O10. Nevýhodou tejto schémy je potreba ochladiť veľké objemy kyseliny. Systémy výmeny tepla a odparovania kombinujú dva spôsoby odvodu tepla: cez stenu spaľovacej a chladiacej veže, ako aj cez odparovanie vody z plynnej fázy; významnou výhodou systému je absencia cirkulačných slučiek kyselín s čerpacími a chladiacimi zariadeniami.

Domáce podniky prevádzkujú technologické schémy s cirkulačne-odparovacím spôsobom chladenia (dvojvežový systém). Charakteristické znaky schémy: prítomnosť prídavnej veže na chladenie plynu, použitie účinných doskových výmenníkov tepla v cirkulačných okruhoch; použitie vysokovýkonnej trysky na spaľovanie P, ktorá zaisťuje homogénne jemne rozptýlené rozprášenie prúdu kvapaliny P a jeho úplné spálenie bez tvorby nižších oxidov.

Technologická schéma zariadenia s kapacitou 60 tisíc ton 100% H3PO4 za rok je znázornená na obr. 2. Roztavený žltý fosfor sa rozprašuje ohriatym vzduchom pod tlakom do 700 kPa cez dýzu v spaľovacej veži rozprašovanej cirkulujúcou kyselinou. Kyselina ohrievaná vo veži sa chladí cirkulujúcou vodou v doskových výmenníkoch tepla. Výrobná kyselina s obsahom 73-75% H3PO4 je odvádzaná z cirkulačnej slučky do skladu. Dodatočne sa v chladiacej (hydratačnej) veži uskutočňuje ochladzovanie plynov zo spaľovacej veže a absorpcia kyseliny, čo znižuje následné narodenie, teplotné zaťaženie elektrostatického odlučovača a podporuje účinné čistenie plynov. Odvod tepla v hydratačnej veži sa uskutočňuje cirkuláciou 50 % H3PO4 ochladenej v doskových výmenníkoch tepla. Plyny z hydratačnej veže po vyčistení od hmly H3PO4 v doskovom elektrostatickom odlučovači sú emitované do atmosféry. Na 1 tonu 100 % H3PO4 sa spotrebuje 320 kg P..

Ryža. 2. Cirkulačná dvojvežová schéma na výrobu extrakcie H3PO4: 1 - zberač kyslej vody; 2 - ukladanie fosforu; 3.9 - obehové kolektory; 4.10 - ponorné čerpadlá; 5.11 - doskové výmenníky tepla; 6 - spaľovacia veža; 7 - fosforová dýza; 8 - hydratačná veža; 12 - elektrostatický odlučovač; 13 - ventilátor.

11. Katalyzátory na oxidáciu oxidu siričitého na anhydrid kyseliny sírovej. Kontaktovanie

Anhydrid kyseliny sírovej sa vyrába oxidáciou oxidu siričitého vzdušným kyslíkom:

2SO2 + O2 ↔ 2SO3,

Toto je reverzibilná reakcia.

Už dlho sa zistilo, že oxid železitý, oxid vanadičný a najmä jemne drvená platina urýchľujú oxidačnú reakciu oxidu siričitého na anhydrid kyseliny sírovej. Tieto látky sú katalyzátormi oxidácie oxidu siričitého. Takže napríklad pri 400 ° C v prítomnosti platinovaného azbestu (t. j. azbestu, na ktorého povrchu je nanesená jemne drvená platina), sa takmer 100% oxidu siričitého oxiduje vzdušným kyslíkom na anhydrid kyseliny sírovej. Pri vyššej teplote výťažok anhydridu kyseliny sírovej klesá, pretože sa urýchľuje spätná reakcia - reakcia rozkladu anhydridu kyseliny sírovej na oxid siričitý a kyslík. Pri 1000 °C sa anhydrid kyseliny sírovej takmer úplne rozkladá na východiskové látky. Hlavnými podmienkami na realizáciu syntézy anhydridu kyseliny sírovej sú teda použitie katalyzátorov a zahrievanie na určitú, nie príliš vysokú teplotu.

Syntéza anhydridu kyseliny sírovej tiež vyžaduje dodržanie dvoch ďalších podmienok: oxid siričitý musí byť očistený od nečistôt, ktoré inhibujú pôsobenie katalyzátorov; Oxid siričitý a vzduch sa musia vysušiť, pretože vlhkosť znižuje výťažok anhydridu kyseliny sírovej.