Производство серной кислоты

Производство серной кислоты. В последнюю четверть XIX в начале XX в. значительного развития достигла химическая промышленность. Ее возникновение было связано с потребностями текстильной промышленности в таких продуктах, как серная кислота и сода. С развитием промышленного производства наряду с текстильной промышленностью в химических продуктах стали нуждаться все основные отрасли промышленности, а также сельское хозяйство. Повышение спроса на химическую продукцию стимулировало развитие и усовершенствование химической технологии.

Одним из важнейших химических полупродуктов является серная кислота, необходимая при производстве минеральных удобрений, солей и кислот, красителей и взрывчатых веществ. Серная кислота стала применяться в металлургии, в нефтяной, текстильной и в ряде других отраслей промышленности. Масштабы производства серной кислоты до некоторой степени стали характеризовать общий уровень промышленного развития той или иной страны. Единственный в начале XIX в. промышленный способ производства серной кислоты (так называемый камерный) в силу своей малой производительности уже не мог обеспечить потребности промышленности в этом важнейшем химическом продукте.

Для промышленных целей серную кислоту получали из минерального сырья — серы, цинковой обманки, гипса, из ферросульфатов, из газов, которые дают печи предприятий цветной металлургии, а также из обжига сульфидных руд и главным образом из серного колчедана. Для получения серной кислоты серный колчедан подвергался механической и химической обработке. Наиболее широко в этот период применялись два способа получения серной кислоты — нитрозный и контактный. Сущность нитрозного способа состоит в том, что сернистый ангидрид при соприкосновении с нитрозой окисляется находящимися в ней окислами азота, образуя в присутствии воды серную кислоту.

Нитрозный способ в зависимости от аппаратуры и некоторых особенностей течения процесса окисления сернистого газа подразделяется на камерный и башенный способы. Камерный способ господствовал в начале XIX в. В конце столетия наиболее широко был распространен башенный способ производства серной кислоты. Производство серной кислоты по этому способу можно рассматривать как интенсивную форму нитрозного способа. В самом конце XIX в. в сернокислотной промышленности появился принципиально новый способ получения серной кислоты—контактный.

При контактном способе окисление сернистого газа протекает без воды в присутствии твердых катализаторов. В 1831 г. английский химик Филиппе впервые предложил осуществлять эту реакцию при высокой температуре путем пропускания газовой смеси, содержащей сернистый газ и кислород, через асбест с нанесенной на него платиной. Долгое время дороговизна платинового катализатора тормозила внедрение контактного способа в промышленности и только в конце XIX в. платиновый катализатор был заменен более дешевым, но не уступающим ему по активности ванадиевым катализатором. Преимущество контактного способа производства серной кислоты перед нитрозным заключалось в том, что контактный способ позволял получать серную кислоту любой крепости, в то время как серная кислота, получаемая нитрозным способом, была недостаточно крепка по содержанию. Новая технология значительно способствовала увеличению выпуска серной кислоты. С 1878 по 1910 г. производство серной кислоты увеличилось в 5 раз, достигнув 50 млн. т в год.