| Рb, Сг, Ni, сталь, чугун. Разбавленная С. к. реагирует со всеми металлами (кроме Рb), предшествующими водороду в ряду напряжений, напр.:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2. Как сильная к-та С. к. вытесняет более слабые к-ты из их солей, напр. борную к-ту из буры:
Na2B4O7 + H2SO4+ 5H2O = Na2SO4 + 4H3ВО3, а при нагревании вытесняет более летучие к-ты, напр.:
NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3. С. к. отнимает химически связанную воду от органич. соединений, содержащих гидроксильные группы - ОН. Дегидратация этилового спирта в присутствии концентрированной С. к. приводит к получению этилена или диэтилового эфира. Обугливание сахара, целлюлозы, крахмала и др. углеводов при контакте с С. к. объясняется также их обезвоживанием. Как двухосновная, С. к. образует два типа солей: сульфаты и гидросульфаты. Получение. Первые описания получения ''купоросного масла" (т. е. концентрированной С. к.) дали итал. учёный В. Бирингуччо в 1540 и нем. алхимик, чьи труды были опубликованы под именем Василия Валентина в кон. 16 - нач. 17 вв. В 1690 франц. химики Н. Лемери и Н. Лефевр положили начало первому пром. способу получения С. к., реализованному в Англии в 1740. По этому методу смесь серы и селитры сжигалась в ковше, подвешенном в стеклянном баллоне, содержавшем нек-рое количество воды. Выделявшийся SОз реагировал с водой, образуя С. к. В 1746 Дж. Робек в Бирмингеме заменил стеклянные баллоны камерами из листового свинца и положил начало камерному произ-ву С. к. Непрерывное совершенствование процесса получения С. к. в Великобритании и Франции привело к появлению (1908) первой башенной системы. В СССР первая башенная установка была пущена в 1926 на Полевском металлургическом заводе (Урал).
Сырьём для получения С. к. могут служить: сера, серный колчедан FeS2, отходящие газы печей окислительного обжига сульфидных руд Си, Pb, Zn и др. металлов, содержащие SO2. В СССР основное количество С. к. получают из серного колчедана. Сжигают FeS2 в печах, где он находится в состоянии кипящего слоя. Это достигается быстрым продуванием воздуха через слой тонко измельчённого колчедана. Получаемая газовая смесь содержит SO2, O2, N2 , примеси SO3, паров Н2О, As2O3, SiO2 и др. и несёт много огарковой пыли, от к-рой газы очищаются в электрофильтрах.
С. к. получают из SO2 двумя способами: нитрозным (башенным) и контактным. Переработка SO2 в С. к. по нитрозному способу осуществляется в продукционных башнях - цилиндрич. резервуарах (высотой 15 м и более), заполненных насадкой из керамических колец. Сверху, навстречу газовому потоку разбрызгивается "нитроза" - разбавленная С. к., содержащая нитрозилсерную кислоту NOOSOsH, получаемую по реакции:
N2O3 + 2H2SO4 = 2 NOOSO3H + Н2О. Окисление SO2 окислами азота происходит в растворе после его абсорбции нитрозой. Водою нитроза гидролизуется: NOOSO3H + Н2O = H2SO4 + HNO2. Сернистый газ, поступивший в башни, с водой образует сернистую к-ту:
SO2 + Н2О = Н2SО3.
Взаимодействие HNO2 и H2SO3 приводит к получению С. к.:
2 HNO2 + H2SO3 = H2SO4 + 2 NO + Н2О.
Выделяющаяся NO превращается в окислительной башне в N2O3 (точнее в смесь NO + NO2). Оттуда газы поступают в поглотительные башни, где навстречу им сверху подаётся С. к. Образуется нитроза, к-рую перекачивают в продукционные башни. Т. о. осуществляется непрерывность произ-ва и круговорот окислов азота. Неизбежные потери их с выхлопными газами восполняются добавлением HNO3.
С. к., получаемая нитрозным способом, имеет недостаточно высокую концентрацию и содержит вредные примеси (напр., As). Её произ-во сопровождается выбросом в атмосферу окислов азота ("лисий хвост", названный так по цвету NO2).
Принцип контактного способа производства С. к. был открыт в 1831 П. Филипсом (Великобритания). Первым катализатором была платина. В кон. 19 - нач. 20 вв. было открыто ускорение окисления SO2 в SO3 ванадиевым ангидридом V2OS. Особенно большую роль в изучении действия ванадиевых катализаторов и их подборе сыграли исследования сов. учёных А. Е. Ададурова, Г. К. Борескова, Ф. Н. Юшкевича и др. Совр. сернокислотные з-ды строят для работы по контактному методу. В качестве основы катализатора применяются окислы ванадия с добавками SiO2, A12O3, К2О, СаО, ВаО в различных соотношениях. Все ванадиевые контактные массы проявляют свою активность только при темп-ре не ниже ~420 0С. В контактном аппарате газ проходит обычно 4 или 5 слоев контактной массы. В произ-ве С. к. контактным способом обжиговый газ предварительно очищают от примесей, отравляющих катализатор. As, Se и остатки пыли удаляют в промывных башнях, орошаемых С. к. От тумана Н2SО4 (образующейся из присутствующих в газовой смеси SО3 и Н2О) освобождают в мокрых электрофильтрах. Пары Н2О поглощаются концентрированной С. к. в сушильных башнях. Затем смесь SO2 с воздухом проходит через катализатор (контактную массу) и окисляется до SO3:
SO2 + 1/2O2= SO3.
Серный ангидрид далее поглощается водой, содержащейся в разбавленной H2SO4:
SO3 + Н2О = H2SO4.
В зависимости от количеств |
