Kyselina sírová – žíravá krev průmyslu

Neustálá poptávka po této chemikálii dokazuje, jak je pro globální ekonomiku nepostradatelná. H ₂ SO ₄ je žíravá krev průmyslu, pulzující v bezpočtu výrobních zařízení po celém světě. S kyselinou sírovou zacházejí odborníci působící v různých průmyslových odvětvích. Vědci jej využívají k četným výzkumům a experimentům a studenti s jeho pomocí získávají znalosti v chemických laboratořích. Dnes je obtížné si představit fungování moderní ekonomiky bez kyseliny sírové . Jeho vlastnosti z něj činí nenahraditelnou surovinu a činidlo, které je obtížné nahradit i těmi nejinovativnějšími chemikáliemi uváděnými na trh výrobci chemikálií.

Charakteristika a vlastnosti H ₂ SO ₄

Kyselina sírová je jednou z nejsilnějších minerálních kyselin. Je to olejovitá, těžká a bezbarvá kapalina s extrémně silnými hygroskopickými vlastnostmi. Ve své koncentrované formě má také silné oxidační vlastnosti. Kyselina sírová se velmi dobře rozpouští ve vodě ve všech poměrech a vydává hodně tepla. Z tohoto důvodu je při ředění naprosto důležité nalít kyselinu do vody, nikoli naopak. Kyselinu sírovou je možné vyrobit i v koncentraci 99 %, avšak ztrátou oxidu sírového kolem bodu varu vzniká azeotrop s 98,3 %vody. Z tohoto důvodu se koncentrovaná kyselina sírová obvykle skladuje ve formě 98%roztoku. H ₂ SO ₄ může samozřejmě existovat v mnoha koncentracích. Nejpoužívanější vodné roztoky kyseliny sírové jsou:

– 10%- tzv. silně zředěná kyselina sírová , obvykle používaná jako dehydratační činidlo, regulátor pH a laboratorní činidlo,

– 29-32%- používá se v oblíbených olověných bateriích,

– 62-70%- působí jako tzv. hnojivá kyselina,

– 77-80 %- používá se v procesu získávání H ₂ SO ₄ komorovou metodou a používá se k výrobě Glauberovy soli, tj. síranu sodného (Na ₂ SO ₄ ),

– 98%- výše uvedená koncentrovaná kyselina sírová.

Příprava kyseliny sírové

Průmyslově se kyselina sírová získává kontaktní metodou oxidací oxidu siřičitého, který pochází převážně ze spalování síry nebo sulfidů kovů (např. pyritu). Proces výroby kyseliny sírové využívající síru lze rozdělit do tří stupňů. První z nich zahrnuje produkci oxidu siřičitého. Poté se oxid siřičitý oxiduje na oxid sírový. Poslední stupeň zahrnuje konverzi oxidu sírového (VI) na kyselinu sírovou. Spalování síry se provádí v přebytku vzduchu, aby došlo k úplné reakci při tlaku asi 0,5 MPa. Celý proces probíhá při teplotě cca 150 ^o C v nádržích vyložených silnou vrstvou žáruvzdorné a kyselinovzdorné cihly. Roztavená síra se filtruje, aby se odstranily nečistoty (jde především o železo a organické sloučeniny). Často se do procesu zavádí také vápno, aby se snížila kyselost roztavené síry a tím se omezily její korozivní vlastnosti. Roztavená síra je čerpána do hořáku, kde je následně spálena. Směs oxidu siřičitého a vzduchu vycházející z hořáku pak prochází filtrem a všechny nečistoty jsou odstraněny. V dalším stupni se oxid siřičitý přemění na oxid sírový reakcí s kyslíkem v přítomnosti katalyzátoru. Běžně používaným katalyzátorem je oxid vanadičný (V ₂ O ₅ ), jako jeho nosič se používá dispergovaný síran draselný. Nosná funkce tohoto katalyzátoru je obvykle vyrobena z oxidu křemičitého nebo hlinitokřemičitanů, které se vyznačují velmi vysokou porézností, čímž poskytují velký povrch pro průběh reakce. Rychlost procesu je také závislá na teplotě. V praxi se udržuje v rozmezí asi 500 °C, aby se zajistila adekvátní rychlost reakce s nejvyšší možnou konverzí. Posledním krokem při výrobě kyseliny sírové je absorpce SO ₃ v koncentrované H ₂ SO ₄ nebo oleu, aby se zabránilo tvorbě obtížně kondenzovatelné tzv. mlhy kyseliny sírové. Kyselina sírová v koncentraci 98 %cirkuluje takovou rychlostí, že nově absorbovaný SO ₃ způsobí velmi malé zvýšení její koncentrace. Celý proces probíhá při teplotě asi 70 ^o C, čímž se maximalizuje účinnost absorpce SO ₃ . Kromě toho se do nádrže s kyselinou přidává voda, aby se kyselina zředila na vhodnou koncentraci. Proud kyseliny sírové je před umístěním do skladovacích nádrží kontinuálně odváděn a chlazen deskovými výměníky tepla. Celková přeměna síry na kyselinu sírovou je asi 99 %.

Použití kyseliny sírové

Kyselina sírová má velký význam v mnoha průmyslových odvětvích. Nejvyšší spotřeba H ₂ SO ₄ je pozorována v průmyslu hnojiv. To souvisí především s výrobou superfosfátů a fosforečnanu a síranu amonného. Kyselina sírová má velký význam i pro výrobu dalších kyselin, např. kyseliny chlorovodíkové, dusičné a fosforečné. Používá se také při výrobě výbušnin jako jedna ze surovin pro výrobu TNT. V petrochemickém průmyslu se H ₂ SO ₄ zase používá hlavně pro sušení olejů, petroleje a parafínu. Působí také jako katalyzátor při reakci získávání isooktanu, který je jednou z hlavních složek benzínu. Kyselina sírová se také používá v hornictví a metalurgii, kde se používá v procesech obohacování měděných rud. H ₂ SO ₄ je také elektrolyt v oblíbených olověných bateriích. Kromě toho je kyselina sírová široce používána v průmyslu pracích prostředků (např. při výrobě laurylsulfátu sodného) a v kosmetickém průmyslu, kde se používá k výrobě surovin a polotovarů (např. dusičnanu stříbrného), jako stejně jako peroxid vodíku nebo vůně. Tak široké použití znamená, že v nepřítomnosti kyseliny sírové by bylo nemožné nebo jednoduše nerentabilní provádět mnoho základních a extrémně důležitých průmyslových procesů.

Kyselina sírová ve skupině PCC

PCC Rokita má stabilní pozici dodavatele 77%kyseliny sírové . H ₂ SO ₄ se vyrábí v Obchodní jednotce Chlor kontaktní metodou, která zaručuje velmi vysokou čistotu a opakovatelnost získaného produktu. Nabídka kyseliny sírové prezentovaná skupinou PCC je určena především výrobcům fosfátových hnojiv, papíru a Glauberovy soli, tj. síranu sodného (Na ₂ SO ₄ ). Posledně jmenovaný produkt lze také použít při výrobě buničiny, skla, barviv a detergentů. Síran sodný se také používá v lékařství jako projímadlo. Kyselina sírová je surovinou nepostradatelnou v mnoha technologických procesech a její extrémně rozmanitý trh stojí na pokraji mnoha výzev. Obavy z nepříznivých dopadů na životní prostředí mohou vyvážit nebo dokonce oslabit poptávku po této oblíbené surovině. Faktem však je, že H ₂ SO ₄ , přestože je v chemii léta přítomná, neztrácí na oblibě a stále je jednou z nejpotřebnějších chemických surovin používaných v průmyslu v masovém měřítku.