Kyselina sírová – korozívna krv priemyslu

Neustály dopyt po tejto chemikálii dokazuje, aká je pre svetovú ekonomiku nenahraditeľná. H ₂ SO ₄ je korozívna krv priemyslu, pulzujúca v nespočetných výrobných zariadeniach po celom svete. S kyselinou sírovou manipulujú odborníci pôsobiaci v rôznych priemyselných odvetviach. Vedci ho využívajú na početné výskumy a experimenty a študenti s jeho pomocou získavajú poznatky v chemických laboratóriách. Dnes je ťažké predstaviť si fungovanie moderného hospodárstva bez kyseliny sírovej . Jeho vlastnosti z neho robia nenahraditeľnú surovinu a činidlo, ktoré je ťažké nahradiť aj tými najinovatívnejšími chemikáliami, ktoré na trh uvádzajú výrobcovia chemikálií.

Charakteristika a vlastnosti H ₂ SO ₄

Kyselina sírová je jednou z najsilnejších minerálnych kyselín. Je to olejovitá, ťažká a bezfarebná kvapalina s mimoriadne silnými hygroskopickými vlastnosťami. Vo svojej koncentrovanej forme má tiež silné oxidačné vlastnosti. Kyselina sírová sa mimoriadne dobre rozpúšťa vo vode vo všetkých pomeroch, pričom vydáva veľa tepla. Z tohto dôvodu je pri riedení absolútne dôležité naliať kyselinu do vody, nie naopak. Kyselinu sírovú je možné vyrobiť aj v koncentrácii 99 %, avšak strata oxidu sírového okolo bodu varu spôsobuje, že vzniká azeotrop s 98,3 %vody. Z tohto dôvodu sa koncentrovaná kyselina sírová zvyčajne skladuje vo forme 98%roztoku. Samozrejme, _{H2S04 môže} existovať v mnohých koncentráciách. Najpoužívanejšie vodné roztoky kyseliny sírovej sú:

– 10%- takzvaná silne zriedená kyselina sírová , zvyčajne používaná ako dehydratačné činidlo, regulátor pH a laboratórne činidlo,

– 29-32%- používa sa v populárnych olovených batériách,

– 62-70%- pôsobí ako takzvaná hnojivá kyselina,

– 77-80%- používa sa v procese získavania H ₂ SO ₄ komorovou metódou a používa sa na výrobu Glauberovej soli, tj síranu sodného (Na ₂ SO ₄ ),

– 98%- vyššie uvedená koncentrovaná kyselina sírová.

Príprava kyseliny sírovej

Priemyselne sa kyselina sírová získava kontaktnou metódou oxidáciou oxidu siričitého, ktorý pochádza najmä zo spaľovania síry alebo sulfidov kovov (napr. pyritu). Proces výroby kyseliny sírovej s použitím síry možno rozdeliť do troch stupňov. Prvý z nich zahŕňa produkciu oxidu siričitého. Potom sa oxid siričitý oxiduje na oxid sírový. Posledný stupeň zahŕňa konverziu oxidu sírového (VI) na kyselinu sírovú. Spaľovanie síry sa uskutočňuje v nadbytku vzduchu, aby úplne zreagovala pri tlaku asi 0,5 MPa. Celý proces prebieha pri teplote cca 150 ^o C v nádržiach vyložených hrubou vrstvou ohňovzdornej a kyselinovzdornej tehly. Roztavená síra sa filtruje, aby sa odstránili nečistoty (ide najmä o železo a organické zlúčeniny). Často sa do procesu zavádza aj vápno, aby sa znížila kyslosť roztavenej síry, čím sa obmedzia jej korozívne vlastnosti. Roztavená síra sa čerpá do horáka, kde sa následne spaľuje. Zmes oxidu siričitého a vzduchu vychádzajúceho z horáka potom prechádza cez filter a všetky nečistoty sú odstránené. V ďalšom stupni sa oxid siričitý premieňa na oxid sírový reakciou s kyslíkom v prítomnosti katalyzátora. Bežne používaným katalyzátorom je oxid vanadičný (V ₂ O ₅ ) a ako jeho nosič sa používa dispergovaný síran draselný. Nosná funkcia tohto katalyzátora je zvyčajne vyrobená z oxidu kremičitého alebo hlinitokremičitanov, ktoré sa vyznačujú veľmi vysokou pórovitosťou, čím poskytujú veľkú plochu povrchu pre priebeh reakcie. Rýchlosť procesu závisí aj od teploty. V praxi sa udržiava v rozmedzí približne 500 °C, aby sa zabezpečila primeraná rýchlosť reakcie s najvyššou možnou konverziou. Posledný krok pri výrobe kyseliny sírovej zahŕňa absorpciu SO ₃ v koncentrovanej H ₂ SO ₄ alebo oleu, aby sa zabránilo tvorbe ťažko kondenzovateľnej takzvanej hmly kyseliny sírovej. Kyselina sírová v koncentrácii 98 %cirkuluje takou rýchlosťou, že novo absorbovaný SO ₃ spôsobuje veľmi malé zvýšenie jej koncentrácie. Celý proces prebieha pri teplote okolo 70 ^o C, čím sa maximalizuje účinnosť absorpcie SO ₃ . Okrem toho sa do nádrže s kyselinou pridáva voda, aby sa kyselina zriedila na vhodnú koncentráciu. Prúd kyseliny sírovej sa pred umiestnením do skladovacích nádrží kontinuálne odvádza a chladí doskovými výmenníkmi tepla. Celková premena síry na kyselinu sírovú je asi 99 %.

Použitie kyseliny sírovej

Kyselina sírová má veľký význam v mnohých priemyselných odvetviach. Najvyššia spotreba H ₂ SO ₄ sa pozoruje v priemysle hnojív. Súvisí to najmä s výrobou superfosfátov a fosforečnanu a síranu amónneho. Kyselina sírová má veľký význam aj pri výrobe iných kyselín, napr. kyseliny chlorovodíkovej, dusičnej a fosforečnej. Používa sa aj pri výrobe výbušnín ako jedna zo surovín na výrobu TNT. Na druhej strane v petrochemickom priemysle sa H ₂ SO ₄ používa hlavne na sušenie olejov, petroleja a parafínu. Pôsobí tiež ako katalyzátor pri reakcii získavania izooktánu, ktorý je jednou z hlavných zložiek benzínu. Kyselina sírová sa používa aj v baníctve a hutníctve, kde sa používa v procesoch obohacovania medených rúd. H ₂ SO ₄ je tiež elektrolyt v populárnych olovených batériách. Okrem toho má kyselina sírová široké využitie v priemysle detergentov (napr. pri výrobe laurylsulfátu sodného) a v kozmetickom priemysle, kde sa používa na výrobu surovín a polotovarov (napr. dusičnanu strieborného), ako napr. ako aj peroxid vodíka alebo vonné látky. Takáto široká aplikácia znamená, že v neprítomnosti kyseliny sírovej by bolo nemožné alebo jednoducho nerentabilné vykonávať mnohé základné a mimoriadne dôležité priemyselné procesy.

Kyselina sírová v skupine PCC

PCC Rokita má stabilnú pozíciu dodávateľa 77%kyseliny sírovej . H ₂ SO ₄ sa vyrába v Obchodnej jednotke Chlór kontaktnou metódou, ktorá zaručuje veľmi vysokú čistotu a opakovateľnosť získaného produktu. Ponuka kyseliny sírovej prezentovaná skupinou PCC je určená predovšetkým výrobcom fosfátových hnojív, papiera a Glauberovej soli, teda síranu sodného (Na ₂ SO ₄ ). Posledný uvedený produkt možno použiť aj pri výrobe drevnej buničiny, skla, farbív a čistiacich prostriedkov. Síran sodný sa používa aj v medicíne ako preháňadlo. Kyselina sírová je surovina nevyhnutná v mnohých technologických procesoch a jej mimoriadne rozmanitý trh je na pokraji mnohých výziev. Obavy z nepriaznivých vplyvov na životné prostredie môžu vykompenzovať alebo dokonca oslabiť dopyt po tejto obľúbenej surovine. Faktom však je, že H ₂ SO ₄ , napriek tomu, že je v chémii prítomná už roky, nestráca na popularite a stále je jednou z najpotrebnejších chemických surovín používaných v priemysle v masovom meradle.