Svavelsyra – frätande blod från industrin

Den ständiga efterfrågan på denna kemikalie bevisar hur oumbärlig den är för den globala ekonomin. H ₂ SO ₄ är industrins frätande blod som pulserar i otaliga produktionsanläggningar runt om i världen. Svavelsyran hanteras av yrkesverksamma inom olika branscher. Forskare använder det för många forskning och experiment, och med dess hjälp skaffar eleverna kunskap i kemiska laboratorier. Idag är det svårt att föreställa sig hur den moderna ekonomin fungerar utan svavelsyra . Dess egenskaper gör det till ett oersättligt råmaterial och reagens, svårt att ersätta även av de mest innovativa kemikalier som introduceras på marknaden av kemiska tillverkare.

Karakteristika och egenskaper hos H ₂ SO ₄

Svavelsyra är en av de mest kraftfulla mineralsyrorna. Det är en oljig, tung och färglös vätska med extremt starka hygroskopiska egenskaper. I sin koncentrerade form har den också starka oxiderande egenskaper. Svavelsyra löser sig extremt bra i vatten i alla proportioner och avger mycket värme. Av denna anledning, när man späder är det absolut viktigt att hälla syran i vattnet, inte tvärtom. Det är möjligt att producera svavelsyra även vid en koncentration av 99 %, men förlusten av svaveloxid runt kokpunkten gör att en azeotrop med 98,3 %vatten bildas . Av denna anledning lagras vanligen koncentrerad svavelsyra i form av en 98%lösning. Naturligtvis kan H ₂ SO ₄ förekomma i många koncentrationer. De mest använda vattenhaltiga lösningarna av svavelsyra är:

– 10%- så kallad starkt utspädd svavelsyra , vanligen använd som dehydratiseringsmedel, pH-regulator och laboratoriereagens,

– 29-32%- används i populära blybatterier,

– 62-70%- fungerar som den så kallade gödselsyran,

– 77-80 %- används i processen för att erhålla H ₂ SO ₄ med kammarmetoden och används för framställning av Glaubers salt, dvs natriumsulfat (Na ₂ SO ₄ ),

– 98 %- den tidigare nämnda koncentrerade svavelsyran.

Beredning av svavelsyra

Industriellt erhålls svavelsyra genom kontaktmetoden genom oxidation av svaveldioxid, som huvudsakligen kommer från förbränning av svavel eller metallsulfider (t.ex. pyrit). Produktionsprocessen för svavelsyra med svavel kan delas in i tre steg. Den första av dessa handlar om produktion av svaveldioxid. Sedan oxideras svaveldioxid till svaveltrioxid. Det sista steget innebär omvandling av svaveloxid (VI) till svavelsyra. Svavelförbränning sker i överskott av luft för att fullständigt reagera vid ett tryck av cirka 0,5 MPa. Hela processen genomförs vid en temperatur på cirka 150 ^o C i tankar fodrade med ett tjockt lager av eld- och syrafast tegel. Smält svavel filtreras för att avlägsna föroreningar (det är främst järn och organiska föreningar). Ofta införs även kalk i processen för att minska surheten hos smält svavel, vilket begränsar dess korrosiva egenskaper. Smält svavel pumpas till brännaren, där det sedan förbränns. Blandningen av svaveldioxid och luft som kommer ut ur brännaren leds sedan genom ett filter och alla föroreningar avlägsnas. I nästa steg omvandlas svaveldioxid till svaveltrioxid genom reaktion med syre i närvaro av en katalysator. Den vanligen använda katalysatorn är vanadinpentoxid (V ₂ O ₅ ), och dispergerat kaliumsulfat används som bärare. Bärarfunktionen hos denna katalysator är vanligtvis gjord av kiseldioxid eller aluminiumsilikater, som kännetecknas av en mycket hög porositet, vilket ger en stor ytarea för reaktionen att fortskrida. Processens hastighet är också beroende av temperaturen. I praktiken hålls den inom cirka 500°C för att säkerställa en adekvat reaktionshastighet med högsta möjliga omvandling. Det sista steget i framställningen av svavelsyra innebär absorption av SO ₃ i koncentrerad H ₂ SO ₄ eller oleum, för att förhindra bildning av en svår kondenserad så kallad svavelsyradimma. Svavelsyra i en koncentration av 98 %cirkulerar med en sådan hastighet att den nyligen absorberade SO ₃ orsakar en mycket liten ökning av dess koncentration. Hela processen utförs vid en temperatur på cirka 70 ^o C, vilket maximerar SO ₃ -absorptionseffektiviteten. Dessutom tillsätts vatten till syratanken för att späda ut syra till lämplig koncentration. Svavelsyraströmmen dräneras kontinuerligt och kyls av plattvärmeväxlare innan den placeras i lagertankar. Den totala omvandlingen av svavel till svavelsyra är cirka 99 %.

Användning av svavelsyra

Svavelsyra är av stor betydelse i många industrier. Den högsta förbrukningen av H ₂ SO ₄ observeras i gödselindustrin. Detta är främst relaterat till produktionen av superfosfater och ammoniumfosfat och sulfat. Svavelsyra har också stor betydelse för produktionen av andra syror, t ex salt-, salpeter- och fosforsyra. Det används också vid tillverkning av sprängämnen som ett av råvarorna för produktion av TNT. I den petrokemiska industrin används i sin tur H ₂ SO ₄ främst för att torka oljor, fotogen och paraffin. Det fungerar också som en katalysator i reaktionen för att erhålla isooktan, som är en av huvudkomponenterna i bensin. Svavelsyra används också i gruvdrift och metallurgi, där den används i kopparmalmsanrikningsprocesser. H ₂ SO ₄ är också en elektrolyt i populära blybatterier. Dessutom används svavelsyra i stor utsträckning inom tvättmedelsindustrin (t.ex. vid tillverkning av natriumlaurylsulfat) och inom kosmetikaindustrin, där den används för framställning av råvaror och halvfabrikat (t.ex. silvernitrat), som samt väteperoxid eller doftämnen. En så bred tillämpning innebär att i frånvaro av svavelsyra skulle det vara omöjligt eller helt enkelt olönsamt att utföra många grundläggande och extremt viktiga industriella processer.

Svavelsyra i PCC-gruppen

PCC Rokita har en stabil position som en leverantör av 77 %svavelsyra . H ₂ SO ₄ produceras i kloraffärsenheten genom kontaktmetod, vilket garanterar mycket hög renhet och repeterbarhet för den erhållna produkten. Det svavelsyraerbjudande som presenteras av PCC Group riktar sig i första hand till producenter av fosfatgödselmedel, papper och glaubersalt, dvs natriumsulfat (Na ₂ SO ₄ ). Den sistnämnda produkten kan även användas vid tillverkning av trämassa, glas, färgämnen och tvättmedel. Natriumsulfat används också i medicin som ett laxermedel. Svavelsyra är en råvara som är oumbärlig i många tekniska processer, och dess extremt varierande marknad står på gränsen till många utmaningar. Oro för negativa miljöpåverkan kan kompensera eller till och med försvaga efterfrågan på denna populära råvara. Det är dock ett faktum att H ₂ SO ₄ , trots att det har funnits i kemin i flera år, inte förlorar sin popularitet och fortfarande är ett av de mest nödvändiga kemiska råvarorna som används i industrin i massiv skala.