|
|
История одной кислоты Содержание серы в земной коре 520 г/т; по распространенности она занимает 13-е место. Помимо уже упомянутых сульфидных минералов, сера в больших количествах встречается в природе в виде сульфатов, например гипса (сульфата кальция), горькой соли и кизерита (сульфатов магния), тяжелого шпата (сульфата бария) и глауберовой соли (сульфата натрия). Встречается сера и в самородном виде.Именно поэтому она была известна еще в древности. Ее желтый цвет, горючесть и неприятный резкий запах продуктов сгорания не могли не заинтересовать людей. Еще четыре тысячелетия назад в Древнем Египте серу использовали для отбелки тканей. Гомер описывал, как горящую серу применяют для дезинфекции, древние римляне использовали серу для изготовления лекарств. Разумеется, и алхимики не обошли серу своим вниманием. Но большую важность этот элемент приобрел лишь в начале XIV века, когда был изобретен порох. Большое техническое значение в качестве сырья сера обрела ко времени промышленной революции в конце XVIII века. В это время уже появился спрос на серную кислоту, причем со временем этот спрос увеличивался, о чем свидетельствуют цифры производства этого соединения серы. Первым крупным потребителем серной кислоты была текстильная промышленность. В 1864 г. к ней добавилась такая отрасль, как производство суперфосфата. В начале 80-х годов прошлого века производство серной кислоты в Европе составляло около 1 млн.т в год, причем 600 тыс. производилось в Англии, а 112 тыс.т — в Германии. Резкий подъем химической промышленности в последующие годы привел к еще большему наращиванию производства серной кислоты. В наши дни серная кислота относится к важнейшим продуктам химической промышленности. Получение серной кислоты при нагреве квасцов впервые упоминается в алхимической литературе в XIII веке, но тогдашние алхимики не знали об особой химической природе этого соединения. Направленным синтезом серной кислоты начали заниматься лишь в XV веке: смесь сульфида сурьмы 8Ьг53 и серы нагревали с азотной кислотой. До XVIII века аптекари получали серную кислоту в небольших количествах, требовавшихся для их целей, сжигая серу во влажных стеклянных сосудах. Добавка селитры заметно увеличивала количество серной кислоты. В 1746 г. серная кислота была впервые получена промышленным способом, правда, в небольших количествах. Для этой цели англичане Ребак и Гарбетт использовали вместо сосуда из стекла свинцовую камеру поперечным сечением 6X6 футов (1 фут =30,48 см). Дальнейшее совершенствование этого способа состояло в том, что при горении серы в камере туда постоянно подводили воздух и водяной пар. С ростом потребности в серной кислоте камеры приходилось увеличивать по размерам. Стены их сначала выкладывали из кирпича и облицовывали свинцом. После освоения в 1845 г. пайки свинца с помощью пламени водородной горелки увеличение размеров камер перестало быть проблемой. Тем временем было внедрено окисление двуокиси серы до трехокиси и теперь следовало продумать вопрос о регенерации используемых для этого окислов азота. Частично эту проблему решил француз Гей-Люссак в 1827 г., частично —англичанин Гло-вер двадцатью годами позже. Окислы азота поглощались в башне Гей-Люссака 80 %-ной серной кислотой. Затем она смешивалась с «камерной» кислотой, причем получалась так называемая нитроза, которая подавалась в башню Гловера. Там горячие газы, образующиеся при обжиге пирита, удаляли азот из кислоты и одновременно повышали ее концентрацию. Этот процесс не изменился по своей сути и до наших дней. Сначала для получения необходимой при производстве серной кислоты двуокиси серы сжигали элементарную серу, но с 1840 г. для этой цели все чаще стали применять газы от обжига колчеданов. Параллельно развивалось изготовление дымящей серной кислоты (олеума). Олеум умели производить в Чехии еще до Тридцатилетней войны (1618—1648 гг.), но потом способ его производства был забыт. Он был основан на. обработке чешских квасцов («витриольных сланцев») до получения сульфата железа с последующим его химическим разложением. Однако все указанные процессы были вытеснены так называемым контактным способом, при котором двуокись серы окислялась до трехокиси кислородом воздуха в присутствии катализатора. Этот способ изобрел английский фабрикант уксусной кислоты П. Филлипс, который еще в 1831 г. предложил окислять газы, содержащие двуокись серы, кислородом воздуха в присутствии платины и запатентовал этот способ. Но в промышленном масштабе контактный способ начали использовать только после работ немецкого химика К. Винклера, сообщившего в 1875 г. о своих опытах окисления двуокиси серы в трехокись с платиновым катализатором. Через три года Винклеру удалось окислить содержащий двуокись серы обжиговый газ кислородом. В 1876 г. фирма «Бадише анилинунд содафабрик» начала использовать способ Винклера, а впоследствии Р. Книч (1854-1906 гг.) усовершенствовал эту технологию, которая в принципе сохранилась до наших дней. В ГДР, стране, богатой сульфатами, именно они стали сырьем для производства серной кислоты. Особенно для этой цели используют ангидрид и кизерит. Более 60 % получаемой в стране серной кислоты производят из ангидрита. Способ получения серной кислоты был разработан Мюллером и Кюне в 1926 г. Он основан на восстановлении сульфата кальция коксом при температуре около 1200°С. Рентабельным этот способ становится лишь в случае, когда получающаяся окись кальция используется для производства цемента. Поэтому в смесь ангидрита и кокса добавляют глину, песок и незначительные количества окиси железа, которые способствуют образованию цемента. Газ, содержащий двуокись серы, очищают от пыли и окисляют до трехокиси серы в присутствии ванадиевого катализатора избытком воздуха при 420°С- Трехокись растворяют в серной кислоте, а потом добавкой воды регулируют концентрацию. Если воду не добавляют, то получается «дымящая» серная кислота. Серную кислоту потребляют многие отрасли промышленности. Она нужна для производства минеральных удобрений, вискозного волокна, для подготовки руд и травления металлов, при производстве пластмасс, для электролитических ванн и аккумуляторов, при переработке нефти, для различных работ в лабораториях, в лакокрасочном производстве, фармацевтической промышленности, при изготовлении взрывчатых веществ. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||