Výroba kyseliny sírovéSchema užití kyseliny sírové: Kyselinu sírovou jste již poznali v hodinách chemie a při laboratorních pracích jako kyselinu vytěsňující jiné kyseliny na příklad při úpravě kyseliny solné a jako látku hygroskopickou, kterou lze vysoušeti plyny – na př. chlor. V chemickém průmyslu se s ní však setkáváme mnohem častěji. Je důležitým činitelem při výrobě umělých hnojiv, barviv, vláken, kaučuku, etheru, při rafinování pohonných látek, parafinu, tuků. Je to nejdůležitější anorganická kyselina a patří právem do tak zvané těžké chemie, na níž jsou závislé četné jiné výrobky. Kyselina sírová se vyrábí dvojím způsobem: starším komorovým a novějším kontaktním.+34Formule chemických dějů: Chemické děje vedoucí k přípravě kyseliny sírové můžeme rozděliti na hlavní a vedlejší. Hlavním chemickým dějem je 1./ příprava kysličníku siřičitého, 2./ oxydace kysličníku siřičitého na kysličník sírový podle rovnice: 2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃, 3./ sloučení kysličníku sírového s vodou: SO₃ + H₂O = H₂SO₄.Schema: Kysličník siřičitý možno připravit buď přímým spalováním síry nebo sirníků, síranů nebo různých průmyslových odpadních látek obsahujících síru.Fotografie pyritu: U nás užíváme jako suroviny pyritu, t. j. kyzu železného, který pražením poskytuje kysličník siřičitý podle rovnice:Rovnice: 4 FeS₂ + 11 O₂ = 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂.Fotografie sádrovce: Jinou u nás užívanou surovinou je síran vápenatý, který se v přírodě vyskytuje buď jako sádrovec CaSO₄ · 2 H₂O nebo jako anhydrid CaSO₄.Rovnice: Rozkládá se při teplotě 1350–1400 °C podle rovnice: 2 CaSO₄ = 2 CaO + 2 SO₂ + O₂. Jako suroviny lze užíti i sirníků barevných kovů síranu železnatého a průmyslových odpadních látek obsahujících síru.Fotografie pecí: Pražení surovin se provádí v etážových pecích. Zde je vidíte v záběru shora se zásobníky kyzu, který se sype horem na patra čili etáže.Kresba průřezu pece: Pražící peci mívají 8 etáží, z nichž v první nahoře se kyz suší. Na obvod sušící etáže přichází kyz ze zásobníku. Uprostřed peci je dutá hřídel s rameny v každé etáži, která shrnují kyz do spodní etáže, až z poslední vypadnou kyzové výpalky. Vzduch pro spalování přichází otvory v poslední etáži. Kysličník siřičitý se odvádí z 1. etáže.Fotografie pecí: Pro obsluhu pece jsou v každé etáži 4 dvířka, v nichž je okénko pro pozorování spalovacího pochodu a stavu patra. Tato příprava kysličníku siřičitého je společná oběma způsobům výroby kyseliny sírové.Rovnice: Rozdíl je dán různým prováděním 2. a 3. hlavního chemického děje. Kysličník siřičitý se oxyduje vzdušným kyslíkem za přítomnosti kysličníku dusíku – to je komorový způsob nebo kyslíkem za přítomnosti katalisátoru platinového nebo kysličníku vanadičného.Rovnice: Kysličník sírový při komorovém způsobu se stýká s vodní parou, takže vznikají podle rovnice SO₃ + H₂O = H₂SO₄ skutečně jen molekuly kyseliny sírové, kdežto při kontaktním způsobu se zavádí kysličník sírový do koncentrované kyseliny sírové. Při tom se kysličník slučuje s částí přítomné vody též podle uvedené rovnice. Avšak další molekuly kysličníku zůstávají a tvoří se tak zvaná dýmavá kyselina sírová H₂SO₄ · SO₃.Fotografie komor: Komorový způsob má název podle soustavy olověných komor, ve kterých se provádí výroba. Olova lze užíti proto, že při své poměrné láci netrpí účinky kyseliny sírové.Schema celého procesu: Zařízení pro výrobu komorovou se skládá z pražící pece /A/, prašné komory /C/ pro přípravu a vyčištění kysličníku siřičitého. Dále jsou vlastní komory /E/ a 2 věže, ve kterých probíhají vedlejší chemické děje, vedoucí k získání kysličníků dusíku, t. j. přenašečů kyslíku:Dvě věže: Glowerova věž /D/ je olověná věž kruhového nebo čtvercového průřezu, vyplněná kyselinovzdorným zdivem, aby stékající kyselina měla velký reakční povrch. Druhá věž Gay-Lussacova /F/ je válcovitá věž s olověným pláštěm. Vyplněna je kyselinovzdornou kameninou nebo tvrdým koksem. Vysvětleme si nyní vedlejší chemické děje. Řekli jsme si již, že katalisátory t. j. látkami, které se samy nemění, ale mají vliv na reakci jsou zde kysličníky dusíku. Pro jednoduchost budeme uvádět v rovnici jen jeden z nich – kysličník dusnatý.Rovnice: Jeho přítomnost při hlavním chemickém ději vyjádříme rovnicí: 2 SO₂ + 2 NO + 2 H₂O = 2 H₂SO₄ + 2 NO. Tyto kysličníky dusíku jsou obsaženy v tak zvané nitrosce – směsi kyseliny sírové a kysličníku dusíku.Schema koloběhu nistrosky: Nitroska stéká věží Glowerovou. Při tom se rozkládá v kyselinu sírovou a kysličníky dusíku, které proudí spolu s kysličníkem siřičitým do komor jako katalysátory. Část kyseliny sírové, která se zde vytvoří se vede do věže Gay-Lussacovy. Kysličníky dusíku jsou odváděny pak z poslední komory do věže Gay-Lussacovy, kde se pohlcují v kyselině sírové a vzniká opět nitroska, která se znovu uvádí do věže Glowerovy.Schema celého procesu: Nyní, když jsme si rozdělili výrobní proces na děje hlavní a vedlejší, porozumíme celému výrobnímu postupu v souvislosti. Kysličník siřičitý z pražné peci po projití prašnou komorou přichází do věže Glowerovy. Tam proti němu stéká nitroska, která uvolňuje kysličníky dusíku. Z Gloweru odchází tedy kysličník siřičitý spolu s kysličníky dusíku do olověných komor, do nichž horem se přivádí vodní pára. Zde dojde k hlavním chemickému ději /druhému a třetímu/. Kyselina sírová odtéká ke koncentraci a kysličníky dusíku vstupují do věže Gay-Lussacovy, kde se pohlcují v kyselině sírové a vzniká opět nitroska.Schema věžové výroby: V některých závodech se provádí výroba v soustavě věží místo komor. Je to baterie 5 nebo 6 věží naplněných keramickou výplní, která je skrápěna pomocí čerpadel. Způsob komorový i věžový bývají nazývány způsobem nitrosním podle účinkující nitrosky.Schema celé výroby: Zařízení pro výrobu kyseliny sírové kontaktním způsobem je velmi složité. Sestává z mnoha čisticích a chladicích přístrojů, které upravují kysličník siřičitý před vstupem do vlastního kontaktního tělesa.Průřez kontaktním tělesem: V kontaktním tělese je na sítech nebo v trubkách rozložena kontaktní hmota /platinový asbest nebo kysličník vanadičný/, která je velmi citlivá vůči arsenu, selenu, fosforu, olovu, vizmutu, kyzovým výpalkům.Začátek schematu výroby: Proto se musí kysličník siřičitý velmi důkladně čistit, aby se zbavil těchto látek, které se nazývají kontaktní jedy. Kysličník siřičitý se vyrábí tak jako při způsobu komorovém.Schema – odprašování: Po ochlazení vede se do tak zvané prašnice, kde se elektrickým zařízením odprašuje.Fotografie: Na fotografii vidíte chladící stanici a v pozadí prací věž. V ní stéká přes keramickou náplň zředěná kyselina sírová proti plynu a pohlcuje tak nežádoucí příměsi.Schema – odvlhčovače: Promytý kysličník siřičitý postupuje pak do odvlhčovacích věží. Tam horem přitéká koncentrovaná kyselina sírová, která pohltí vlhkost plynu. Vlhkost se odstraňuje proto, aby nevznikla předčasně kyselina sírová, která by korodovala další strojní zařízení.Fotografie: Čisticí zařízení jsou v různých továrnách různě konstruována, ale v podstatě jde vždy o chlazení, čištění a sušení plynu.Fotografie chladičů: Vyčištěný a vysušený plyn prochází pak chladiči, které bývají obyčejně umístěny mimo budovu.Fotografie kont. těles: Z nich vstupuje plyn do kontaktního tělesa, ve kterém je katalysátor rozprostřen na sítech nebo v trubkách.Průřezy kont. tělesy: Zde nastává oxydace kysličníku siřičitého na sírový přítomným vzdušným kyslíkem za pomoci katalysátoru. Při tom vzniká značné množství tepla.Schema absorberů: Proto se vzniklý kysličník sírový chladí a pak je veden do absorpční věže. V ní stéká 96–98%ní kyselina sírová.Formule /jako č. 12/: Zde dochází jednak ke sloučení kysličníku sírového s vodou na kyselinu sírovou, jak jsme si uvedli na počátku a jednak se tvoří dýmavá kyselina sírová H₂SO₄ · SO₃.Fotografie abs. věží: V těchto absorpčních věžích získává se tedy jednak bezvodá 100% kyselina sírová nebo kyselina, ve které je volný kysličník sírový. Ta se nazývá též oleum. Olea se užívá přímo v barvířství, v průmyslu výbušnin a minerálních olejů.Schema zásobníků a plnící stanice: Vyrobená kyselina se odvádí do zásobníků a je pak rozvážena v železných vozech – tancích, neboť koncentrovaná kyselina velmi málo koroduje železo.Fotografie doprav. koše s lahví: Zředěná kyselina sírová se dopravuje ve skleněných nádobách dobře chráněných v železných koších. Kontaktní způsob výroby je stále více užíván, poněvadž se tak získá kyselina velmi čistá /dík důkladnému čištění kysličníku siřičitého/ a kyselina 100%ní, z které je pak možno připravit kyselinu libovolné koncentrace. Při komorovém způsobu i po zahuštění možno získat nejvýše kyselinu 98%. Proto se ve státním plánu chemické výroby věnuje velká pozornost zintensivnění výroby kyseliny sírové kontaktním způsobem.׋›Výroba kyseliny sírovéVýrobceDPrahaRok1953Délka38 okénekAutor textuKamarádová MariePředlohaCHEMOznačení4117Další diafilmy výrobceOchrana přírody a kulturních památekBudovy pro bydlení a ubytováníCestou ke komunismu III.Čechov A.P.
