Хімічні реакції, покладені в основу виробництва сульфатної кислоти, закономірності їх перебігу, охорона праці й довкілля

У промилосовості сульфатну кислоту добувають контактним способом. Як сировина використовується пірит FeS₂. Його ще називають залізний або сірчистий колчедан.

Контактний спосіб добування сульфатної кислоти складається з трьох стадій. Перша стадія - це випалювання піриту і добування сульфур(IV) оксиду.

4FeS₂ + 11O₂ 8SO₂ + 2Fe₂O_3.

Цей процес відбувається в спеціальних колчеданних печах. З печі виходить випалювальний газ, який, окрім SO₂, містить ще кисень, азот, водяну пару та інші домішки. Цей випалювальний газ очищають в циклоні та електрофільтрі, висушують у сушильній башті і подають на другу стадію виробництва в контактний апарат.

Друга стадія - це окиснення сульфур(IV) оксиду SO₂ в сульфур(VI) оксид SO₃.

2SO₂ + O₂ 2SO₃

Окиснення відбувається в контактному апараті за наявності каталізатора і високох температури. Каталізатором у другій стадії виробництва сульфатної кислоти є ванадій(V) оксид (V₂O₅), який стає активним лише при температурі 450 °С. Реакція окиснення SO₂ в SO₃ є оборотною. Умови її здійснення визначаються згідно з принципом Ле Шательє.

Третя стадія виробництва сульфатної кислоти - це поглинання сульфур(VI) оксиду концентрованою сульфатною кислотою з утворенням олеуму. Цей процес відбувається в поглинальній башті. Кінцевий продукт виробництва олеум. Олеум - це розчин SO₃ в концентрованій сульфатній кислоті. Його розбавляють водою до сульфатної кислоти потрібної концентрації.

Основними недоліками у виробництві сульфатної кислоти є втрати деякої кількості сульфур(IV) і сульфур(VI) оксидів та викидання їх в атмосферу. Це спричиняє утворення кислотних дощів, які викликають підвищення кислотності ґрунтів, зниження врожаїв, сприяють збільшенню кислотності водойм, що викликає загибель його мешканців. Щоб запобігти утворенню кислотних дощів, забезпечити охорону здоров’я працівників, на заводах із виробництва сульфатної кислоти намагаються не допускати викиду оксидів сульфуру в атмосферу і в цехи заводу. З цієї метою встановлюють фільтри, поглиначі, суворо дотримуються технологічного режиму, автоматизують виробничі процеси, герметизують устаткування та апаратуру. Але найбільш ефективним способом захисту довкілля і здоров’я людей є принцип безвідходності виробництва. Адже реалізація його принципу дає можливість не тільки істотно збільшити вихід кислоти, підвищити ефективність виробництва, а й охороняти здоров’я людей і зберігати чистоту довкілля.