Chemistry Labs
Đại học · 20 phút

Quy trình tiếp xúc: sản xuất axit sunfuric

Theo chuỗi công nghiệp S → SO₂ → SO₃ → oleum → H₂SO₄ và hiểu vì sao cần từng công đoạn.

Mục tiêu

Truy vết dòng vật chất và giải thích vai trò của làm sạch, xúc tác và hấp thụ oleum trong quy trình tiếp xúc.

Dụng cụ và hoá chất

Nhà máy tiếp xúc ảo: nguồn lưu huỳnh, cấp không khí, lớp xúc tác V₂O₅, tháp hấp thụ oleum, nước pha loãng.

Cách làm

  1. Đặt thanh trượt dòng chậm và đặt tên từng công đoạn khi khí đi qua: S\ce{S}, SOX2\ce{SO2}, SOX3\ce{SO3}, oleum, HX2SOX4\ce{H2SO4}.
  2. Viết ba phản ứng chính: S+OX2→SOX2\ce{S + O2 -> SO2}, 2 SOX2+OX2⇌VX2OX52 SOX3\ce{2SO2 + O2 <=>[V2O5] 2SO3}, HX2SOX4+SOX3→HX2SX2OX7\ce{H2SO4 + SO3 -> H2S2O7} rồi pha loãng.
  3. Tăng tốc độ dòng và bàn vì sao lưu lượng cao cần trao đổi nhiệt lớn hơn và vì sao độ sạch của nguyên liệu bảo vệ xúc tác.
  4. Giải thích vì sao SOX3\ce{SO3} được hấp thụ vào axit đặc (oleum) thay vì nước trực tiếp.

Điều cần quan sát

  • Công đoạn toả nhiệt 2 SOX2+OX2⇌2 SOX3\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3} chạy tốt nhất quanh 450 °C trên V₂O₅ — sự dung hoà giữa tốc độ và cân bằng.
  • Hấp thụ SOX3\ce{SO3} trực tiếp bằng nước sẽ tạo sương axit khó kiểm soát; oleum hoà tan êm.

Giải thích

Quy trình tiếp xúc là xương sống của công nghiệp hoá chất — axit sunfuric được sản xuất với sản lượng lớn nhất trong mọi hoá chất. Làm sạch loại bỏ chất độc xúc tác, lớp V₂O₅ tăng tốc oxi hoá thành SO₃, và hấp thụ nhiều cấp vào oleum thuần hoá phản ứng hidrat hoá dữ dội của SO₃. Mỗi công đoạn tồn tại vì nhiệt động, động học và an toàn đều đặt ra ràng buộc.

Nhà hoá học liên quan

Wilhelm Ostwald

Chủ đề liên quan

Sản xuất H₂SO₄, NH₃ (Haber-Bosch), HNO₃, NaOHKỹ thuật phản ứng, quá trình truyền nhiệt, truyền khối

Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.