Параграф 27 Химия 9 класс Габриелян | Конспект

🧪 Химические производства: серная кислота и аммиак

🏭 Производство серной кислоты

Серная кислота — один из важнейших продуктов химической промышленности; её мировое производство превышает 250 млн тонн ежегодно.

• В России серная кислота используется в сельском хозяйстве для производства удобрений, а также в металлургии и других отраслях.

• Получение кислоты включает три стадии: производство сернистого газа (SO2), его окисление до серного ангидрида (SO3) и поглощение воды для образования кислоты.

• На первой стадии сырьём служит серный колчедан или сера, которые окисляют в печах.

• На второй стадии SO2 преобразуют в SO3 в контактном аппарате с использованием катализаторов.

• На третьей стадии SO3 растворяют в воде, получая серную кислоту высокой концентрации (98%).

• Применение принципа теплобаланса и рециркуляции газа делает процесс эффективным.

☁️ Производство аммиака

Мировое производство аммиака достигает 170 млн тонн в год; он используется для производства удобрений и азотной кислоты.

• Аммиак получают синтезом азота и водорода при температуре 400°C и высоком давлении (до 200 атмосфер) на железных катализаторах.

• Основная проблема — низкая скорость реакции, решаемая за счёт циркуляции газа и использования теплобаланса.

• Тепло, выделяемое в процессе синтеза, используется для подогрева азотоводородной смеси.

• Окончательный продукт охлаждают, превращая аммиак в жидкость, а не вступившие в реакцию газы возвращают в колонну синтеза.

• Циркуляция газа позволяет повысить производительность установки.

• Аммиак является важным сырьём для химической промышленности, в том числе для получения удобрений и нитратов.

💎 База параграфа

• 🧪 Формулы и реакции:

  • 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 — обжиг серного колчедана.

  • 2SO2 + O2 <=> 2SO3 — контактное окисление сернистого газа.

  • SO3 + H2O = H2SO4 — гидратация серного ангидрида.

  • N2 + 3H2 <=> 2NH3 + Q — синтез аммиака.

• 📊 Состав и доли:

  • >250 млн тонн — ежегодный объем производства серной кислоты в мире.

  • 170 млн тонн — ежегодный объем производства аммиака в мире.

  • 98% — концентрация получаемой серной кислоты.

  • 400°C — температура синтеза аммиака.

  • 200 атмосфер — давление при синтезе аммиака.

• 📖 Определения:

  • Контактный аппарат — устройство для проведения каталитических реакций в производстве кислот.

  • Теплобаланс — принцип использования тепла экзотермических реакций для нужд производства.

  • Колонна синтеза — основной аппарат для получения аммиака из газовой смеси.

📝 Подведем итоги

• Производство серной кислоты и аммиака — это высокотехнологичные многостадийные процессы, основанные на использовании катализаторов и жестких температурных режимов.

• В производстве H2SO4 ключевым этапом является контактное окисление SO2, а сырьем служат сера или серный колчедан.

• Синтез аммиака требует экстремального давления (200 атм) и постоянной циркуляции газов для обеспечения высокого выхода продукта.

• Оба производства критически важны для сельского хозяйства (удобрения) и тяжелой промышленности (металлургия, химсинтез).