Сорта и свойства серной кислоты

По ГОСТ 2184-77 (срок действия не ограничен) «Кислота серная техническая. ТУ» выпускается:
1) контактная улучшенная (высшего и 1-го сорта) с массовой долей основного вещества (моногидрата) – H2SO4 – 92,5…94,0%, нормируются: Fe 0,015-0,007%, N2O3 0,0001-0,00005%, As 0,0001-0,00008%, Pb и др. Это универсальная кислота, которая может применяться во всех производствах. Ограничение содержания Fe – для использования в производстве вискозного волокна, применения в аккумуляторах, N2O3 – в производстве иск. волокон, As, Pb – в пищевой промышленности (безопасная доза). Производство такой кислоты является наиболее дорогостоящим – нужны особые условия по сырью и оборудованию.
2) контактная техническая (1-го и 2-го сорта) с массовой долей H2 SO4 не менее 92,5%, нормируется Fe 0,02- 0,1%, остальное не нормируется. Производится наиболее широко.
3) олеум улучшенный – (высшего и первого сорта) и
4) олеум технический.

Олеум улучшенный – должен содержать не менее 24 % SO3 (своб.), технический – не менее 19 % SO3 (своб.).

Нормы на содержание Fe, N2О3, As, Pb для улучшенного олеума – как для улучшенной контактной кислоты, для технического – содержание примесей не нормируется.

По ГОСТ 667-73 (срок действия не ограничен) производится аккумуляторная кислота с содержанием H2 SO4 - 92,0…94,0. Нормы на содержание Fe, As, Pb более жесткие, чем для контактной улучшенной.

Температура кристаллизации и кипения, плотность, теплоемкость, вязкость, электропроводность, теплота образования, разбавления и смешения.

Серная кислота – одна из самых активных неорганических кислот. С водой и триоксидом серы серная кислота смешивается в любы соотношениях. При этом образуется ряд химических соединений с различными температурами кристаллизации. Кривая зависимости температуры кристаллизации серной кислоты от ее концентрации имеет максимумы, соответствующие составу химических соединений H2SO4 и H2O, H2SO4 и SO3. Между ними располагаются эвтектические точки (соответствующие эвтектическим смесям, у которых постоянный состав в твердом и жидком состояниях), имеющие минимальные температуры кристаллизации.

Выводы из кривой кристаллизации:
1. С увеличением концентрации серной кислоты температура кристаллизации в целом повышается .
2. Товарные сорта серной кислота (за исключением олеума) соответствуют наиболее низким температурам кристаллизации.

Практические выводы из кривой кристаллизации:
• Хранение и перевозка контактной и аккумуляторной кислоты производится (за исключением северных районов) без применения теплоизоляции и подогрева
• (t > -34,9 °С).
• Хранение и перевозка олеума должна осуществляться в баках и цистернах с теплоизоляцией и специальных обогреваемых цистернах (олеум наливают предварительно подогретый, что обеспечивает его перевозку в жидком виде на большие расстояния), чтобы обеспечить t > 12 С.

Выводы из зависимости температуры от концентрации:
1. Упариванием нельзя получить кислоту концентрацией выше 98,3 %.
2. Только над 98,3 %-ной серной кислотой состав паров одинаков с составом жидкой фазы (азеотропная точка), в парах этой кислоты практически нет H2O и SO3, что используется в процессе абсорбции триоксида серы серной кислотой.

Зависимость плотности от концентрации и температуры:
• С увеличением концентрации H2SO4 плотность водных растворов кислоты повышается и достигает максимума (1,84 г/см3) при 98,3 % H2SO4. Плотность олеума достигает максимума (2,003 г/см3) при 62 % SO3(своб.), а затем уменьшается.
• С повышением температуры плотность серной кислоты снижается.

Теплоемкость:
• С повышением концентрации H2SO4 теплоемкость уменьшается и достигает минимума при 100 % H2SO4, равного 1,42 Дж/(г*К) (0,388 кал/(г*С)). Теплоемкость олеума с повышением содержания SO3 увеличивается до 2,70 Дж/(г*К) (0,644 кал/(г*С)) при 100 % SO3.
• С ростом температуры теплоемкость незначительно увеличивается, поэтому можно учитывать лишь изменения температуры кислоты более, чем на 50 градусов.

Вязкость:
Вязкость влияет на режим движения кислоты в трубах, распределении по поверхности насадок, при дроблении в форсунках. Для кислоты с концентрацией 80…100 % H2SO4 вязкость в ~20 раз выше вязкости кислоты 0…20 % H2SO4, а олеума с концентрацией 50…55 % SO3 – в 40…50 раз выше. С повышением температуры вязкость растворов серной кислоты резко уменьшается (например, при повышении температуры 60 %-й кислоты с 20 до 80° вязкость снижается в 3 раза), т.е. чем выше температура кислоты, тем лучше она распределяется по насадке, дробится и т.д.

Поверхностное натяжение:
Зависимость поверхностного натяжения от концентрации кислоты имеет экстремальный характер: вначале (примерно до 50 % H2 SO4) поверхностное натяжение немного увеличивается, а затем резко падает.

Электропроводность:
Зависимость электропроводности серной кислоты от концентрации имеет максимумы для кислот концентрацией 30 и 92 % H2SO4, олеума – при 10 % SO3 (своб.). С увеличением температуры электропроводность увеличивается.

Назад