Schwefelsäure – ätzendes Blut der Industrie

Veröffentlicht: 28-03-2018

Die Industrie verbraucht schon seit langem riesige Menge der Schwefelsäure. Wegen der Vielfalt von Verwendungen ist sie eine Substanz, die im Massenskala produziert wird. Trotz der verschärften Umweltnormen und rechtlichen Regelungen wird die Herstellung von der Schwefelsäure nicht verringert. Die ständige Nachfrage nach dieser chemischen Verbindung zeugt davon, wie sehr unentbehrlich sie für die Weltwirtschaft ist. H2SO4 ist ein ätzendes Blut der Industrie, das in unzähligen Herstellungsanlagen in der ganzen Welt pulsiert. Mit der Schwefelsäure arbeiten die Profis, die in verschiedenen Industriebranchen tätig sind. Für viele Forschungen und Experimenten wird sie von Wissenschaftlern benutzt und mit Hilfe der Schwefelsäure gewinne Studenten und Schüler in Fachkabinetten für Chemie das Wissen. Heute ist es sich schwer vorzustellen, die gegenwärtige Wirtschaft ohne Schwefelsäure zu funktionieren. Ihre Eigenschaften verursachen, dass sie ein unersetzbarer Rohstoff und ein unersetzbares Reagens ist, und schwer sogar durch am meisten innovative chemische Verbindungen zu verdrängen ist, die auf den Markt durch Hersteller der Chemikalien gebracht wird.

Charakteristik und Eigenschaften von H2SO4

Schwefelsäure ist eine der am stärksten wirkenden Mineralsäuren. Sie ist eine ölige, schwere und farblose Flüßigkeit mit unheimlich starken hygroskopischen Eigenschafte. In ihrer konzentrirten Form besitzt sie auch starke Oxidationseigenschaften. Schwefelsäure löst sich unheimlich gut im Wasser in allen Verhältnissen und dabei gibt sie beträchtliche Wärmemengen ab. Deswegen ist es unbedingt zu merken, dass die Säure ins Wasser gegossen werden soll, und nicht umgekehrt.  Es ist möglich, sogar die Schwefelsäure mit der Konzentration von 99% zu erzeugen, jedoch verursacht der Verlust von Schwefelmonoxid etwa beim Siedepunkt, dass ein Azeotrop mit Wasser mit der Konzentration von 98,3% erzeugt wird. Deswegen wird die konzentrierte Schwefelsäure gewöhnlich in der Form von einer 98%-igen Lösung aufbewahrt wird. Natürlich kann die H2SO4 mit vielen Konzentrationen vorkommen. Die am meisten verwendeten wässerigen Lösungen der Schwefelsäure sind:

– 10% – die so genannte stark verdünnte Schwefelsäure, gewöhnlich als Entwässerungsmittel, pH-Wert-Regler und Laborreagens verwendet,

– 29-32% – bei populären Blei-Säure-Batterien benutzt,

– 62-70% – erfüllt die Rolle von der so genannten Düngersäure,

– 77-80% – beim Verfahren der Gewinnung von H2SO4 mit der Bleikammermethode benutzt und bei der Herstellung von Glaubersalz, also Natriumsulfat (Na2SO4) verwendet,

– 98% – schon früher erwähnte konzentrierte Schwefelsäure.

Die Gewinnung der Schwefelsäure

Industriell wird die Schwefelsäure mit dem Kontaktverfahren durch Oxidation von Schwefeldioxid gewonnen, das vor allem von dem Verbrennungsverfahren von Schwefel oder Metallsulfiden (z. B. Piryt) kommt. Das Herstellungsverfahren der Schwefelsäure mit Einsatz von Schwefel kann in drei Etappen geteilt werden. Die erste davon beruht auf Herstellung von Schwefeldioxid. Dann wird das Schwefeldioxid bis zum Schwefeltrioxid oxidiert. Die letzte Etappe beruht auf Verwandlung des Schwefeltrioxid (VI) in die Schwefelsäure.

Die Verbrennung vom Schwefel wird bei Luftüberfluss durchgeführt, damit er unter Luftdruck von etwa 0,5 MPa völlig durchreagiert wird. Das ganze Verfahren wird in der Temperatur bei 150oC in Behältern durchgeführt, die mit einer dicken Schicht von feuer- und säurebeständigen Ziegeln ausgelegt werden. Der geschmolzene Schwefel wird gefiltert, um die Verschmutzungen (vor allem Eisen und organische Verbindungen) zu beseitigen. Oft wird auch ein Kalk zum Verfahren eingeführt, um den Säuregehalt des geschmolzenen Schwefels zu verringern und dadurch seine Korrosionseigenschaften zu beschränken. Der geschmolzene Schwefel wird zum Brenner gepumpt, wo er dann verbrannt wird. Das Gemisch von Schwefeldioxid und Luft, das aus dem Brenner kommt, wird dann durch ein Filter gelassen, an dem alle Verschmutzungen beseitigt werden.

Bei der nächsten Etappe wird das Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid durch die Reaktion mit Sauerstoff im Vorhandem von einem Katalysator umwandelt. Das allgemein verwendete Katalysator ist Vanadiumpentaoxid (V2O5), und als sein Träger wird dispergiertes Kaliumsulfat benutzt. Die Funktion der Grundlage für den Katalysator erfüllen Kieselerde oder Alumosilicate gewöhnlich, die sich mit sehr größer Porosität charakterisieren und dadurch eine große Oberfläche für Vorkommen der Reaktion sichern. Die Geschwindigkeit des vorkommenen Verfahrens ist von der Temperatur abhängig. In der Praxis wird sie so gegen 500oC gehalten, um die entsprechende Reaktionsgeschwindigkeit bei möglich hoher Konversion zu sichern.

Die letzte Etappe der Herstellung von der Schwefelsäure beruht auf Absorption von SO3 in der konzentrierten H2SO4 oder Oleum, um die Bildung von zur Kondensierung schwerem so genanntem Schwefelsäurenebel zu verhindern. Schwefelsäure mit der Konzentration von 98% kreist mit solcher Geschwindigkeit, dass das neu absorbierte SO3 eine geringe Erhöhung deren Konzentration verursacht. Das ganze Verfahren wird in der Temperatur von etwa 70oC durchgeführt und dadurch wird die Effektivität der Absorption von SO3 maximiert. Zusätzlich wird das Wasser in den Säurebehälter hinzugegeben, das die Säure zur entsprechenden Konzentration verdünnt. Der Strahl der Schwefelsäure wird ständig durch  Plattenwärmeaustauscher vor Unterbringung in Lagerbehälter  geflossen und gekühlt. Die völlige Konversion des Schwefels in die Schwefelsäure beträgt etwa 99%.

Die Verwendung der Schwefelsäure

Die Schwefelsäure hat eine riesige Bedeutung in vielen Industriezweigen. Der größte Verbrauch von  H2SO4 wird in der Düngerindustrie beobachtet. Das hat einen Zusammenhang vor allem mit der Herstellung von Superphosphaten und Ammoniumphosphat und Ammoniumsulfat. Die Schwefelsäure hat auch eine große Bedeutung bei der Herstellung von anderen Säuren, z. B. der Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure. Sie wird auch bei der Herstellung von Sprengstoffen als ein der Rohstoffe für Trotylherstellung (TNT) benutzt. In der petrochemischen Branche wiederum dient die H2SO4 vor allem für Entwässerung von Ölen, Petroleum und Paraffin. Sie erfüllt auch die Rolle von einem Katalysator bei der Reaktion der Gewinnung von Isooktan, das eine der Hauptkomponenten von Benzinen ist. Die Schwefelsäure wird auch im Bergbau und in der Metallurgie verwendet, sowie bei Anreicherungsverfahren der Kupfererze benutzt wird. Die H2SO4 ist auch ein Elektrolyt bei populären Blei-Säure-Batterien. Außerdem hat die Schwefelsäure eine breite Verwendung in der Branche von Detergenzien (z. B. bei der Herstellung von Natriumlaurylsulfat) und in der Kosmetikindustrie, wo sie zur Herstellung von Rohstoffen und Halbfertigprodukten (z. B. Silbernitrat), und auch Wasserstoffperoxid oder Duftstoffen benutzt wird.

Die so breite Verwendung von der Schwefelsäure verursacht, dass es bei ihrem Mangel unmöglich oder einfach unrentabel wäre, viele grundsätzliche und äußerst wichtige industrielle Verfahren durchzuführen.

Schwefelsäure bei der PCC-Gruppe

PCC Rokita besitzt einen stabilen Platz von einem Lieferanten der wässerigen Schwefelsäure mit der Konzentration von 77%. Die H2SO4 wird im Geschäftsbereichs Chlor im Kontaktverfahren hergestellt und dass garantiert eine sehr hohe Reinheit und Wiederholbarkeit des gewonnenen Produktes. Das Angebot der Schwefelsäure, das durch die PCC-Gruppe präsentiert wird, wird vor allem an Herstellern von Phosphordüngern, Papier und Glaubersalz, also Natriumsulfat (Na2SO4) gerichtet wird. Das letzte Produkt kann bei der Herstellung von Holzstoff, Glas, Farbstoffen und Detergenzien benutzt werden.  Das Natriumsulfat hat auch eine Verwendung in der Medizin als ein Abführmittel.

Die Schwefelsäure ist ein unentbehrlicher Rohstoff bei vielen technologischen Verfahren und ihr äußerst verschiedenartiger Markt steht direkt vor vielen Herausforderungen. Befürchtungen, die einen ungünstigen Einfluss auf die Umwelt betreffen, können die Nachfrage nach diesem populären Produkt in Gleichgewicht bringen oder sogar schwächer machen. Die Tatsache ist es aber, dass die H2SO4, obwohl sie in der Chemie seit Jahren vorhanden ist, ihre Popularität nicht verliert und weiterhin ein der meist unentbehrlichen chemischen Rohstoffe ist, der in der Industrie im Massenskala benutzt wird.

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