Производство серной кислоты

Моногидрат— серная кислота (100% H₂SO₄) представляет собой бесцветную маслянистую жидкость плотностью 1830,3 кг/м³, кипящую при 296,2^s С и атмосферном давлении и замерзающуюпри+10,45° С.

В технике серной кислотой называют не только моногидрат, но и растворы его в воде различной концентрации H₂SO₄ +Н₂0. Раствор серного ангидрида SO₄ в моногидрате называют олеумом H₂SO₄ + SO₃.При применении, транспортировке и производстве необходимо знать температуры плавления и кипения серной кислоты. При повышении концентрации серной кислоты от 0 до 64,35° до 100% образуются шесть индивидуальных химических соединений (гидратов), которые в твердом виде взаимно нерастворимы, а образуют эвтектические смеси.

С увеличением концентрацииSO₃ от 64,35% до 100% при кристаллизации образуются твердые растворы. Все сорта выпускаемой кислоты имеют концентрации, близкие к эвтектическим смесям, т. ё. концентрации, имеющие низкие температуры кристаллизации. На­пример, 75%-ная, 93,3%-ная серная кислота, олеум (SO_3своб = 18,07%) имеют температуры кристаллизации, равные соответственно—41; —37,85; —17,05 G.

Серная кислота находит широкое применение в промышленности. Примерно половина производимой серной кислоты расходуется на производство удобрений и кислот. Она применяется для травления стальных изделий перед лужением, хромированием и т.п. очистки нефтепродуктов от непредельных и сернистых соединений, для производства ряда красителей, лаков и красок, лекарственных веществ, некоторых пластмасс, спиртов, ядохимикатов, синтетических мою­щих средств, искусственного шелка, в текстильной промышленности для обработки тканей или волокна перед крашением, а также дли про­изводства крахмала, патоки и т. д.

Концентрированная серная кислота и олеум используют как водоотнимающее средства при производстве взрывчатых веществ (нитро­глицерина, пироксила, тротила и др.). концентрировании азотной кислоты и т. д.

В связи с дальнейшим развитием промышленности и совершенство техники возникают новые отрасли потребления серной кис­лоты, поэтому ее производство с каждым годом растет (табл. 1).

Таблица 1 Производство серной кислоты в СНГ (в млн. т)

В промышленности серную кислоту получают нитрозным иконтактным способами. Независимо от способа производства сначала по­лучают сернистый ангидрид SO₂, который затем перерабатывают в серную кислоту.

 

Производство полимеров

Высокомолекулярные соединения получают из мономеров полиме­ризацией, сополимеризацией, поликонденсацией и методами привитой полимеризации и блокполимеризации.

Полимеризация — процесс образования высокомолекулярных сое­динений в результате взаимодействия мономеров с двойными связями в молекуле между собой или взаимодействия гетероциклов с размы­канием колец

При проведении полимеризации совмещают воздействие тепла и химических веществ (катализаторы или инициаторы). Процесс полиме­ризации может вызываться облучением мономера γ-лучами, лучами рентгена, токами высокой частоты и фотохимически.

На процесс полимеризации большое влияние оказывает температу­ра, которая резко повышает или скорость роста цепи, или обрыв цепи полимера, что ведет к уменьшению молекулярного веса полимера и средней степени полимеризации, поэтому поддерживают оптимальную температуру процесса.

В описанных процессах полимеризации, как правило, образуются полимеры аморфной структуры с неупорядоченным пространственным расположением боковых групп вдоль оси макромолекулы.

Применение комплексных катализаторов, состоящих из металлоорганических соединений А1(С₂Н₅)₃ и хлоридов металлов переменной валентности (TiCI₂, TiCl₄), обеспечивает получение полимеров со строго линейной структурой и симметричной пространственной ори­ентацией. Такие полимеры получили название стереорегулярных. Они имеют большую прочность, плотность, высокую температуру плавления и легко ориентируются при вытягивании.

В промышленности применяют блочную, эмульсионную, лаковую, капельную или бисерную полимеризации.

При блочном методе мономер, очищенный от примесей и смешанный с катализатором или инициатором, подается в форму (сосуд), где нагревается. Для получения полимера с высокими свойст­вами необходимо строго поддерживать температуру. Полимер, полу­чаемый в виде блока листа и т. п., из-за перегрева реакционной массы неоднороден.

При эмульсионной полимеризации мономер сме­шивается с инициатором и эмульгатором и с помощью мешалок пре­вращается в мельчайшие капельки, взвешенные в другой жидкости — обычно в воде. Полученные эмульсии нагреваются до температуры начала реакции, и процесс полимеризации мономера в каждой мель­чайшей капельке проходит самостоятельно. При этом можно легко от­водить тепло, выделяемое в процессе полимеризации, поэтому полу­чаемый полимер более однороден. Но эмульгатор трудно отделить от полимера, что затрудняет получение бесцветных материалов.

Лаковая полимеризация осуществляется в раство­рителе, смешивающемся с мономером и растворяющем образующийся полимер. Из полученного раствора полимер выделяют путем испарения растворителя или осаждением, или раствор может использоваться и качества лака. Кроме того, полимеризацию можно проводить в раство­рителе, в котором растворяется мономер, но не растворяется полимер. Образующийся полимер выпадает в твердом виде и отделяется фильтро­ванием. При этом получаются полимеры однородного состава, так как удается поддерживать определенную температуру процесса.

При капельной (суспензионной) полимери­зации используются инициаторы, растворимые в мономере, но не растворимые в воде. Полимеризация проходит самостоятельно в каж­дой крупной капле мономера размером от 0,05 до 0,3 см в отличие от размера капли (от 10³ до 10⁴ см) при эмульсионной полимеризации. Образовавшийся полимер в виде твердых частичек, не растворимых в воде, осаждается.

Если при получении полимеров участвуют два различных ненасы­щенных мономера, то такой процесс называется сополимеризацией. Метод сополимеризации позволяет увеличить число высокомолекуляр­ных соединений, широко варьировать свойства получаемых продуктов. Процессы сополимеризации аналогичны процессам полимеризации.

Образование полимеров из мономеров при проведении процессов полимеризации или сополимеризации происходит без выделения по­бочных продуктов.

Поликонденсация — процесс образования высокомолекулярных сое­динений — полимеров путем реакции поликонденсации, с образова­нием полимеров и выделением побочных продуктов (H₂O, эфиры, NH₃ СО₂ и др.). В реакцию поликонденсации вступают как одноимен­ные мономеры, содержащие две различные реакционные группы, например аминокислоты (процесс гомополиконденсации), так и мо­номеры различного химического состава (процесс гетерополиконденсации).

При поликонденсации образующиеся полимеры могут иметь как линейное (полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты), так и трехмерное строение (аминопласты, фенопласты). Скорость процесса поликонден­сации и молекулярный вес полимера зависят от скорости вывода обра­зующегося в процессе реакции побочного продукта, от температуры, концентрации реагирующих компонентов. Поликонденсацию прово­дят как с использованием катализаторов (аминопласты, фенопласты), так и без них (полиамиды). Процесс поликонденсации можно прово­дить в расплаве, по лаковому способу и на поверхности двух фаз.

Поликонденсацию в расплаве осуществляют при температуре 200—280°С в реакторе в атмосфере инертного газа. В конце процесса для полного удаления низкомолекулярных соедине­ний в реакторе создается высокий вакуум. Этим способом получают полимеры в отсутствие растворителя.

Поликонденсация в растворе (мономеры раство­ряются в растворителе) проходит при малых скоростях, так как могут образовываться циклические соединения, и тогда затрудняется удале­ние низкомолекулярных продуктов реакции.

Полимеризация на поверхности раздела фаз проводится в несмешивающихся жидкостях, при этом взаимо­действие мономеров между собой происходит быстро при низких тем­пературах, так как выделяемые продукты выводятся из сферы реак­ции. Образующиеся высокоплавкие полимеры имеют высокий молеку­лярный вес. Такой способ получения полимера можно совместить с переработкой полимера в изделие.

Кроме основных методов получения высокомолекулярных соедине­ний, находят применение методы блок- и привитой полимеризации.

В технике высокомолекулярные соединения являются основой для получения синтетических полимерных материалов. Большое зна­чение из полимерных материалов имеют пластические массы, каучук и резина, химическое волокно, пленочные материалы, лаки, целлю­лоза и др.

1234	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: