硫酸：工业的腐蚀血液

长期以来，有些行业一直使用大量硫酸。由于用途广泛，它是一种批量生产的物质。尽管环境标准和法律法规更加严格，硫酸的产量并没有减少。

对这种化学品的持续需求证明了它对于全球经济是多么不可或缺。H 2 SO 4是该行业的腐蚀性血液，在世界各地无数的生产装置中脉动。硫酸由各个行业的专业人员处理。科学家将它用于大量的研究和实验，在它的帮助下，学生在化学实验室中获得知识。今天，很难想象没有硫酸现代经济的运作。它的特性使其成为不可替代的原材料和试剂，即使是化学品制造商向市场推出的最具创新性的化学品也难以取代。

H 2 SO 4的特性和性质
硫酸是最强的无机酸之一。它是一种油状、粘稠、无色液体，具有极强的吸湿性。其浓缩形式还具有强氧化特性。硫酸在任何比例的水中都极易溶解，并放出大量的热。因此，稀释时将酸倒入水中是绝对重要的，而不是相反。即使浓度为 99% 也可以产生硫酸，但是，沸点附近硫氧化物的损失导致产生与 98.3% 水的共沸物。因此，浓硫酸通常以98%溶液的形式储存。当然，H 2SO 4可以多种浓度存在。最广泛使用的硫酸水溶液是：

– 10% – 所谓的浓硫酸，通常用作脱水剂、pH调节剂和实验室试剂，

– 29-32% – 用于流行的铅酸电池，

– 62-70% – 充当所谓的肥料酸，

– 77-80% – 用于通过室法获得H 2 SO 4的过程，并用于生产芒硝，即硫酸钠（Na 2 SO 4），

– 98% – 前面提到的浓硫酸。

硫酸的制备
工业上，硫酸是通过接触法氧化二氧化硫而制得，二氧化硫主要来自硫或金属硫化物（如黄铁矿）的燃烧。使用硫磺生产硫酸的过程可分为三个阶段。第一个涉及二氧化硫的生产。然后二氧化硫被氧化成三氧化硫。最后阶段涉及将硫氧化物 (VI) 转化为硫酸。

硫的燃烧是在过量的空气中进行的，以便在约0.5MPa的压力下完全反应。整个过程是在衬有厚层耐火耐酸砖的储罐中在约 150 o C的温度下进行的。过滤熔融硫磺以除去杂质（主要是铁和有机化合物）。通常，该过程中还会引入石灰，以降低熔融硫磺的酸度，从而限制其腐蚀性。熔融硫磺被泵入燃烧器，然后在燃烧器中燃烧。然后，从燃烧器出来的二氧化硫和空气的混合物通过过滤器，除去所有杂质。

在下一阶段，二氧化硫在催化剂存在下与氧气反应转化为三氧化硫。常用的催化剂为五氧化二钒(V 2 O 5 )，分散硫酸钾作为其载体。这种催化剂的载体功能通常由二氧化硅或铝硅酸盐制成，其特点是孔隙率非常高，从而为反应的进行提供了很大的表面积。该过程的速度还取决于温度。实际上，它保持在约500°C以内，以确保足够的反应速率和尽可能高的转化率。

硫酸生产的最后一步涉及用浓H 2 SO 4或发烟硫酸吸收SO 3，以防止形成难以冷凝的所谓硫酸雾。浓度为98%的硫酸以这样的速率循环，使得新吸收的SO 3引起其浓度的非常小的增加。整个过程在约70 o C的温度下进行，从而最大化SO 3吸收效率。另外，向酸槽中添加水，将酸稀释至合适的浓度。硫酸流在放入储罐之前通过板式热交换器连续排出和冷却。硫磺向硫酸的总转化率约为99%。

硫酸的用途
硫酸在许多行业中都非常重要。H 2 SO 4的消耗量最高的是化肥工业。这主要与过磷酸钙、磷酸铵和硫酸铵的生产有关。硫酸对于生产其他酸（例如盐酸、硝酸和磷酸）也非常重要。还用于生产炸药，作为生产TNT的原料之一。反过来，在石化工业中，H 2 SO 4主要用于干性油、煤油和石蜡。它还在获得异辛烷的反应中充当催化剂，异辛烷是汽油的主要成分之一。

硫酸还用于采矿和冶金，用于铜矿石富集过程。H 2 SO 4 也是常用铅酸电池中的电解质。此外，硫酸还广泛用于洗涤剂行业（例如十二烷基硫酸钠的生产）和化妆品行业，用于生产原材料和半成品（例如硝酸银），如以及过氧化氢或香料。

如此广泛的应用意味着在没有硫酸的情况下，进行许多基本且极其重要的工业过程将是不可能的或根本无利可图。