يتكون حمض الكبريتيك وهو أحد أكثر المواد الكيميائية الصناعية استخدامًا من خلال التفاعلات الكيميائية غير العضوية التي تشتمل على الكبريت والأكسجين. الطريقة الأساسية لإنتاج حامض الكبريتيك هي عملية التلامس ، والتي تتكون من عدة خطوات تؤدي إلى تكوين هذا الحمض القوي.
كيف يتشكل حمض الكبريتيك
- تبدأ العملية بحرق الكبريت الذي ينتج غاز ثاني أكسيد الكبريت (SO2). يحدث هذا التفاعل عادةً عندما تحترق المركبات المحتوية على الكبريت ، مثل خامات الكبريت أو كبريتيد الهيدروجين ، في وجود الأكسجين. ثم يتم تنقية ثاني أكسيد الكبريت الناتج لإزالة الشوائب مثل الغبار والمعادن.
- تتضمن الخطوة التالية تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت (SO3). يحدث هذا التحويل من خلال الأكسدة التحفيزية لثاني أكسيد الكبريت باستخدام الأكسجين أو الهواء كعامل مؤكسد. يتم إجراء التفاعل عادةً باستخدام محفز خامس أكسيد الفاناديوم عند درجات حرارة عالية ، تتراوح عادةً بين 400-500 درجة مئوية. يساعد المحفز في تسريع التفاعل وتحسين مردود ثالث أكسيد الكبريت.
- الخطوة الأخيرة في العملية هي امتصاص ثالث أكسيد الكبريت في الماء لتكوين حمض الكبريتيك (H2SO4). هذا التفاعل طارد للحرارة بدرجة عالية ويتم إجراؤه عادةً في أبراج امتصاص كبيرة. تمتلئ الأبراج بمواد مثل حلقات الكوارتز أو السيراميك التي توفر مساحة كبيرة للتلامس بين مراحل الغاز والسائل.
بشكل عام يتضمن تكوين حامض الكبريتيك في التفاعلات الكيميائية غير العضوية احتراق الكبريت لإنتاج ثاني أكسيد الكبريت ، والأكسدة التحفيزية لـ SO2 لتكوين SO3 والامتصاص اللاحق لـ SO3 في الماء لتوليد حامض الكبريتيك. هذه العملية عالية الكفاءة وتسمح بالإنتاج على نطاق واسع لحمض الكبريتيك، والذي يجد تطبيقات في مختلف الصناعات ، بما في ذلك تصنيع الأسمدة والأصباغ والمنظفات والمتفجرات من بين أمور أخرى.
