Mikä on rikkihapon kosketusprosessi?

Rikkihapon kosketusprosessi on monivaiheinen reaktio, joka alkaa raakarikillä ja päättyy väkevällä hapolla. Teoriassa rikki voidaan polttaa ilmassa rikkidioksidin muodostamiseksi, minkä jälkeen se voi reagoida suoraan veden kanssa rikkihapon muodostamiseksi. Tämä prosessi tuottaa paljon lämpöä, ei ole kemiallisesti hallittavissa ja sitä käytetään harvoin. Kontaktiprosessissa käytetään rikkidioksidia rikkitrioksidin muodostamiseen, joka absorboituu rikkihappoon oleumin muodostamiseksi, ja sitten viimeisessä vaiheessa öljy reagoi veden kanssa rikkihapon muodostamiseksi.

Rikki on keltainen mineraali, joka löytyy maaperästä kerrostuneina kerroksina, usein tulivuorten tai muinaisten laavapohjien lähellä. Rikki poltetaan ensin ilmassa, jolloin muodostuu rikkidioksidia, yhden rikin ja kahden happiatomin molekyyli. Tähän reaktioon tuleva ilma kuplitetaan väkevän hapon läpi veden poistamiseksi, koska kosteus muodostaa rikkihappoa reaktoriin ja aiheuttaa ylimääräistä lämpöä ja korroosiota.

Kemiallisen prosessin suunnittelijat kontrolloivat huolellisesti reagoivien aineiden määriä, jotta ne pysyvät lähellä stoikiometrisiä määriä. Stoikiometria on laskelma molekyylien suhteista, joita tarvitaan optimaalisen reaktion aikaansaamiseksi ilman ylimääräisten materiaalien käyttöä. Kemiallisten reaktioiden ylläpitäminen lähellä oikeita suhteita vähentää kustannuksia ja parantaa satoa, mikä johtaa usein puhtaampiin tuotteisiin, jotka vaativat vähemmän käsittelyä. Rikkihapon kosketusprosessia on käytettävä tällä tavalla lämpötilan säätämiseksi, koska reaktiot tuottavat paljon lämpöä, joka voi vaikuttaa tuotteeseen ja vahingoittaa laitteita.

Kun rikkidioksidi poistuu reaktorista, se aloittaa toisen reaktion, jossa on enemmän ilmaa, jolloin muodostuu rikkitrioksidia, joka lisää ylimääräistä happimolekyyliä. Rikkihapon kosketusprosessi saattaa reagoida rikkitrioksidin suoraan veden kanssa, mutta tämä reaktio on erittäin epävakaa ja vaikeasti hallittavissa. Rikkihappo sekoitetaan trioksidimolekyylin kanssa, jolloin muodostuu oleumia tai savuavaa rikkihappoa. Oleum on erittäin reaktiivinen happo, joka sisältää ylimääräisiä rikkimolekyylejä, mutta se voidaan sekoittaa veden kanssa kontrolloidulla tavalla muodostaen rikkihappoa säilyttäen oikeat lämpötilat.

Jokainen reaktiovaihe ilman kanssa suoritetaan katalyytin, tyypillisesti vanadiinioksidin, läsnä ollessa. Metallikatalyyttiä ei kuluteta reaktiossa, mutta se auttaa antamalla reaktion tapahtua alemmissa lämpötiloissa kuin mitä tarvittaisiin ilman sitä. Happipitoisuutta on myös valvottava huolellisesti, koska ylimääräinen ilma ei lisää happoa, mutta vähentää rikkidioksidin tai trioksidin määrää, koska ylimääräinen ilma laimentaa rikkimolekyylejä. Rikkihapon kosketusprosessi tuottaa vähemmän happoa, jos prosessissa sallitaan ylimääräistä happea.

Rikkihappoa myydään monenlaisina vahvuuksina tai pitoisuuksina, mutta rikkihapon kosketusprosessi tuottaa erittäin väkevän muodon. Tiivistetyn rikkihapon kuljetus on taloudellisempaa kuin laimennettu muoto, koska vettä voidaan lisätä myöhemmin tarpeen mukaan halutun lujuuden muodostamiseksi. Väkevä happo imee myös vettä erittäin helposti, joten tuotannon ja kuljetuksen aikana on huolehdittava siitä, että vesi tai ulkoilma minimoidaan, mikä laimentaa happoa ja voi lisätä korroosiota.