Войти
Процесс в свинцовой камере был промышленным методом, который использовался для производства серная кислота в больших количествах. Он был в значительной степени вытеснен контактным процессом.
В 1746 году в Бирмингеме, Англия Джон Робак начал производство серной кислоты в камеры со свинцовым покрытием, которые были более прочными и менее дорогими, и их можно было сделать намного больше, чем использовавшиеся ранее стеклянные контейнеры. Это позволило эффективно индустриализировать производство серной кислоты, и с некоторыми усовершенствованиями этот процесс оставался стандартным методом производства в течение почти двух столетий. Процесс был настолько надежным, что уже в 1946 году в камерном процессе производилось 25% производимой серной кислоты.
Диоксид серы вводится с паром и диоксидом азота в большие камеры, облицованные листом свинцом, где газы распыляются вода и камерная кислота (62–70% серная кислота ). Диоксид серы и диоксид азота растворяются, и в течение приблизительно 30 минут диоксид серы окисляется до серной кислоты. Присутствие диоксида азота необходимо для протекания реакции с разумной скоростью. Процесс в высокой степени экзотермичен, и основное внимание при проектировании камер было уделить способу отвода тепла, образующегося в реакциях.
На ранних этапах производства использовались очень большие деревянные прямоугольные камеры, облицованные свинцом (камеры типа Faulding box), которые охлаждались окружающим воздухом. Внутренняя свинцовая обшивка служила для удержания агрессивной серной кислоты и обеспечения водонепроницаемости деревянных камер. Примерно на рубеже девятнадцатого века таким установкам требовалось около полукубометра объема для обработки двуокиси серы, эквивалентной килограмму сожженной серы. В середине XIX века французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак переделал камеры в каменные цилиндры, набитые керамической плиткой. В 20-м веке заводы, использующие камеры Миллса-Паккарда, вытеснили более ранние конструкции. Эти камеры представляли собой высокие конические цилиндры, которые охлаждались снаружи водой, стекающей по внешней поверхности камеры.
Диоксид серы для данного процесса был получен путем сжигания элементарной серы или обжига серосодержащих металлических руд в потоке воздуха. в печи. На начальном этапе производства оксиды азота производились разложением нитра при высокой температуре в присутствии кислоты, но этот процесс постепенно был вытеснен окислением воздухом <33 от аммиака до оксида азота в присутствии катализатора. Восстановление и повторное использование оксидов азота было важным экономическим аспектом при эксплуатации камерной технологической установки.
В реакционных камерах оксид азота реагирует с кислородом с образованием диоксида азота. Жидкость из нижней части камер разбавляется и перекачивается в верхнюю часть камеры, а затем распыляется вниз в виде мелкого тумана. Диоксид серы и диоксид азота поглощаются жидкостью и реагируют с образованием серной кислоты и оксида азота. Освободившийся оксид азота плохо растворяется в воде и возвращается в газ в камере, где он вступает в реакцию с кислородом воздуха с преобразованием диоксида азота. Некоторый процент оксидов азота улавливается в реакционной жидкости в виде нитрозилсерной кислоты и в виде азотной кислоты, поэтому свежий оксид азота должен добавляться по ходу процесса. Более поздние версии камерных установок включали высокотемпературную башню Гловера для извлечения оксидов азота из щелока камеры с одновременным концентрированием кислоты в камере до 78% H 2SO4. Выхлопные газы из камер очищаются, направляя их в башню, через которую часть кислоты Гловера течет по сломанной плитке. Оксиды азота абсорбируются с образованием нитрозилсерной кислоты, которая затем возвращается в башню Гловера для регенерации оксидов азота.
Концентрация серной кислоты, производимой в реакционных камерах, ограничена примерно 35%. При более высоких концентрациях нитрозилсерная кислота осаждается на стенках свинца в виде «камерных кристаллов» и больше не может катализировать реакции окисления.
Диоксид серы образуется при сжигании элементарной серы или при обжиге пиритной руды в токе воздуха:
Оксиды азота получают разложением селитры в присутствии серной кислоты или гидролизом нитрозилсерная кислота:
В реакционных камерах диоксид серы и диоксид азота растворяются в реакционной жидкости. Диоксид азота гидратируется с образованием азотистой кислоты, которая затем окисляет диоксид серы до серной кислоты и оксида азота. Реакции недостаточно изучены, но известно, что нитрозилсерная кислота является промежуточным звеном по крайней мере в одном из путей. Основные общие реакции:
Оксид азота выделяется из реакционной жидкости и впоследствии повторно окисляется молекулярным кислородом до диоксида азота. Это этап, определяющий общую скорость в процессе:
Оксиды азота абсорбируются и регенерируются в процессе и, таким образом, служат в качестве катализатора . для общей реакции:
