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Anorganische Chemie I‐ Vortrag ‐
Sommersemester 08
114.04.2008
Die Herstellung von SchwefelsäureAnorganische Chemie I
Sommersemester 08
Hong‐ Dao TranMark Ottens
Anorganische Chemie I
2Anorganische Chemie
Hong‐ Dao TranMark Ottens
Die Herstellung von SchwefelsäureÜberblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
• Überblick
• Einleitung
• Geschichte
• alte Herstellungsverfahren
• moderne Herstellungsverfahren
• Anwendung
• Zusammenfassung
• Literaturverzeichnis
• Fragen/ Diskussion
Inhaltsverzeichnis/Überblick:
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
Skript: Allgemeine Chemie
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Schwefelsäure(H2SO4)
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
• nach IUPAC: Dihydrogensulfat, veraltet Vitriolöl •eines der wichtigsten Großtechnischen Produkte
‐> eine der bedeutendsten Chemikalien• Eigenschaften:
farblose, ölige, viskose, hygroskopische Flüssigkeitstark ätzend, sehr starke SäureSchmelzpunkt 10,38 °C; Siedepunkt 279,6°C
• Verwendung: als Konzentrat oder verd. in wässriger Lösung• Vorkommen:
Bestandteil des sauren Regens (Atmosphäre)gering in vulkanischen Quellen (Solfataren) Ihre Salze existieren häufiger‐> vor allem Sulfat‐Mineralien (Gips, Baryt, Chalkanthit)Atmosphäre der Venus
Produktion 2005:Weltweit: 140 *10^6 tDeutschland: 5,6*10^6 t
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Geschichte
•Im 8. Jahrhundert als Vitriolöl bekannt
•Erste Herstellungsverfahren von Albertus Magnus (1200‐1280) und BasiliusValentinus (um 1600) durch Ver‐brennung von Schwefel und Salpeter
•Im 13. Jahrhundert Herstellung nach dem Vitriolverfahren
•1746 Entwicklung des Bleikammerverfahrens
•18. Jahrhundert industrielle Bedeutung
•Um 1840 entdeckt Justus von Liebig die Verwendbarkeit als Dünger
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Überblick – Einleitung – Geschichte – Herstellungsverfahren – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung –Zusammenfassung – Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
Übersicht der Herstellverfahren:
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Vitriolverfahren
‐>Sulfate auf hohe Temperatur erhitzen, Schwefeltrioxid
(SO3) in Wasser einleiten
Problematik:•sehr aufwendig•sehr teuer
Johann Rudolph Glauber (1604‐1670)
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion …
Schwefelsäure ….?!?!?!
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Bleikammerverfahren
‐ große bleiummantelte Ziegeltürme als Reaktionsbehälter
‐ gasförmiges Schwefeldioxid, Luft, Wasser und Stickoxide reagieren zuSchwefelsäure
‐ Säure rieselt in Tropfen auf dem Kammerboden
‐ Gay‐Lussac (1827) und Glover (1859) entwickelten Methoden und Vorrichtungen zur Rückgewinnung der Stickstoffoxide und deren Rückführung ‐> kontinuierlicher Ablauf
O2 + 2NO ⇄ 2NO2;NO2 + NO + H2O ⇄ 2HNO2;
SO2 + H2O ⇄ H2SO3;H2SO3 + 2HNO2 ⇄ H2SO4 + H2O + 2NOProblematik:• max. Säurekonzentration von 78 %• Konz. Lösungen mussten über dieaufwendige Destillation von Eisensulfat hergestellt werden
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Kontaktverfahren
1.Schritt: Herstellung von Schwefeldioxida) Verbrennung von elementarem Schwefel
b) Rösten von Erzen mit Luftsauerstoff
• technisches Verfahren zu Herstellung von H2SO4 mittels eines festen Katalysators
• ca. seit 1900 industrielle Nutzung
• Rohstoffbasis: elementarer Schwefel und sulfidische Erzeinsbesondere Pyrit (FeS2).
• Basis: Oxidation von SO2 zu SO3 unter Katalysatoreinfluss (Beschleunigung)
• 4 . Reaktionsschritte:
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren –moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
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Die Herstellung von Schwefelsäure
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Kontaktverfahren
2.Schritt: Umwandlung von Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid
keine direkte Reaktion von Schwefeldioxidund Sauerstoff
Steuerung der Reaktion durch geeigneteKatalysatoren ‐> ausreichend schnelle Reaktion, nicht zu hohe T
Grund:Zu hohe T notw. für eine ausreichend schnelle Reaktion –> Endotherme Reaktion
Vanadiumpentox
id (V2O5)
1.Reaktionsschritt:
2.Reaktionsschritt:Reaktionsbedingungen:T zw. 420 °C und 620 °C
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Hordenkontaktofen
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Die Herstellung von Schwefelsäure
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Kontaktverfahren
3.Schritt: Umsetzung von Schwefeltrioxid mit Schwefelsäure
4.Schritt: Bildung von Schwefelsäure
Zwischenabsorber: Einleitung von Schwefeltrioxid in konz. H2SO4 (da Reaktion mit Wasser zu langsam )
SO3+H2SO4 H2S2O7
Verdünnung der Dischwefelsäure (H2S2O7) mit Wasser‐> Hydrolyse zu zwei Molekülen Schwefelsäure
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Die Herstellung von Schwefelsäure
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Kontaktverfahren
Im Überblick
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Die Herstellung von Schwefelsäure
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Doppelkontaktverfahren:
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren –moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
• Weiterentwicklung des Kontaktverfahrens:Restgas nach der Zwischenabsoption wird nochmalsüber eine Kontaktschicht geleitet
höhere Umsetzung des Schwefeldioxidsv. bis zu 99,7 %
• 1960: Fa. Bayer meldet das Doppelkatalyse‐verfahren zum Patent an
• erste Inbetriebnahme 1964 • Vorteile: rentabler und umweltfreundlicher• ermöglicht (durch SO3‐ Zwischenabsorption)eine entscheidende Erhöhung des SO2‐ Endumsatzes ‐‐‐>Folge: Verringerung der SO2 Emmission
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Die Herstellung von Schwefelsäure
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Doppelkontaktverfahren:
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
Anwendung:
•70% der Produktion wird zur Herstellung von Sulfaten und Düngemittel verwendet
•Im Gemisch mit Salpetersäure können Explosivstoffe hergestellt werden
•Bleiakku der Autobatterie enthält 37%ige Schwefelsäure
•Als Rohstoff in der Waschmittelherstellung
•Trennung von Gold und Silber aus Erzen
•Chlorherstellung
•Katalysator
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Die Herstellung von Schwefelsäure
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Zusammenfassung:
Überblick – Einleitung – Geschichte – alte Herstellungsverfahren – moderne Herstellungsverfahren – Anwendung – Zusammenfassung –Literaturverzeichnis – Fragen/Diskussion
• eine der wichtigsten und meistproduziertesten Chemikalien
• Aktuell fast ausschließliche Produktion über das Doppelkontaktverfahren
• Zurückstufung der Produktion aus Umweltgründen, u.a.:
Bestandteil des sauren Regens ‐> Ursache für das Waldsterben
Acid Mine Drainage (saure Abflüsse) ‐> Toxische Wirkung auf Gewässerlebewesen
Literatur:Chemie: Das Basiswissen der Chemie
Charles E. Mortimer8. Auflage, Thieme
Anorganische ChemieRiedel/Janiak
7. Auflage, de Gruyter
Chemie DudenBasiswissen Schule
Internet:www.wikipedia.de
www.chemgapedia.dehttp://www.bayertechnology.com/produkte/43_6310.php
www.seilnacht.com/Lexikon/H2SO4.htmhttp://de.encarta.msn.com/encyclopedia_761566936/Schwefels%C3%A4ure.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Schwefels%C3%A4urewww.kostenlose‐referate.de/schwefelsaeure‐‐‐eigenschaften‐‐herstellung‐‐
verwendung‐67.htmlhttp://lexikon.meyers.de/meyers/Rauchgasentschwefelung
Quellenangabe:
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Die Herstellung von Schwefelsäure
Anorganische Chemie Hong‐ Dao TranMark Ottens
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