Производство неорганических кислот. Особенности хранения и использования. Пожарная опасность неорганических кислот

     Дальнейшей  дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.

     Серная  кислота

     

     Структурная формула серной кислоты

     Сырьём  для получения серной кислоты служат сера, сульфиды металлов, сероводород, отходящие газы теплоэлектростанций, сульфаты железа, кальция и др.

     Основные этапы

     Основные  стадии получения серной кислоты:

1. Обжиг сырья с получением SO₂
2. Окисление SO₂ в SO₃
3. Абсорбция SO₃

     В промышленности применяют два метода окисления SO₂ в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов (контактов), и нитрозный — с оксидами азота.

     Ниже  приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе — оксиде ванадия (V).

1. 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂
2. 2SO₂ + O₂ (V₂O₅) → 2SO₃

      
Нитрозный метод получения серной кислоты

1. SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO↑.
2. 2NO+O₂ → 2NO₂

     При реакции SO₃ с водой выделяется огромное количество теплоты и серная кислота начинает закипать с образованием "туманов" SO₃ + H₂O = H₂SO₄ + Q Поэтому SO₃ смешивается с H₂SO₄, образуя раствор SO₃ в 91% H₂SO₄ - олеум

     Получение серной кислоты (т.н. купоросное масло) из железного купороса - термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси

1. 2FeSO₄·7H₂O→Fe₂O₃+SO₂+H₂O+O₂
2. SO₂+H₂O+O₂ ⇆ H₂SO₄

 

     

2. ПРИМЕНЕНИЕ  НЕОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ

     Соляная кислота

     Промышленность

• Применяют в гидрометаллургии и гальванопластике (травление, декапирование), для очистки поверхности металлов при паянии и лужении, для получения хлоридов цинка, марганца, железа и др. металлов. В смеси с ПАВ используется для очистки керамических и металлических изделий (тут необходима ингибированная кислота) от загрязнений и дезинфекции.
• В пищевой промышленности зарегистрирована в качестве регулятора кислотности, пищевой добавки E507. Применяется для изготовления зельтерской (содовой) воды.

     Медицина

• Составная часть желудочного сока; разведенную соляную кислоту ранее назначали внутрь главным образом при заболеваниях, связанных с недостаточной кислотностью желудочного сока.

     Азотная кислота

     

1. производство  азотных и сложных минеральных  удобрений
2. производство нитратов натрия, калия, кальция
3. в гидрометаллургии
4. производство взрывчатых веществ
5. производство серной и фосфорной кислот
6. получение ароматических нитросоединений
7. производство красителей
8. входит в состав ракетного топлива
9. травление и растворение металлов в металлургии
10. травление полупроводниковых материалов

     Для практических целей используют 30-60%-ные  водные растворы азотной кислоты  или 97-99%-ные (концентрированная азотная  кислота).

     Смесь концентрированных азотной и  соляной кислот (соотношение по объему 1:3) называют царской водкой, она растворяет даже благородные металлы. Смесь HNO3 концентрации около 100% и H₂SO₄ концентрации около 96% при их соотношении по объему 9:1 называют меланжем.

     Серная  кислота

1. производство минеральных удобрений
2. электролит в свинцовых аккумуляторах
3. получение различных минеральных кислот и солей, химических волокон, красителей
4. производство дымообразующих и взрывчатых веществ
5. нефтяная, металлообрабатывающая, текстильная, кожевенная промышленности
6. в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор);

 

     В промышленном органическом синтезе  в реакциях

1. дегидратации (получение диэтилового эфира, сложных эфиров)
2. гидратации (этанол из этилена), сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей)
3. алкилирования (получение изооктана, полиэтиленгликоля, капролактама)
4. сульфирования (синтетические моющие средства и промежуточные продукты в производстве красителей)

     Самый крупный потребитель серной кислоты — производство минеральных удобрений. На 1 т P₂O₅ фосфорных удобрений расходуется 2,2-3,4 т серной кислоты, а на 1 т (NH₄)₂SO₄ — 0,75 т серной кислоты. Поэтому сернокислотные заводы стремятся строить в комплексе с заводами по производству минеральных удобрений. 

3. ОСОБЕННОСТИ ХРАНЕНИЯ

     Безопасность  и охрана здоровья

     Везде, где это возможно, агрессивные  кислоты должны заменяться другими, представляющими меньшую опасность; необходимо использовать минимально допустимую для процесса концентрацию. При применении минеральных кислот должны соблюдаться  соответствующие меры безопасности при хранении, транспортировке, утилизации, а также обеспечиваться необходимая  вентиляция, индивидуальные средства защиты и меры первой помощи.

     Хранение. Помещения для хранения кислот должны быть изолированы от других, иметь хорошую вентиляцию и защиту от солнечного света и источников тепла; они должны иметь цементный пол и не содержать материалов, с которыми могла бы вступать в реакцию кислота. Большие склады должны быть окружены ограждениями для сбора кислоты в случае утечки и снабжены средствами нейтрализации. Вне помещения для хранения кислот должны располагаться пожарный гидрант и автономное дыхательное оборудование на случай чрезвычайной ситуации и необходимости проведения спасательных работ. Утечки должны быть немедленно ликвидированы путем промывания струей воды; в случае большой утечки персонал должен покинуть помещение, а затем нейтрализовать кислоту. Электрооборудование должно быть водонепроницаемым и быть стойким к воздействию кислот. Желательно использовать безопасное освещение.

     Емкости необходимо хранить плотно закрытыми, они должны быть четко промаркированы, чтобы было известно их содержимое. Трубы, соединения, уплотнения и клапаны  должны быть сделаны из стойких к  кислотам материалов. Стеклянные или  пластмассовые емкости должны быть надежно защищены от ударов; их необходимо приподнять над полом, чтобы облегчить  промывку в случае утечки. Цилиндрические контейнеры должны храниться на стеллажах  и быть закреплены. Баллоны с газообразными  ангидридами должны храниться в вертикальном положении и иметь колпаки. Пустые и полные емкости предпочтительно хранить раздельно.

     Транспортировка. Кислоты должны подаваться через герметичные системы, чтобы исключить возможность контакта с ними. При транспортировке контейнеров, необходимо использовать соответствующее оборудование, а работы выполняться квалифицированным персоналом. Декантирование должно проводиться только посредством специальных сифонов, насосов, устройств для наклона цилиндрических контейнеров или бутылей и т.д. Цилиндры с безводным ангидридом должны быть снабжены специальными сливными клапанами и штуцерами.

     При смешивании кислот с другими химическими  соединениями или водой, рабочие  должны ясно представлять себе, что  может произойти интенсивная  реакция. Для того, чтобы избежать чрезмерного выделения тепла  и бурной реакции, которая может  вызвать брызги и попадание кислоты  на кожу или в глаза, концентрированная  кислота должна медленно добавляться  в воду, а не наоборот.     

     Вентиляция. Там, где образуются аэрозоли или пары кислот, например при гальваностегии, должна быть обеспечена хорошая вентиляция.

     Индивидуальная  защита. Люди, сталкивающиеся с брызгами минеральных кислот, должны пользоваться кислотоустойчивыми средствами индивидуальной защиты: предохраняющими руки, глаза, лицо, применять фартуки, комбинезоны и защитные костюмы.

     Когда рабочим для обслуживания или  ремонта требуется проникнуть внутрь резервуара, где хранились кислоты, необходимо предварительно очистить резервуар  и принять все меры предосторожности при работе в замкнутых пространствах, приведенные в других разделах данной Энциклопедии.

     Обучение. Все рабочие, имеющие дело с кислотами, должны быть проинструктированы относительно их опасных свойств. Определенные виды работ, например, проводимые в замкнутых пространствах или те, в которых задействовано большое количество кислот, должны производиться двумя работниками, один из которых всегда готов в случае необходимости прийти на помощь другому.

     Санитария. При контакте с неорганическими кислотами первостепенное значение имеет личная гигиена. Работникам требуется обеспечить соответствующие санитарные условия, и им необходимо тщательно мыться по окончании смены.

     Неотложная  помощь. При попадании кислот на кожу или в глаза следует немедленно и обильно промыть проточной водой. Поэтому в помещениях должны быть предусмотрены души, фонтанчики для промывки глаз, ванны или резервуары с водой. Необходимо снять загрязненную одежду и выполнить процедуру обработки кожи. Обычной процедурой является нейтрализация загрязненной кожи 2-3% раствором двууглекислого натрия , 5 % раствором углекислого натрия и 5 % раствором гипосульфита натрия, или 10 % раствором триэтаноламина.

     Людей, вдохнувших пары кислот, необходимо немедленно удалить из загрязненной зоны, обеспечить покой и оказать медицинскую  помощь. При случайном глотании кислоты  необходимо дать нейтрализующее вещество и промыть желудок. Не следует  искусственно вызывать рвоту.