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Schwefelsäureherstellung Wolfering/Warrink 1
Schwefelsäureherstellung
Frederike WolferingAnne Warrink
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Inhalt
Allgemeines Geschichte Herstellungsverfahren Großtechnische Herstellung Zusammenfassung
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Allgemeines zur Schwefelsäure
nach IUPAC Dihydrogensulfat farblose, hygroskopische Flüssigkeit ölig und sehr viskos, früher auch „Vitriolöl“
genannt starke, zweiprotonige Säure
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Vorkommen Schwefelsäure
Schwefelsäure in der Natur selten zu findenin Atmosphäre, gelangt als saurer Regen auf
die Erdoberflächein vulkanischen Quellen (Solfataren)Venus-Atmosphäre
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Vorkommen Schwefel
S8-Ringe (Schwefelblüte)aus u.a. Sizilien, USA und Japan
Verbindungen wie Sulfide(Pyrit FeS2, Kupferkies CuFeS2) und Sulfate
(Bittersalz MgSO4, Baryt BaSo4)wird zur Herstellung von H2SO4 im
Doppelkontaktverfahren benötigtBaryt
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Gewinnung von element. Schwefel
durch Frasch-Verfahren aus unterirdischen Lagerstätten
durch Claus-Prozess aus H2S (Abfallprodukt, bei Steinkohlekoksherstellung, Rauchgasentschwefelung und Erdölentschwefelung)gute Lager- und Transportfähigkeit
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Geschichte bedeutenste Industriechemikalie
Indikator für techn. Entwicklungsstand eines Landes
seit dem 13. Jh. H2SO4-Herstellung aus Vitriolen (lat. vitreus; Glas)
FeSO4 CuSO4
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Geschichte im 17. Jh. gewinnt Schwefelsäureherstellung
an Bedeutung (Rudolph Glauber) 1650 erste industrielle Produktionsstätte in
Deutschland 1840 Justus von Liebig (Düngemittel) Industrielle Entwicklung in England ca. 100 Jahre
später zum Bleichen von TextilienKeine Vitriolvorkommen, Entwicklung des
Bleikammerverfahrens
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Bleikammerverfahren Verbrennung von Schwefel:
S + O2 SO2
Weiteroxidation zu SO3 durch NO2
NO2 + SO2 NO + SO3
Umsetzung durch Hydrolyse zu H2SO
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SO3 + H2O H2SO4
Bleikammern sind beständig gegen aggressive Dämpfe und Schwefelsäure
Rauchgasentwicklung mit großem SO2-Gehalt im Rohgas großes Waldsterben durch sauren Regen
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Kontaktverfahren
Clemens Winkler befasste sich mit der RauchgasentschwefelungEntdeckung der katalytischen Oxidation von
SO2 zu SO3 (Ende 19. Jh.) Weiterentwicklung durch BASF-Chemiker
Rudolf Knietsch1890 großtechnische H2SO4-Herstellung im
Kontaktverfahren
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Kontaktverfahren
Gewinnung von elementarem Schwefel am Beispiel der Erdgasentschwefelung (Claus-Prozess):2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O
2SO2 + 4H2S Bauxit 6S + 4H2O Oder aus Erdöl und Kohle
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Kontaktverfahren in 3 Schritten
1.Element. Schwefel wird verflüssigt und in Zerstäubungsbrennern zu SO2 verbrannt:
S(l) + O2 SO2
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Kontaktverfahren in 3 Schritten2. Oxidation von SO2 zu SO3 mit
Vanadium(V)-oxid:2SO2 + O2 V2O5 2SO3
SO2-Umsatz bei 94 %
Vanadium(V)-oxid ist „Sauerstoff-Überträger“:V2O5 + SO2 V2O4 + SO3
2V2O4 + O2 2V2O5
V2O5
O2
SO2
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Kontaktverfahren in 3 Schritten3. Umsetzung von SO3 zu H2SO4
Zugabe von H2SO4 zum SO3: SO3 + H2SO4 + H2O 2H2SO4
Wasser als reines Lösungsmittel ungeeignet, da SO3 sehr langsam gelöst werden würde
wenn kein H2O mehr vorhanden: SO3 + H2SO4H2S2O7 (Oleum) Verdünnung mit H2O: H2S2O7 + H2O 2H2SO4
SO3
H2SO4
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Überblick
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Großtechnische HerstellungDoppelkontaktverfahren Verbesserung des Kontaktverfahrens nicht absorbiertes SO2 wird wieder auf
Kontaktschicht zurückgeführt SO2 Emission wird deutlich verringert,
SO2-Umsatz bei 99,8 %Verarbeitung rentabler und umweltschonender
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Anwendungsgebiete der Schwefelsäure 70% für Herstellung von Düngemitteln und Sulfaten Bleiakku und Autobatterien enthalten 37%
Schwefelsäure Trennung von Gold und Silber aus Erzen Chlorherstellung Im Gemisch mit Salpetersäure (Nitriersäure) können
Explosivstoffe hergestellt werden Waschmittelherstellung Katalysator und Trockenmittel im Labor
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Zusammenfassung Schwefelsäure ist die bedeutenste
Industriechemikalie Indikator für techn. Entwicklung eines Landes
Produktion fast ausschließlich über Kontakt- Doppelkontaktverfahren
Aus umwelttechnischen Gründen wird die Produktion zurückgefahren Saurer Regen Waldsterben Acid mine drainage (saure Abflüsse)
toxische Wirkung auf Gewässer
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Schwefelsäureproduktion
020406080100120140160180
2001 2002 2003
WeltWesteuropaDeutschland
Mio
. t
Jahr
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Quellen http://www.chemieunterricht.de/dc2/vermisch/vitriol.htm http://www.uni-
siegen.de/fb8/ac/hjd/lehre/ws0809/seminar/braunoehler_schwefel_korr_.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Schwefels%C3%A4ure Die handlungsorientierte Ausbildung für Laborberufe
ISBN: 3-8343-3020-5 http://www.seilnacht.com http://www.mineralienatlas.de/lexikon
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit