Schwefelsäureherstellung

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Julia Lange
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1 Frederike Wolfering Anne Warrink Wolfering/Warrink 1

2 Inhalt Allgemeines Geschichte Herstellungsverfahren Großtechnische Herstellung Zusammenfassung Wolfering/Warrink 2

3 Allgemeines zur Schwefelsäure nach IUPAC Dihydrogensulfat farblose, hygroskopische Flüssigkeit ölig und sehr viskos, früher auch Vitriolöl genannt starke, zweiprotonige Säure Wolfering/Warrink 3

4 Vorkommen Schwefelsäure Schwefelsäure in der Natur selten zu finden in Atmosphäre, gelangt als saurer Regen auf die Erdoberfläche in vulkanischen Quellen (Solfataren) Venus-Atmosphäre Wolfering/Warrink 4

5 Vorkommen Schwefel S8-Ringe (Schwefelblüte) aus u.a. Sizilien, USA und Japan Verbindungen wie Sulfide (Pyrit FeS 2, Kupferkies CuFeS 2 ) und Sulfate (Bittersalz Mg, Baryt BaSo 4 ) wird zur Herstellung von H 2 im Doppelkontaktverfahren benötigt Baryt Wolfering/Warrink 5

6 Gewinnung von element. Schwefel durch Frasch-Verfahren aus unterirdischen Lagerstätten durch Claus-Prozess aus H 2 S (Abfallprodukt, bei Steinkohlekoksherstellung, Rauchgasentschwefelung und Erdölentschwefelung) gute Lager- und Transportfähigkeit Wolfering/Warrink 6

7 Geschichte bedeutenste Industriechemikalie Indikator für techn. Entwicklungsstand eines Landes seit dem 13. Jh. H 2 -Herstellung aus Vitriolen (lat. vitreus; Glas) FeSO4 CuSO4 Wolfering/Warrink 7

8 Geschichte im 17. Jh. gewinnt 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 Textilien Keine Vitriolvorkommen, Entwicklung des Bleikammerverfahrens Wolfering/Warrink 8

9 Bleikammerverfahren Verbrennung von Schwefel: S + O 2 SO 2 Weiteroxidation zu SO 3 durch NO 2 NO 2 + SO 2 NO + SO 3 Umsetzung durch Hydrolyse zu H 2 SO 3 + H 2 O H 2 Bleikammern sind beständig gegen aggressive Dämpfe und Schwefelsäure Rauchgasentwicklung mit großem SO 2 -Gehalt im Rohgas großes Waldsterben durch sauren Regen Wolfering/Warrink 9

10 Kontaktverfahren Clemens Winkler befasste sich mit der Rauchgasentschwefelung Entdeckung der katalytischen Oxidation von SO 2 zu SO 3 (Ende 19. Jh.) Weiterentwicklung durch BASF-Chemiker Rudolf Knietsch 1890 großtechnische H 2 -Herstellung im Kontaktverfahren Wolfering/Warrink 10

11 Kontaktverfahren Gewinnung von elementarem Schwefel am Beispiel der Erdgasentschwefelung (Claus-Prozess): 2H 2 S + 3O 2 2SO 2 + 2H 2 O 2SO 2 + 4H 2 S Bauxit 6S + 4H 2 O Oder aus Erdöl und Kohle Wolfering/Warrink 11

12 Kontaktverfahren in 3 Schritten 1. Element. Schwefel wird verflüssigt und in Zerstäubungsbrennern zu SO 2 verbrannt: S (l) + O 2 SO 2 Wolfering/Warrink 12

13 Kontaktverfahren in 3 Schritten 2. Oxidation von SO 2 zu SO 3 mit Vanadium(V)-oxid: 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 2SO 3 SO 2 O 2 SO 2 -Umsatz bei 94 % Vanadium(V)-oxid ist Sauerstoff-Überträger : V 2 O 5 + SO 2 V 2 O 4 + SO 3 2V 2 O 4 + O 2 2V 2 O 5 V 2 O 5 Wolfering/Warrink 13

14 Kontaktverfahren in 3 Schritten 3. Umsetzung von SO 3 zu H 2 Zugabe von H 2 zum SO 3 : SO 3 + H 2 + H 2 O 2H 2 Wasser als reines Lösungsmittel ungeeignet, da SO3 sehr langsam gelöst werden würde wenn kein H 2 O mehr vorhanden: SO 3 + H 2 H 2 S 2 O 7 (Oleum) Verdünnung mit H 2 O: H 2 S 2 O 7 + H 2 O 2H 2 SO 3 H 2 Wolfering/Warrink 14

15 Überblick Wolfering/Warrink 15

16 Großtechnische Herstellung Doppelkontaktverfahren Verbesserung des Kontaktverfahrens nicht absorbiertes SO 2 wird wieder auf Kontaktschicht zurückgeführt SO 2 Emission wird deutlich verringert, SO 2 -Umsatz bei 99,8 % Verarbeitung rentabler und umweltschonender Wolfering/Warrink 16

17 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 Wolfering/Warrink 17

18 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 Wolfering/Warrink 18

19 Schwefelsäureproduktion Mio. t Jahr Welt Westeuropa Deutschland Wolfering/Warrink 19

20 Quellen schwefel_korr_.pdf Die handlungsorientierte Ausbildung für Laborberufe ISBN: Wolfering/Warrink 20

21 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Wolfering/Warrink 21

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