무기공업 - 황산제조

Ⅴ. 연실법.

(1). 개요.
연실법은 산화질소를 촉매로 사용하여 SO2, O2, 및 H2O를 기상반응 혹은 기액상 반응을 시켜서 황산을 제조하는 방법이다. 장치의 양식에 따라 연실식, 반탑식, 탑식이 있고 최근에 와서는 탑식이 많이 쓰인다.

(2). 연실법의 반응.

①. 기상간의 반응.
이 반응은 전장치를 통하여 일어난다.
2NO + O2 ↔ 2NO2
2NO2 ↔ N2O4
온도가 낮을 수록 NO의 농도가 클수록 반응속도가 크다.

②. 기상-액상 불균일 반응.

SO2 + H2O ↔ H2SO4
H2SO4 + NO2 → H2SO4NO(Violet acid)
2H2SO4 + 1/2O2(NO2) → 2HOSO2ONO + H2O(NO)
2HOSO2ONO + SO2 + 2H2O ↔ 2H2SO4NO + H2SO4

상기 반응 중에 SO2의 용해도는 황산의 농도가 적을수록 또 산화질소의 용해도는 농도가 클수록 양호하고 상반된다. H2SO4 생성의 최적의 농도는 57.5%로 제시되었으나 실제에 있어서는 69.2-70%가 적당하다고 제안되었다.

③. 액상의 균일반응.
H2SO4NO ↔ H2SO4 + NO
2HOSO2ONO + H2O ↔ H2SO4 + NO + NO2
HOSO2ONO + HNO3 ↔ H2SO4 + 2NO2(N2O4)
Violet acid 로부터 만들어지는 Ntrosyl sulfuric acid는 전체반응을 좌우하는 역할을 한다. Ntrosyl sulfuric acid가 농황산에 용해되어 있을 때는 대단히 안정하나 수분의 함량이 증가하면 안전도가 감소하고 황산농도가 60-70%에서는 SO2의 산화가 잘 일어난다.

(3). Glover 탑.
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