Faiga o le Gaosiga o le Sulfuric Acid
O le sulfuric acid (H₂SO₄) o se tasi o vailaʻau faʻapisinisi sili ona tāua i le lalolagi. E masani ona taʻua o le "ivi tua o le alamanuia faʻapisinisi" ona o ona faʻaoga lautele: mai le gaosiga o faʻapalaga phosphate ma le ammonium sulfate, e ala i le faʻagasologa o le suauʻu, faʻamamaina o metala, gaosiga o maa eletise lead-acid, i alamanuia ie ma vailaʻau. O le manaʻoga tele mo le sulfuric acid ua iʻu ai i le atinaʻeina o faiga gaosiga lelei, taugofie, ma e le afaina ai le siosiomaga. I le taimi nei, o le metotia masani e faʻaaogaina i luga o se fua faʻapisinisi o le Contact Process, e sui ai metotia tuai e pei o le Lead Chamber Process.
Aotelega o le Gaosiga o le Sulfuric Acid
I se tulaga lautele, o le gaosiga o le sulfuric acid e ala i le Contact Process e aofia ai ni laasaga autu se tele: (1) le fausiaina o le sulfur dioxide (SO₂), (2) le faamamaina ma le faamagoina o le kesi, (3) le oxidation o le SO₂ i le sulfur trioxide (SO₃) faatasi ai ma se catalyst, (4) le mitiia o le SO₃ i le sulfuric acid e fausia ai le oleum, ma le (5) le fa'avaivaia o le oleum i le sulfuric acid i le maualuga e mana'omia. O laasaga ta'itasi e mana'omia ai le pulea lelei o le vevela, le mamafa, ma le tuufaatasiga o kesi ina ia maua ai le tele o le gaosiga ma fa'aitiitia ai le fa'asa'olotoina o kesi leaga.
1. Fausiaina o le Sulfur Dioxide (SO₂)
O mea mata autū i le gaosiga o le sulfuric acid e mafai ona avea ma elemental sulfur, kasa H₂S mai fale gaosi suauʻu, poʻo minerale sulfide uʻamea (e.g., pyrite FeS₂). O le auala masani o le susunuina o le elemental sulfur i le ea mago:
S(s) + O₂(g) → SO₂(g) + malosi
O lenei tali e exothermic (e fa'asa'oloto ai le vevela). O le vevela e mafua mai ai e masani ona fa'aaogaina e fa'atupu ai le ausa, o lea e masani ona fa'apipi'i ai la'au o le sulfuric acid ma faiga e toe fa'aleleia ai le malosi. Afai o le mea e fa'aaogaina ai o le sulfide ore, e tunu le ore e maua ai le SO₂. Peita'i, o le fa'aaogaina o le elemental sulfur e masani ona maua ai le kesi mama ma fa'afaigofie ai le faiga o le fa'amamāina.
2. Fa'amamāina ma Fa'amagoina o le Kasa
E lē gata o loʻo iai i kasa mu le SO₂ ma le N₂ mai le ea, ae mafai foʻi ona feaveaʻi le efuefu, ausa vai, ma isi mea leaga e pei o le arsenic compounds poʻo catalyst particulates pe afai e afua mai i minerale. O nei mea leaga e matautia auā e mafai ona latou faʻaʻonaina le catalyst i le taimi o le oxidation stage. O le mea lea, e tatau ona faʻagasolo le kasa e ala i se iunite faʻamamāina, mo se faʻataʻitaʻiga:
– Separator afa po'o le electrostatic precipitator e pu'eina ai le pefu/mea manifinifi
– Fufulu e fa'aitiitia ai nisi o mea leaga e mafai ona solo
– Masini fa'amago ('olo fa'amago) e fa'aaogaina ai le sulfuric acid fa'aputu e mitiia ai le ausa o le vai
E taua tele le fa'amagoina o le kesi auā o le iai o le vai e mafai ona fa'atupuina ai le puao 'aisa, fa'alavelave i le fa'agasologa o le mitiia o le SO₃, ma fa'ateleina ai le 'ele i masini.
3. Fa'a'okeseneina o le SO₂ i le SO₃ (La'asaga Autū o le Fa'agasologa o le Feso'ota'iga)
O le la'asaga autū o le Fa'agasologa o le Feso'ota'iga o le fa'a'okeseneina lea o le sulfur dioxide i le sulfur trioxide:
2 SO₂ (g) + O₂ (g) ⇌ 2 SO₃ (g)
O lenei tali e fa'a'ese'ese le vevela ma o se tali paleni. I le teore, o le maualalo o le vevela e lagolagoina ai le fausiaina o le SO₃ (auā o le tali e fa'a'ese'ese le vevela). Peita'i, o le maualalo tele o le vevela e fa'agesegese ai le saoasaoa o le tali. O le mea lea, e filifilia e le alamanuia tulaga sili ona lelei: o le vevela e tusa ma le 400–450°C ma le mamafa e latalata i le mamafa o le ea (pe maualuga atu teisi). Mo le fa'avavevaveina o le tali, e fa'aaogaina se vanadium(V) oxide (V₂O₅) catalyst, e tu'u i totonu o le moega catalyst i totonu o le converter.
E masani ona tele moega o le catalyst i totonu o converters ma se intercooling system. O lenei mea e faʻamautinoa ai o loʻo tumau pea le vevela i totonu o le tulaga sili ona lelei: afai e vevela tele, e toe foʻi le paleni i le SO₂, ae e mafai foʻi ona faʻaitiitia le faʻatinoga o le catalyst i vevela ogaoga.
Mo le faʻaleleia atili o le lelei ma le puleaina o le faʻasaʻolotoina o kasa, e tele fale gaosi oloa faʻaonaponei e faʻaaogaina le polokalame Double Contact Double Absorption (DCDA). I lenei faʻatulagaga, e ui atu le kesi i totonu o se converter, lea e mitiia ai nisi o le SO₃, ona toe faʻafoʻi lea o le kesi i le converter mo nisi faʻamaʻi aʻo leʻi mitiia mulimuli. O le iʻuga, o le maualuga o le liua o le SO₂ ma le maualalo o le faʻasaʻolotoina o kasa.
4. Fa'asusuina o le SO₃ ma le Fausiaina o le Oleum
O le isi laasaga o le pu'eina lea o le SO₃. I le va'aiga muamua, e foliga faigofie lava ona fa'afetaui le SO₃ i le vai:
SO₃ (g) + H₂O (l) → H₂SO₄ (l)
Peita'i, i faiga fa'apisinisi, o le tali sa'o ma le vai e mafua ai se fa'afitauli tele: E vave tele le tali atu o le SO₃ ma maua ai se puao sulfuric acid e faigata ona fa'aputu ma mitiia, ma fa'ateleina ai le leiloa o oloa ma lamatiaga o le fa'asa'olotoina. O le mea lea, e le mitiia le SO₃ e le vai, ae e le sulfuric acid fa'aputu (e masani lava 98%) e fausia ai le oleum (sulfuric acid e sili atu nai lo le SO₃):
SO₃ (g) + H₂SO₄ (l) → H₂S₂O₇ (l)
O le Oleum (H₂S₂O₇) e ta'ua fo'i o le pyrosulfuric acid. O se "foliga teuina" o le SO₃ e faigofie ona taulimaina i totonu o faiga vai. O le mitiia o le SO₃ i totonu o le sulfuric acid fa'aputu e fesoasoani fo'i e puipuia ai le fa'atupuina o le puao 'aisa ma fa'ateleina ai le lelei o le mitiia.
5. Fa'avaivaia o le Oleum i le Sulfuric Acid
O le taimi lava e fausia ai le oleum, o le laasaga mulimuli o le gaosia lea o le sulfuric acid i se tulaga e talafeagai mo le manaoga o le maketi, e pei o le 98% mo le faʻaaogaina lautele o alamanuia poʻo ni tulaga maualalo mo ni faʻaoga faapitoa. E ausia le faʻavaivaia e ala i le faʻaopoopoina o le vai i se auala faʻatonutonuina:
H₂S₂O₇ (l) + H₂O (l) → 2 H₂SO₄ (l)
O lenei fa'avaivaia o se fa'agasologa fa'avevela fo'i, o lea e tatau ai ona fa'atinoina ma le pulea lelei o le vevela ma faiga fa'asao. O se faiga masani mo le saogalemu o le fa'aopoopoina lea o le 'aisa i le vai, ae le o le fa'afeagai, e puipuia ai le pisipisia ona o le vevela fa'afuase'i. I se tulaga fa'apisinisi, o faiga fa'afefiloi ua mamanuina ma masini fa'amālūlū, masini fa'aoso, ma masini e iloa ai le vevela e pulea ai le fa'asa'olotoina o le vevela mai le fa'agasologa.
Saogalemu ma Vaega o le Siosiomaga
O le gaosiga o le sulfuric acid e aofia ai kasa matautia (SO₂, SO₃) e mafai ona mafua ai le itaitagofie o le manava ma mafua ai le timu oona pe a faʻasaʻolotoina i le ea. O le mea lea, e faʻatino e le laʻau:
1. Faiga DCDA ma le iunite mitiia e faʻateleina ai le liua o le SO₂ i le SO₃ ma faʻaitiitia ai le faʻasaʻolotoina o kasa.
2. Fa'aaoga le mea e aveese ai le puao 'ese'ese e pu'eina ai le puao 'ese'ese mai le vaitafe o le kasa a'o le'i fa'asa'olotoina i le 'asu.
3. Mea e tete'e atu i le 'ele (e pei o nisi u'amea, 'apamemea fa'apitoa, po'o ni ufiufi puipui) auā e matuā 'ele'elea le H₂SO₄, aemaise lava i ni fa'aputuga ma ni vevela patino.
4. Mata'ituina pea o kasa fa'asalalau e fa'amautinoa ai o lo'o tausisia tulafono fa'atonutonu le fa'atinoga o le siosiomaga.
E le gata i lea, o le vevela o tali fa'avevela e masani ona fa'aaogaina i faiga e toe fa'aleleia ai le malosi, ma fa'afaigofie ai le fa'agasologa ona fa'aogaina le malosi ma fa'aitiitia ai le tulagavae kaponi.
Fa'ato'a
O faiga fa'aonaponei o le gaosiga o le sulfuric acid e pulea e le Contact Process ona o lona maualuga o le lelei, lelei o le tulaga o oloa, ma le pulea o le kasa e ala i tekinolosi e pei o le DCDA. O la'asaga autu e aofia ai le fa'amumuina o le sulfur e maua ai le SO₂, fa'amamāina ma le fa'amagoina o le kesi, fa'aolaola fa'asolosolo i le SO₃, mitiia o le SO₃ i le sulfuric acid fa'aputu e fausia ai le oleum, ona fa'avaivaia lea o le oleum i le sulfuric acid pe a mana'omia. Faatasi ai ma fa'atonuga fa'agaioiga fa'atonutonuina, mamanu talafeagai o le fale gaosi oloa, ma faiga malolosi o le saogalemu ma le siosiomaga, e mafai e le alamanuia ona gaosia ma le fa'atuatuaina le tele o le sulfuric acid e lagolago ai vaega eseese o le tamaoaiga.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou faia se faʻamatalaga o lenei tusiga faʻatasi ai ma se fausaga faʻaleaʻoaʻoga (faʻatasi ai ma ulutala "faʻatomuaga–auala–iʻuga–talanoaga") pe faʻaopoopo se siata faʻagasolo o le faagasologa e faʻafaigofie ai ona malamalama i ai.
