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Das Kontaktverfahren

Die Schwefelsäure ist in der chemischen Industrie ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung bedeutender Stoffe wie Sulfate, Düngemittel oder Waschmittel. Beim einfachen Kontaktverfahren wird Schwefelsäure in drei Schritten aus Schwefel hergestellt:
 

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I. Schritt:
In einem Verbrennungsofen wird reiner Schwefel mit Luftsauerstoff verbrannt, dabei entsteht in einer Oxidation Schwefeldioxid:
 
       S        +          O2          ------>             SO2    DHR = -297 kJ/mol
Schwefel    +    Sauerstoff     ------>     Schwefeldioxid
 

II. Schritt:
Im Kontaktofen wird das entstandene Schwefeldioxid mit Sauerstoff weiter oxidiert, dabei entsteht Schwefeltrioxid:
 
     2 SO2         +       O2         2 SO3     DHR = - 198 kJ/mol
Schwefeldioxid  +  Sauerstoff    Schwefeltrioxid
 
Nach dem Prinzip von Le Chatelier sinkt mit steigender Temperatur der Anteil an Schwefeltrioxid bei diesem chemischen Gleichgewicht, daher erweist sich eine Arbeitstemperatur von 440°C optimal. Bei zu niedrigen Temperaturen würde auch die Reaktionsgeschwindigkeit abnehmen. Die Reaktion wird auch durch den Einsatz von Katalysatoren wie Vanadiumoxid und durch einen Überschuss an Sauerstoff begünstigt.
 
 
III. Schritt:

       SO3            +       H2O      ------>          H2SO4
Schwefeltrioxid    +    Wasser    ------>    Schwefelsäure

Diese Reaktion findet nur statt, wenn zum Schwefeltrioxid im Zwischenabsorber konzentrierte Schwefelsäure zugegeben wird. Das Schwefeltrioxid bildet mit der konzentrierten Schwefelsäure Oleum (rauchende Schwefelsäure), das mit Wasser zu Schwefelsäure zerfällt. Eine Direkteinleitung des Schwefeltrioxids in Wasser würde zu einer sehr heftigen Reaktion führen.
 
 
Doppelkontakt-Verfahren

Beim Doppelkontaktverfahren wird das nach der Zwischenabsorption verbleibende Restgas nochmals über eine Kontaktschicht geleitet. Dadurch erreicht man eine Umsetzung des Schwefeldioxids von bis zu 99,6%.
 
 

Erzeugung von Schwefeltrioxid aus Pyrit 
 
 
Beim ersten Brenner (links) wird Pyrit zu Schwefeldioxid
geröstet. Am Vanadium(V)-oxid-Katalysator (2. Brenner)
oxidiert das Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid. 
Schwefelsäuresynthese im Modellversuch
 
 
Das Schwefeltrioxid wird durch die Apparatur gesaugt; es löst
sich im Wasser des Reagenzglases links nur wenig, in der
konzentrierten Schwefelsäure im Reagenzglas rechts gut.
 
 Diese Demonstration darf nur im Abzug/in einer Kapelle durchgeführt werden. Film erhältlich auf >DVD
 
 
Weitere Informationen:
 
Schwefeldioxid
Schwefelsäure
 
 
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