5. Физико-химические основы технологического процесса

Плотность серной кислоты и олеума.

Плотность серной кислоты и олеума зависит от величины массовой доли моногидрата и свободного триоксида серы SО₃ (своб) и температуры. Каждому значению массовой доли моно­гидрата серной кислоты и олеума соответствует определенная плотность при данной температуре (табл. 5.1; 5.2).

Вязкость растворов серной кислоты и олеума.

Динамическая вязкость растворов серной кислоты и олеума оказывает существенное влияние на гидравлическое сопротивление при движении их по трубопроводам, на скорость растворения в серной кислоте солей, металлов и других веществ, на скорость процессов теплопередачи при нагревании и охлаждении серной кислоты. Динамическая вязкость водных растворов серной кислоты и олеума зависит от содержания в них H₂SO₄ и SO₃, а также от температуры. С повышением температуры вязкость растворов серной кислоты и олеума уменьшается.

Таблица 5.1.

Плотность растворов серной кислоты

Массовая доля моногидрата (H2SO4), %	Температура, °С
	0	20	40	60	80	100
25	1,1914	1,1783	1,1653	1,1523	1,1388	1,1250
75	1,6888	1,6692	1,6503	1,6322	1,6142	1,5966
100	1,8517	1,8305	1,8107	1,7925	1,7765	1,7606

Таблица 5.2.

Плотность олеума

Доля SO3 (своб), %	Температура, °С
	20	25	45	60	80
19	1,898	1,894	1,875	1,861	1,840
23	1,912	1,908	1,890	1,874	1,852
28	1,928	1,925	1,908	1,889	1,866

Таблица 5.3.

Динамическая вязкость в МПа·с концентрированных растворов серной кислоты

Массовая доля моногидрата (H2SO4),%	Динамическая вязкость в мПа·с при температуре, °С
	0	20	25	50	75	100
25	3,020	1,84	1,596	0,966	0,672	0,43
35	3,954	2,49	2,18	1,332	0,912	0,52
40	4,571	2,91	2,51	1,583	1,084	0,60

Таблица 5.4.

Динамическая вязкость в МПа·с олеума

Массовая доля SO3 (своб) в олеуме,%	Динамическая вязкость в мПа·с при температуре, °С
	25	45	60	80
15	27,9	14,5	9,7	6,3
20	29,8	15,4	10,4	6,6
30	37,6	18,5	12,0	7,4

Теплоемкость растворов серной кислоты и олеума.

С увеличением массовой доли моногидрата в растворах серной кислоты их теплоемкость уменьшается и достигает минимума для безводной серной кислоты. Теплоемкость олеума с повышением массовой доли SО₃ (своб.) увеличивается.

С повышением температуры теплоемкость водных растворов серной кислоты и олеума несколько возрастает.

Таблица 5.5.

Теплоемкость растворов серной кислоты в ккал/кг·град

Массовая доля моногидрата (H2SO4),%	Температура,°С
	20	40	60	80
25	0,808	0,804	0,807	0,795
75	0,460	0,467	0,476	0,493
100	0,335	0,343	0,351	0,359

Таблица 5.6.

Теплоемкость олеума (кДж/кг °С) при 20 °С

Массовая доля SO3 (своб),%	15	20	25	30
Теплоемкость кДж/кг*°С	1,42	1,42	1,43	1,44

Области применения серной кислоты.

Серная кислота - важнейший продукт основной химической промышленности. Наибольшее количество ее расходуется для получения фосфорных и азотных удобрений. Серная кислота используется для получения и других кислот - соляной, плавиковой, фосфорной, уксусной и т.д. Большое количество ее применяется для очистки примесей нефтепродуктов - бензина, керосина, масел и т.д. В машиностроении серную кислоту используют для очистки поверхностей оксидов перед покрытием (никелированием, хромированием и др.). Значительное количество серной кислоты, особенно олеума, потребляется в промышленности органического синтеза, анилиновых красителей, синтетических материалов и волокон.