Oleum - Oleum

Oleum fumling i luften

Oleum ( Latin oleum , som betyr olje), eller røykende svovelsyre , er et begrep som refererer til løsninger av forskjellige sammensetninger av svoveltrioksid i svovelsyre , eller noen ganger mer spesifikt til svovelsyre (også kjent som pyrosvovelsyre). Oleum er identifisert med CAS-nummer 8014-95-7 (EC / List nummer: 616-954-1; ECHA InfoCard: 100.116.872 ).

Oleums kan beskrives ved formelen y SO 3 -H 2 O, hvor y er den totale molare massen av svoveltrioksyd innhold. Verdien på y kan varieres for å inkludere forskjellige oljeum. De kan også beskrives ved formelen H 2 SO 4 · x SO 3 hvor x er nå definert som den molare fritt svoveltrioksyd innhold. Oleum blir generelt vurdert i henhold til det frie SO 3- innholdet etter masse. Det kan også uttrykkes som en prosentandel av svovelsyrestyrke; for oleumkonsentrasjoner, ville det være over 100%. For eksempel kan 10% oleum også uttrykkes som H- 2 SO 4 · 0,13611 SO 3 , 1,13611 SO 3 -H 2 O eller 102,25% svovelsyre. Omdannelsen mellom% syre og% oleum er:% syre = 100 + 18/80 ×% oleum

For x = 1 og y = 2 den empiriske formelen H 2 S 2 O 7 for disulfuric (pyro) ble erholdt. Ren disulfurinsyre er et fast stoff ved romtemperatur, smelter ved 36 ° C og brukes sjelden verken i laboratoriet eller i industrielle prosesser.

Produksjon

Oleum produseres i kontaktprosessen , der svovel oksyderes til svoveltrioksid som deretter oppløses i konsentrert svovelsyre. Svovelsyre i seg selv regenereres ved fortynning av en del av oleum.

Den bly kammer Fremgangsmåte for svovelsyrefremstilling ble forlatt dels fordi det ikke kunne produsere svoveltrioksyd eller konsentrert svovelsyre direkte på grunn av korrosjon av blyet, og absorpsjonen av NO 2 gass. Inntil denne prosessen ble foreldet av kontaktprosessen, måtte oleum oppnås gjennom indirekte metoder. Historisk sett kom den største produksjonen av oleum fra destillasjonen av jernsulfater ved Nordhausen , hvorfra det historiske navnet Nordhausen svovelsyre er avledet.

applikasjoner

Svovelsyreproduksjon

Oleum er et viktig mellomprodukt ved fremstilling av svovelsyre på grunn av sin høye entalpi av hydrering . Når SO 3 tilsettes vann, snarere enn å oppløse, har det en tendens til å danne en fin tåke av svovelsyre, som er vanskelig å håndtere. Imidlertid SO 3 tilsatt til konsentrert svovelsyre lett oppløses og danner oleum som deretter kan fortynnes med vann for å produsere ytterligere konsentrert svovelsyre.

Som et mellomprodukt for transport

Oleum er en nyttig form for transport av svovelsyreforbindelser, typisk i jernbanetankvogner, mellom oljeraffinerier (som produserer forskjellige svovelforbindelser som et biprodukt av raffinering) og industrielle forbrukere.

Visse sammensetninger av oleum er faste ved romtemperatur, og er dermed tryggere å sende enn som væske. Fast olje kan omdannes til væske på destinasjonen ved dampoppvarming eller fortynning eller konsentrasjon. Dette krever forsiktighet for å forhindre overoppheting og fordampning av svoveltrioksid. For å trekke den ut av en tankbil, krever den forsiktig oppvarming med damprør inne i tankbilen. Det må utvises stor forsiktighet for å unngå overoppheting, da dette kan øke trykket i tankbilen utover tankens sikkerhetsventilgrense .

I tillegg er oleum mindre etsende for metaller enn svovelsyre, fordi det ikke er gratis vann for å angripe overflater. På grunn av det blir svovelsyre noen ganger konsentrert til olje for rørledninger i anlegget og deretter fortynnet til syre for bruk i industrielle reaksjoner.

I Richmond, California, i 1993, skjedde en betydelig frigjøring på grunn av overoppheting og forårsaket frigjøring av svoveltrioksid som absorberte fuktighet fra atmosfæren, og skapte en tåke av svovelsyrepartikler i mikrometer som dannet helsefare ved innånding. Denne tåken spredte seg over et bredt område.

Organisk kjemiforskning

Oleum er et sterkt reagens, og er svært etsende. En viktig bruk av oleum som reagens er sekundær nitrering av nitrobenzen . Den første nitreringen kan forekomme med salpetersyre i svovelsyre, men dette deaktiverer ringen mot ytterligere elektrofil substitusjon. Et sterkere reagens, oleum, er nødvendig for å introdusere den andre nitrogruppen i den aromatiske ringen.

Eksplosiver produserer

Oleum brukes til fremstilling av mange eksplosiver med det bemerkelsesverdige unntaket nitrocellulose . (I moderne produksjon av nitrocellulose, H 2 SO 4 er konsentrasjonen ofte justeres ved hjelp av oleum). De kjemiske krav for å fremstille sprengstoffer ofte krever vannfrie blandinger inneholdende salpetersyre og svovelsyre . Vanlig kommersiell salpetersyre består av den konstant kokende azeotropen av salpetersyre og vann, og inneholder 68% salpetersyre. Blandinger av vanlig salpetersyre i svovelsyre inneholder derfor betydelige mengder vann og er uegnet for prosesser som de som forekommer ved fremstilling av trinitrotoluen .

Syntesen av RDX og visse andre eksplosiver krever ikke oleum.

Vannfri salpetersyre, referert til som hvitgassende salpetersyre , kan brukes til å fremstille vannfrie nitreringsblandinger , og denne metoden brukes i laboratorieskalaoperasjoner der materialkostnadene ikke er av primær betydning. Gassende salpetersyre er farlig å håndtere og transportere, fordi den er ekstremt etsende og flyktig. For industriell bruk blir slike sterke nitreringsblandinger fremstilt ved å blande oleum med vanlig kommersiell salpetersyre, slik at det frie svoveltrioksidet i oleum forbruker vannet i salpetersyren.

Reaksjoner

Som konsentrert svovelsyre er oleum et så sterkt dehydratiseringsmiddel at hvis det helles på pulverisert glukose , eller praktisk talt hvilket som helst annet sukker , vil det trekke vannelementene ut av sukkeret i en eksoterm reaksjon, og etterlate nesten rent karbon som et fast stoff. Dette karbonet utvides utover, og herder som et fast svart stoff med gassbobler i.

Referanser

  1. ^ Considine, Douglas M., Chemical and Process Technology Encyclopedia , McGraw-Hill, 1974, s. 1070–1.
  2. ^ "Lagertanker" . Svovelsyre på nettet . DKL Engineering.
  3. ^ "Større ulykker ved kjemiske / raffinerier i Contra Costa County" . Contra Costa helsetjenester .
  4. ^ Baskett, RL, Vogt, PJ, Schalk III, Pobanz, BM, "ARAC Dispersion Modelling of the July 26, 1993 Oleum Tank Car Spill in Richmond, California", UCRL-ID-116012, 3. februar 1994
  5. ^ "CASE STUDY - Richmond, California Oleum Release" . EPI-kode . Arkivert fra originalen på 28.08.2013. CS1 maint: uegnet URL ( lenke )
  6. ^ Urbanski, Tadeusz, Chemistry and Technology of Explosives, Pergamon Press, Oxford, 1965, Vol 2, s. 329.
  7. ^ PreChem. Fremstilling av 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (RDX, Cyclonit, Hexogen), http://www.prepchem.com/synthesis-of-rdx/
  8. ^ Urbanski, bind 1, s. 347–349