Reakcję syntezy tlenku siarki(VI) prowadzi się w obecności odpowiedniego katalizatora wanadowego, a jej równanie przedstawia schemat:
2SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g)
Katalizatory mają określoną temperaturę zapłonu, powyżej której można skutecznie prowadzić proces z ich udziałem. Jeśli temperatura katalizatora będzie zbyt niska, to reakcja zostanie zahamowana, dlatego do zainicjowania procesu konieczne jest ogrzanie mieszaniny reagentów. Syntezę tlenku siarki(VI) prowadzi się z zastosowaniem kilku (na przykład czterech) warstw katalizatora. Uzyskana w pierwszej warstwie mieszanina gazów ma bardzo wysoką temperaturę, która jest przyczyną obniżenia wydajności syntezy SO3. Dlatego równowagowa mieszanina gazów kierowana jest do wymiennika ciepła, z którego po ochłodzeniu wprowadza się ją do kolejnej warstwy katalizatora. Procedura taka realizowana jest do momentu, aż mieszanina gazów trafi do ostatniego złoża katalizatora i wymiennika ciepła. Dzięki takiemu rozwiązaniu końcowy stopień przemiany SO2 w SO3 osiąga wartość około 98%.
Rzędowość niektórych reakcji chemicznych wyraża się liczbami innymi niż naturalne. Szybkość procesu utleniania tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) zależy od stężeń dwóch wymienionych reagentów i maleje wraz ze wzrostem stężenia produktu. Reakcja ta jest rzędu pierwszego względem SO2 oraz ma rząd równy –0,5 względem SO3.
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013 oraz P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.
Napisz równanie kinetyczne reakcji syntezy tlenku siarki(VI) oraz określ jej rzędowość.
Równanie kinetyczne:
Rzędowość reakcji:
© dr inż. Rafał Szczypiński, wszelkie prawa zastrzeżone