Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Université Hassan II-Casablanca Faculté des Sciences Aïn Chock Département de C

Université Hassan II-Casablanca Faculté des Sciences Aïn Chock Département de Chimie mini - projet Année Académique 2012-2013 Synthèse Industrielle de l’Acide Sulfurique 2 Table des Matières Introduction …………………………………………………………………………..3 Partie I : Généralités sur l’acide sulfurique …….................................................4 I- Propriétés de l’acide sulfurique …………………………………………………5 1- Propriétés physiques ……………………………………………………….....5 2- propriétés chimiques ………………………………………………………….6 II- Utilisation de l’acide sulfurique…………………………………………………..7 III-Toxicité de l’acide sulfurique ……………………………………………………7 IV- Matière première …………………………………………………………………8 1-soufre ……………………………………………………………………………8 1-1-production du soufre ………………………………………………………9 a-Extraction de soufre à l’état natif …………………………………………10 a-1-Extraction minière traditionnelle……………………………………10 a-2-Procédé Frasch ………………………………………………………10 b- Traitement du gaz naturel et du pétrole (procédé Claus)…………………11 Partie II : Fabrication industrielle de l’acide sulfurique………………………….12 I- Hydratation du trioxyde de soufre…………………………………………………13 II- Procédé de contact…………………………………………………………………13 1- Première étape : fabrication de SO2 …………………………………………..14 2- Deuxième étape : formation de SO3 …………………………………………..14 3- Troisième étape : formation de H2SO4………………………………………..15 III- procédé des chambres de plomb ………………………………………………..16 IV- Recyclage de l’acide sulfurique………………………………………………….17 Conclusion ……………………………………………………………………………19 Bibliographie……………………………………………………………………………20 Annexes…………………………………………………………………………………21 3 Introduction L’acide sulfurique, l’huile de vitriol des alchimistes, de formule H2SO4 est le plus fort des acides simples. Par ses applications, sa production est un indicateur du niveau économique d’un pays. L’acide sulfurique est un produit industriel de première importance, qui trouve de très nombreuses applications : en fait pratiquement tout produit manufacturé a rencontré l’acide sulfurique dans son élaboration. La production annuelle mondiale dépasse les 180 Mt. Elle a progressé de plus de 25 % en Asie au cours des deux dernières décennies, confirmant ainsi son emploi comme indicateur économique. L’acide sulfurique est un diacide, dont la première fonction acide est forte (pKa = -3,0) : seuls quelques acides et combinaisons d’acides fluorés le dépasse en force. Son hydratation dégage beaucoup de chaleur (réaction dite exothermique) : c’est pourquoi on procède en versant l’acide dans l’eau, et non l’inverse. Cette facilité d’hydratation explique son emploi comme agent de dessiccation. L’effet est tel que l’acide sulfurique peut brûler les matières organiques (tissus, sucre, peau !) en ne laissant qu’un résidu carboné, d’où son classement comme produit corrosif. L'acide sulfurique est aujourd'hui essentiellement fabriqué par le procédé dit « de contact », faisant intervenir un catalyseur, mais d'autres procédés sont également mis en œuvre à plus petite échelle. 4 Partie I : Gé né ralité s sur L’ Acide Sulfurique 5 I. Propriétés de l’acide sulfurique : L’acide sulfurique anhydride est disponible mais il est moins utilisé que l’acide sulfurique concentré (H2SO4), celui-ci contient 98% d’acide sulfurique et le reste étant de l’eau. Les principales propriétés physicochimiques de l’acide sulfurique concentré sont : 1. Propriétés physiques : Parmi les propriétés physiques de l’acide sulfurique : • L’acide sulfurique est un diacide, dont la première fonction acide est forte et la seconde et plus faible. H2SO4 H2SO4 - + H+ PKa = - 3 H2SO4 - SO4 2- + H+ PKa = 1, 9 • Il est miscible avec de l’eau (Réaction exothermique) • Il est un liquide visqueux, incolore et inodore • Les principales caractéristiques physiques de l’acide sulfurique : Formule H2SO4 Point de fusion °C 10,31 Point d’ébullition °C 338 La viscosité dynamique 25°C 26,9 Masse molaire g/mol 98,08 Masse volumique g / cm3 1,830 6 • Acide sulfurique forme plusieurs hydrates :  Acide sulfurique (H2SO4),  Acide sulfurique monohydrate (H2SO4,H2O),  Acide sulfurique dihydrate (H2SO4, 2H2O),  Acide sulfurique tétra-hydrate (H2SO4 ,4H2O), 2. Propriétés chimiques : Parmi les propriétés chimiques de l’acide sulfuriques : L’acide sulfurique, en solution aqueuse se dissocie totalement en ions H+ et en ions sulfate SO4 2- Sous l’action de la chaleur à température élevée, il se décompose en trioxyde de soufre et en eau. H2SO4 450°C H2O + SO3 Il réagit avec de nombreuses matières organiques, les carbures, les nitrates …, avec production de grande quantité de chaleur .Parmi les actions sur les substances organiques :  Action sur les carbures éthyléniques : Acide sulfurique absorbe très lentement C2H4 en donnant le sulfate acide d’éthyle : H2SO4 + C2H4 C2H5HSO4  Action sur les corps aromatiques : Avec le benzène, l’acide sulfurique donne un dérivé sulfoné, le benzène sulfoné, c’est une action de substitution, appelée sulfonation : C6H6 + H2SO4 C6H5.SO3H + H2O L’acide sulfurique attaque des principaux métaux avec dégagement d’hydrogène. C’est un produit déshydratant efficace : il fixe l’humidité des composés environnants. 7 II. Utilisation de l’acide sulfurique : L’acide sulfurique occupe la première place parmi l’ensemble de la production des produits chimiques. Les principales utilisations d’acide sulfurique sont :  Préparation de divers acides (acide phosphorique, acide fluorhydrique …..).On les obtient selon les réactions suivantes: CO3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O 3 CaSO4 ,H2O + 2H3PO4 CaF2 + H2SO4 2HF + CaSO4  Dans les batteries au plomb pour les voitures et autre véhicules  Raffinage de pétrole  Préparation des sulfates essentiellement le sulfate de cuivre (CuSO4), le sulfate d’aluminium Al2(SO4)3 .ces résultats sont obtenu selon les réactions : Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O Al2 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2  Fabrication du dioxyde de titane selon le procédé sulfurique.  Pour le séchage et la purification des gaz. III. Toxicité de l’acide sulfurique : L’acide sulfurique a des effets négatives qui sont liés à de nombreux facteurs, notamment la concentration et la duré de l’exposition .Il est fortement irritant ou corrosif pour le tractus respiratoire selon la voie d’exposition, il est aussi corrosif pour la peau et l’œil. 8 En citant quelques informations toxicologiques : En cas de contact avec la peau : Apparition de brûlures graves avec formation d’escarres. En cas de contact avec les yeux : Apparition de lésions de la cornée. En cas de contact avec les métaux usuels s’accompagne d’un dégagement d’hydrogène, ce qui peut provoquer l’incendie et d’explosion. IV. Matière première : 1. Soufre : Le soufre est un élément chimique abondant, inodore et insoluble dans l’eau .Il est connu sous forme de cristaux jaunes et se trouve dans beaucoup de minéraux et même sous forme natif. Soufre natif 9 1.1. Production du soufre : Le soufre est obtenu par plusieurs procédés, le schéma suivant présente les principaux procédés : Extraction minière traditionnelle procédé Frasch combustion Epuration des gaz Raffinage Réduise Procédé de Claus Le soufre à l’état natif pétrole Gaz naturel Soufre élémentaire 10 a. Extraction de soufre à l’état natif : a.1 Extraction minière traditionnelle : Extraction minière traditionnelle est pratiquée notamment en Italie, en Chimie et au Japon .Plusieurs procédés permettre d’extraire le soufre des minerais : Extraction par flottation : consiste à concasser et broyer le minerai, le soufre est ensuite traité par flottation dans une phase organique et purifié par fusion et filtration .la pureté du soufre obtenu par flottation est de l’ordre 90%. Extraction par fusion : elle met à profit la faible viscosité du soufre en dessous de 160 °C, consistait à entasser le minerai dans un four Gill (constitués par une série de cellules remplies de minerai).Le rendement d’extraction du soufre par fusion est de 60%. a.2 Procédé Frasch : Ce procédé consiste à fondre le minerai dans le gisement même en y injectant de l’eau à haute température, puis à renflouer à la surface le soufre fondu par des chasses d’air comprimé. Procédé Frasch 11 b. Traitement du gaz naturel et du pétrole (procédé Claus) : Ce procédé consiste essentiellement en une oxydation ménagé de l’hydrogène sulfuré contenu dans les gaz naturels d’acides provenant de certains gisements acides et les gaz de raffinerie de pétrole par l’air atmosphérique. Le rendement de soufre à été fortement amélioré par divers perfectionnements. Le procédé de Claus consiste en oxydation de H2S selon les réactions suivantes : Réaction consiste en une oxydation partielle (1/3) de H2S, à 1100°C : H2S + 3/2 O2 ———> H2O + SO2 ∆rH°298 = - 518 kJ/mole Réaction d’oxydation catalytique de H2S restant par SO2 formé lors de la première réaction à 110°C et 350 °C, en présence de catalyseur (amine, bauxite …) 2 H2S + SO2 ———> 2 H2O + 3 S ∆rH°298 = - 145, 6 kJ/mole 12 Partie II : Fabrication Industrielle de l’Acide Sulfurique 13 I. Hydratation du trioxyde de soufre : La manière intuitivement la plus simple de produire H2SO4 est de dissoudre SO3 dans H2O, mais cette réaction est tellement exothermique qu'elle n'aboutit, lorsqu'elle est réalisée à grande échelle sans être suffisamment maîtrisée, qu'à produire de la vapeur d'eau et très peu d'acide. La voie humide met en œuvre cette réaction en deux étapes. D'abord, de l'acide sulfurique est produit à l'état gazeux par hydratation du trioxyde de soufre : SO3 + H2O → H2SO4 (g) : ΔH = −101 kJ⋅mol-1 Puis, l'acide est condensé à l'état liquide pour produire de l'acide sulfurique concentré à environ 98 % : H2SO4 (g) → H2SO4 (l) : ΔH = −69 kJ⋅mol-1 Le SO3 utilisé dans cette réaction provient essentiellement de l'oxydation catalytique de SO2 , lequel peut provenir de la simple combustion du soufre dans l'oxygène ou de celle du sulfure d'hydrogène H2S, qui se déroule entièrement à l'état gazeux : 2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 : ΔH = −518 uploads/Industriel/ synthese-de-l-x27-acide-sulfurique.pdf