使用碳硫分析仪时,有一个重要的步骤就是催化剂的使用,催化剂在测定时,能起到助熔、调节酸碱等多种作用,我们将在下面为大家介绍的是催化剂SO2转化速度的联系。
工业制造硫酸,是将SO2在O2存在的条件下,快速地转化为SO3,解决的办法就是选择催化剂。催化剂为什么会加快反应速度,主要原因就是它能降低活化能,导致反应速度加快。
经过选择,V2O5在430~600℃有很好的催化活性,它能使活化能降到83.6kJ/mol;另外Cr2O3在500~650℃,Fe2O3在580~700℃也有好的催化活性,都能加快SO2的转化速度。现代工业制硫酸多用V2O5作催化剂。但我们关注的是Cr2O3和Fe2O3,一种是不锈钢燃烧生成物,另一种是钢铁燃烧后的生成物,Cr2O3在580℃附近及Fe2O3在630℃附近,催化剂活性很强,在此温度下SO2的转化率又高,反应速度又快,必然给测硫带来麻烦。这里,有一个奇怪的现象,即电弧炉燃烧定硫时,测定同种碳钢标样,随着分析次数的增加,测定结果偏低。若将除尘管中和炉管中的粉尘去除后,继续测定,结果又可恢复正常。
分析高合金钢时,上述现象更为严重,测定结果更低。此时,发现除尘管中有粉红色的物质出现,经分析,物质中含有Fe2O3和Cr2O3。随着分析次数的增多,Fe2O3和Cr2O3的量也增多,催化作用增强。
工业生产中碳硫仪的作用
催化加速SO2转化为SO3,显然使硫的测定结果偏低。为了避免低温催化转化,办法是:
(1)加稳燃剂,避免Fe2O3进人低温区;
(2)尽可能地缩短SO2通过低温区的时间;
(3)提高炉气温度,防止低温转化;
(4)避免催化剂与SO2接触;
(5)清除管路中灰尘。
这里还必须指出:催化剂只能改变化学反应速度,但它不能改变化学平衡和限度。也就是说,催化剂不能实现热力学上不能发生的反应。因此,我们寻找催化剂时,首先要根据热力学核算该反应在某一条件下是否可能发生,如果不可能发生,花力气去寻找催化剂是徒劳的。对于SO2在O2存在的条件下生成SO3的反应,我们首先用热力学的观点和方法导出了转化方程,计算出在某一温度条件下的转化限度,然后再研究催化剂对这个慢反应的加速作用。