硝酸式硫酸製造法（読み）ショウサンシキリュウサンセイゾウホウ

化学辞典 第2版

硝酸式硫酸製造法
ショウサンシキリュウサンセイゾウホウ
nitration process for manufacture of sulfuric acid

窒素酸化物を触媒として二酸化硫黄の空気酸化を行う硫酸製造法．均一触媒反応のため触媒は被毒を受けず，ガス精製は簡単でよいが，接触法に比べて精製する硫酸には不純物が混入して着色している．わが国では接触法によることが多く，全硫酸生産量中，硝酸式によるものはわずかである．18世紀末ごろから行われたのは鉛室式で，その後，効率の低い鉛室のかわりにゲイ-リュサック塔およびグロバー塔の数を増した半塔式，および鉛室を全廃した塔のみによる塔式に改良され，現在では塔式が用いられている．反応の原理は，NO₂によるSO₂の酸化反応，

2SO₂ ＋ 2NO₂ ＋ 2H₂O → 2H₂SO₄ ＋ 2NO

NOの空気酸化反応，

2NO ＋ O₂ → 2NO₂

である．後者が前者に比べていちじるしく遅いので，工業的に大容積の鉛室や反応塔を必要とする．反応機構は次のようなものが妥当であるとされている．気相反応，

2NO ＋ O₂ → 2NO₂，NO ＋ NO₂ → N₂O₃

は，全系の各所で起こる．気液界面反応，

SO₂ ＋ H₂O → H₂SO₃，N₂O₃ ＋ H₂O → 2HNO₂，

4NO₂ ＋ 2H₂O → 2HNO₃ ＋ 2HNO₂

は，いずれもグロバー塔，鉛室または塔で起こる．

　　2H₂SO₄ ＋ N₂O₃ →

2(NO)HSO₄(ニトロシル硫酸) ＋ H₂O　　

は，ゲイ-リュサック塔で起こる．液相反応，

　　H₂SO₃ ＋ 2HNO₂ → H₂SO₄ ＋ 2NO ＋ H₂O，

　　3H₂SO₃ ＋ 2HNO₃ → 3H₂SO₄ ＋ 2NO ＋ H₂O，

　　SO₅NH ＋ H₂O → H₂SO₄ ＋ HNO₂

は，グロバー塔，鉛室で起こる．ばい焼炉からのガスはコットレル集じん機を通り，鉛室式ではグロバー塔→第一～第三鉛室→第一，第二ゲイ-リュサック塔を経て硫酸となるが，第三鉛室で40°Bé(ボーメ度)硫酸である．塔式では除じんガスは3基のグロバー塔と3基のゲイ-リュサック塔を交互に通り，最終的に70％ H₂SO₄となる．効率は20～25 kg H₂SO₄ m^－3 d^－1 で，鉛室法の3～5倍高率である．ベターゼン法は原料SO₂濃度の変動のはげしい精錬廃ガス処理を目的とした塔式，カワカロフ式は塔式をさらに改良したもので，N₂O₃濃度，反応速度，効率を高め，硝酸製造も同時に行える方式である．[別用語参照]接触式硫酸製造法

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」