化工史话 硫酸工业1

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        上期视频介绍了中国化学工业的开端，在清朝末年的洋务运动，随着西方列强的入侵，以及新文化运动的发展，中国的化学工业开始了艰难的发展。上期提到了工业上生产硫酸的方法--铅室法，本期视频我们就来介绍一下硫酸工业早期的发展。

        硫酸是一种重要的基本化工原料,用途非常广泛。主要用于生产化学肥料、合成纤维、涂料、洗涤剂、制冷剂、饲料添加剂等产品，在石油精炼、有色金属冶炼、钢铁、医药、轻工及其他化学工业领域都有广泛的应用。硫酸工业是基础化学工业。由于硫酸在工业生产中重要地位,曾被誉为“工业之母”,世界上也经常把一个国家的硫酸产量作为衡量其工业发展水平的重要指标之一。21世纪初期,我国也跨入了世界硫酸工业大国的行列，2019年我国硫酸产量达到9736.3万吨，占世界硫酸总产量的37.6%，稳居世界第一位。

        下面向大家介绍硫酸的发现及早期制备情况

        在古代中国，硫酸被称为“绿矾油”。 唐高宗时期（公元650~683年），炼丹家狐刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”，即干馏石胆（胆矾，CuSO4.5H2O）而获得硫酸。其反应原理是五水硫酸铜的脱水过程，硫酸铜的脱水主要分为4个阶段，加热至45℃时失去二分子结晶水，加热到110℃时失去四分子结晶水，加热到150℃时失去全部结晶水成为无水物，当加热至650℃的高温时，可分解为黑色氧化铜（CuO）和三氧化硫（SO3），若温度继续升高,三氧化硫（SO3）分解成二氧化硫（SO2）；产生的三氧化硫溶与空气中的水蒸气混合冷凝就形成了硫酸。其实，硫酸的制备主要分为三步，1、产生SO2，2、将SO2转化成SO3，3、吸收SO3成为硫酸，这是所有硫酸工业制法的基本原理。

        而在古代西方，直到公元8世纪，才出现有记载的硫酸制法。阿拉伯炼丹家贾比尔（JabirIbn.Hayyan）提到，用硝石（主要成分为KNO3）与硫酸亚铁（FeSO4）一起隔绝空气加强热（干馏）就可以得到硫酸。10世纪前后，波斯人郝埃弗尔也指出将硫酸亚铁干馏,可以得到一种油状物质即硫酸,残余的固体为氧化铁。12世纪时，德国炼金术士马格勒斯（AlbertusMagnus）称硫酸亚铁为绿矾,并指出蒸馏绿矾可获得绿矾的精华即硫酸（绿矾油）。

        硫酸的成规模制备始于15世纪下半叶,当时的原料就是绿矾石,通过对其加热分解、吸收制取硫酸。这种古老的方法距今已有500多年历史。16-17世纪,有多人研究了硫酸的性质和制备方法,其中,塞拉（AngelusSala）于1613年进行试验,在湿空气中燃烧硫黄制得硫酸,但得率很低。硫黄是单质硫在自然界中形成的矿物，加热单质硫可以使其在空气中燃烧，生成二氧化硫，但由于矿物中存在一些杂质，可能对反应有催化作用，达到反应条件就使得一部分的二氧化硫转化成了三氧化硫（也可能直接产生三氧化硫），进而溶于水产生了硫酸，这可能也是收率较低的原因（以上为我的猜测）。1666年法国药剂师梅里对其进行了改进,在制备过程中加了硝石（KNO3）,发现硫酸的收率明显提高，这项发现使得需要硫酸的制药行业得到了一定的发展。但这时的硫酸制备还以手工业的小作坊为主，并没有成熟的工业制法。

        写着写着，发现前期的内容有点多，为什么加入硝石会明显提升硫酸的收率，还有关于铅室法制硫酸的故事，我们就放在下期内容来讲。下面我们来区分两个概念：“硫黄”（A）和“硫磺”（B）,其中“硫黄”（A）是一种中药名（石硫黄），是自然元素类矿物硫族中自然硫经过炮制以后形成的，外用可以解毒杀虫疗疮；内服可以补火助阳通便。硫黄的炮制方法为：取干净的硫黄块，与豆腐同煮（硫黄与豆腐的比例为1:2），当豆腐呈现黑绿色时取出，漂净，阴干，就可以作为药材入药了。而“硫磺”（B）是单质硫的别名（俗称），单质硫是淡黄色脆性结晶或粉末，有特殊的臭味，不溶于水，微溶于乙醇、乙醚，易溶于二硫化碳。是易燃固体，硫磺主要用于制造染料、农药、火柴、火药、橡胶、人造丝等，生活中经常用作杀虫剂，总结一下，“硫黄”（A）和“硫磺”（B）的关系可以说A是由B经过炮制而来的，大家在使用上要注意区分。

        本期内容到此结束，如果大家喜欢我的视频，还希望大家点赞，投币，收藏，转发，花生讲化工，分享更多化工知识，我们下期再见。