Vraag 10Zwavelproductie
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Denk na over wat SO2 doet met mens en milieu, los van de chemie van het proces.
- Kijk naar de tekst: die noemt de normen voor uitstoot en de reden om zwavel uit H2S te halen.
- Formuleer in één of twee zinnen een gevolg van SO2 voor de omgeving of de gezondheid.
Hier verliezen leerlingen punten
- Schrijf een echte reden op, bijvoorbeeld een effect op mensen of op het milieu, en niet alleen dat het vervuilend is.
- Geef een gevolg van SO2 en geen eigenschap van de stof, want er wordt naar de reden voor de norm gevraagd.
- Let op dat je het effect beschrijft en niet de manier waarop de stof ontstaat in het proces.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Zwavel is een belangrijke grondstof voor onder andere de productie van zwavelzuur. Vroeger werd zwavel gedolven uit sulfaat-ertsen, maar tegenwoordig wordt vrijwel alle zwavel geproduceerd uit H S , een product 2 dat vrijkomt bij de verwerking van aardolie. De omzetting van H S tot zwavel vindt plaats via het claus-proces. In het 2 claus-proces verlopen twee reacties. 2 H S (g) + 3 O (g) → 2 SO (g) + 2 H O (g) (reactie 1) 2 2 2 2 3 2 H S (g) + SO (g) S (g) + 2 H O (g) (reactie 2) 2 2 x 2 x De waarde van x is hierin alleen afhankelijk van de temperatuur. Op de uitwerkbijlage bij vraag 11 is een deel van een claus-installatie weergegeven. In reactor 1 (R1) wordt H S onvolledig omgezet volgens 2 reactie 1. In R1 verloopt ook al deels reactie 2. Om het H S verder om te zetten tot S volgens reactie 2 is een volgende 2 x reactor (R2) nodig. In R2 verloopt alleen reactie 2. Door het gebruik van een katalysator in R2 kan het evenwicht van reactie 2 zich snel instellen. Om in het totale proces uiteindelijk een hoge omzettingsgraad van H S 2 naar zwavel te verkrijgen, wordt de zuurstoftoevoer in R1 zodanig geregeld dat de molverhouding H S : O bij de invoer in R1 2 : 1 is. 2 2
Een betrekkelijk kleine claus-installatie verwerkt per dag 20 ton H S . 2 Lucht bevat 20,9 volume-% zuurstof.
Reactie 2 blijkt een bijzondere reactie te zijn. Omdat de waarde van x afhangt van de temperatuur, heeft de reactiewarmte van reactie 2 geen constante waarde. Dit wordt veroorzaakt doordat de vormingswarmtes van S en S niet gelijk zijn. De vormingswarmte van S is gelijkgesteld 2 8 8 aan nul. De vormingswarmte van S is +1,28·10 5 J mol –1 . 2
Het verband tussen de omzettingsgraad en de temperatuur in R2 van een claus-installatie is onderzocht bij temperaturen boven 100 °C . In de figuur zijn de resultaten van de metingen weergegeven. De omzettingsgraad is in deze opgave gedefinieerd als het percentage H S dat wordt omgezet tot S . Behalve de omzettingsgraad is in de figuur 2 x ook de gemiddelde waarde van x in S weergegeven. x figuur Uit de figuur kan worden afgeleid of de reactie naar rechts van reactie 2 endotherm of exotherm is in het temperatuurgebied waar x > 6 .
De normen voor de maximale uitstoot van H S en SO zijn bijzonder 2 2 streng. Men streeft met het claus-proces dan ook naar de maximale omzettingsgraad.
Geef een reden dat de norm vereist dat de maximale uitstoot van SO 2 laag is.