ЭСБЕ/Купоросное масло
Купоросное масло (тех.) — Так называют в торговле и технике концентрированную серную кислоту (см.) в 65—66° Б., содержащую от 92 до 98% гидрата Н2SO4 и представляющую бесцветную жидкость, по своей консистенции отчасти напоминающую масло. Название «купоросное масло» (Vitriolöl) сохранилось от того времени, когда его готовили прокаливанием железного купороса FeSO4 или так наз. купоросного камня (Vitriolstein), встречающегося в природе и состоящего, главным образом, из серножелезной соли Fe2(SO4)3. Ныне этим способом добывается лишь дымящая или нордгаузенская серная кислота (см.), а К. масло готовится исключительно с помощью сгущения более слабой серной кислоты, получаемой окислением сернистого газа в свинцовых камерах (см. Камерное производство). Серная кислота — самая дешевая из всех кислот, а потому применение ее так велико, что ее можно без преувеличения считать основой всей современной химической промышленности . Большинство производств, потребляющих серную кислоту, довольствуется той степенью ее концентрации, которая дается камерной (50—53°Б. или 62—67% Н2SO4) или гловеровой кислотой (60—62°Б. или 78—82% Н2SO4, см. Камерное производство). Достаточно указать, что производство суперфосфата и др. искусственных удобрений, вполне удовлетворяющееся камерной кислотой, и производство сульфата и соляной кислоты (иначе говоря, производство содовое, хлорной извести, стеклянное и др.), потребляющее 60° серную кислоту, поглощают в сложности не менее 9/10 всей вообще добычи серной кислоты. Кроме этих также и мн. др. производства  не требуют кислоты более указанной крепости. Тем не менее весьма значительные массы камерной кислоты должны подвергаться сгущению в К. масло, так как оно в большом количестве требуется пироксилиновыми и нитроглицериновыми (динамитными) заводами, для фабрикации пикриновой кислоты, нитробензола и др. нитросоединений, для получения дымящей азотной кислоты, для очистки сурепного масла, керосина, парафина, солярового и др. минеральных масел, для растворения индиго, в производстве ароматических сульфокислот из каменноугольной смолы, для добывания жирных кислот с помощью перегонки, для выделения серебра из меди, для отделения серебра от золота, для сушения воздуха и др. газов (напр., хлора в процессе Дикона), в лабораторной практике и для мн. др. применений. Помимо этого, и для потребителей слабой серной кислоты иногда оказывается выгоднее, ввиду удешевления упаковки и перевозки , уплачивая расходы по сгущению, покупать К. масло и разбавлять его у себя водой до желаемой концентрации, а иногда также и потому, что при сгущении серной кислоты она лишается некоторых примесей, напр. железа, которое оседает в виде сернокислой соли в сгущающих аппаратах и которого бывает особенно много в гловеровой кислоте. Последняя, вообще не отличаясь чистотой, содержит обыкновенно мышьяк (см. Камерное производство) и потому для некоторых применений непригодна.

Сгущение камерной кислоты в К. масло основывается на малой летучести гидрата серной кислоты Н2SO4, который кипит при 338° (Мариньяк), разлагаясь при этом на воду и серный ангидрид, вновь соединяющиеся в Н2SO4 при охлаждении (см. Серная кислота). Благодаря этой малой летучести, при нагревании таких водных растворов серной кислоты, как, напр., камерная кислота (62—67%) и даже более крепких (до 80% Н2SO4), испаряется лишь одна вода, а серная кислота в пары почти не переходит . При этом с увеличением концентрации, вследствие уменьшения упругости водяного пара в растворе, испарение воды происходит при все более и более высокой температуре, и для каждой данной концентрации существует определенная температура, ниже которой не только вода не испаряется серной кислотой, но напротив даже поглощается ею из воздуха. При концентрации выше 80—82% Н2SO4 (61—62° Б.), вместе с парами воды начинает уже в заметных количествах перегоняться и Н2SO4, количество которой в парах при дальнейшей концентрации, вместе с быстрым возвышением температуры кипения постепенно возрастает, и когда, наконец, испаряемая кислота достигнет содержания 98,5—98,7% Н2SO4, то она перегоняется без изменения состава при постоянной темп. 338°. В действительности, на заводах, по причинам, которые выяснятся в дальнейшем изложении, такой крепости К. масла никогда не стремятся достигнуть, доводя ее обыкновенно лишь до 65,5—66° Б. или 92—95% Н2SO4 (что удовлетворяет большинству требований) и только в редких случаях до 97, а еще реже до 98%. Так называемая в торговле 66 градусная или английская серная кислота показывает эту крепость лишь по «эмпирическому» ареометру Боме, устраиваемому таким образом, что 66° ставится на той точке шкалы ареометра, до которой он погружается в «обыкновенном» К. масле, расстояние между этой точкою и нулем (точка погружения в воду) делится на 66 равных частей и деления продолжаются выше 66°; на самом же деле английская серная кислота содержит всего 92—94% Н2SO4, что отвечает 65,5—65,75° рационального ареометра Боме. Первое сгущение камерной кислоты до 60 и не далее 62° Б., помимо Гловеровой башни (см. Камерное производство), производится обыкновенно в свинцовых сосудах. Выше этой крепости испарение серной кислотой воды идет при температурах, значительно превосходящих 150° Ц. и, след., приближающихся уже к температуре, при которой крепкая серная кислота начинает сильно действовать на свинец, превращая его в серносвинцовую соль и сама раскисляясь с выделением сернистого ангидрида, вследствие чего происходит ощутительная потеря серной кислоты, а свинцовые сосуды быстро разрушаются. Поэтому окончательное концентрирование серной кислоты ведется обыкновенно в стеклянных или платиновых сосудах, а в недавнее время стали с успехом применять для этой цели чугунные и фарфоровые, а также особые печи с резервуарами из каменных плит (способ Л. Кесслера, см. ниже).

Сгущение в свинцовых ваннах или чанах до 60—62° Б. не требует очень сильного нагрева, а потому его сравнительно редко производят на специально для этой цели устраиваемых печах, обыкновенно же пользуются остаточным теплом газов из топки, находящейся под платиновым кубом или аппаратом, где происходит окончательное сгущение серной кислоты, либо (в отсутствие Гловеровой башни) помещают ванны над каналами колчеданных печей, утилизируя тепло, развиваемое горением колчедана см. Камерное производство, табл. I, фиг. 9 и 10, r). Возможно также, и на многих германских заводах, напр. на заводе Курциуса в Дуисбурге в действительности практикуется, сгущение до 60° Б. с помощью закрытого пара высокого давления. Сообразно со способом нагрева видоизменяется и устройство свинцовых ванн. При сгущении с помощью тепла топочных газов от платинового аппарата или колчеданных печей нагревание ванн всегда происходит снизу, при сгущении на самостоятельных печах его можно производить и сверху, пуская пламя и накаленные газы из топки непосредственно на поверхность сгущаемой кислоты. Последний способ часто применяется в Англии (особенно прежде до введения Гловеровой башни) и представляет то преимущество, что при нем, благодаря лучшей утилизации тепла, меньше расход топлива, испарение идет быстрее, так как пары постоянно уносятся током газов, дно ванны не подвергается риску прогорания и самая ванна служит дольше, ибо она, как видно из фиг. 1, подвергается нагреву лишь с одной внутренней стороны, и притом через посредство слоя кислоты, в то время как наружная сторона вполне доступна охлаждению воздухом извне. Недостаток этого способа состоит в том, что кислота отчасти загрязняется попадающей в нее копотью и приобретает темную окраску, что собственно не вредит большинству ее применений, но не нравится покупателям, поэтому такая бурая кислота (brown vitriol) обыкновенно потребляется самим заводом, ее вырабатывающим. Фиг. 1 представляет устройство с нагревом ванны сверху в поперечном разрезе, в общем напоминающее отражательную печь, подовая часть которой образована ванною. Последняя выгибается из одного цельного листа свинца толщиной в 6—12 мм., без спаев, и делается шириной около 1,5 м. (шире этого не допускает ширина свинцовой роли) и длиной от 6 до 10 м. при высоте борта около 0,45 м. Для того, чтобы верхние края ванны не оплавлялись от соприкосновения с огнем, кислоту в ней постоянно поддерживают на одном уровне, насколько возможно более заполняя ею ванну. С тою же целью внутри ванны, вдоль всех четырех сторон ее, устраивают из шамотовых плит или другого кислотоупорного материала стенки mm, из которых боковые доходят до свода а, a передняя и задняя лишь незначительно возвышаются над свинцовым краем ванны, который в этих местах прикрывается положенными горизонтально широкими шамотовыми плитами, образующими пороги печи n. Благодаря этому устройству, пламя и газы из топки проходят под сводом а, скользя над поверхностью кислоты и нигде не соприкасаясь со свинцом ванны. Стенки mm снизу имеют выемки, допускающие свободную циркуляцию кислоты. Камерная кислота поступает в ванну у ее передней стенки (той, которая обращена к топке и которая, след., более всего нуждается в охлаждении), а концентрированная вытекает через сифон, берущий кислоту со дна на противоположном конце, где в одном из углов, с целью дать место для сифона, стенка т несколько отступает внутрь ванны. Одна такая ванна в 10 м. длины дает в сутки до 700 пд. кислоты в 60° Б. из камерной крепостью около 53°Б., расходуя (по Боде) угля среднего качества в количестве от 10 до 12%, считая на 60 градусную кислоту.

При сгущении с помощью нагревания снизу вместо одной ванны соединяют от 3 до 6 ванн меньшего размера, что при той же площади дна, хотя и обходится несколько дороже, но зато дает более правильный ход концентрации и удобно в отношении замены разъеденных ванн новыми. Ванны делаются дл. 1,5—2 м., шир. 1—1,5 м., глуб. 0,3—0,4 м. и общей площадью дна в 8—12 кв. м. Они выгибаются каждая из цельного куска свинца в 6—7 мм. толщиной, без спаев, как вышеописанная, и помещаются одна за другой на чугунных плитах, образующих своею совокупностью потолок печного канала; при этом они то ставятся одна несколько ниже другой, спускаясь уступами по направлению к топке (фиг. 2), то все на одном уровне (фиг. 8, см. также Камерное производство, табл. I, фиг. 10). Кислота, поступая с одного конца такой серии ванн и переливаясь из ванны в ванну с помощью сифонов (фиг. 8, также Камерное производство, табл. I, фиг. 10) или носиков (фиг. 2), расположенных зигзагообразно, чтобы удлинить путь кислоты, вытекает сгущенной с другого. В вопросе о том, какое давать направление движению кислоты в ваннах — навстречу огню, т. е. вливать свежую кислоту в ванну, наиболее удаленную от топки, или, наоборот, по направлению огня, т. е. вливать ее в ванну ближайшую к топке, существует разногласие. Первое является обычным и в смысле наилучшего использования тепла топочных газов представляется более рациональным, ибо здесь кислота, по мере сгущения все труднее и труднее отдающая воду, встречает все более и более сильный нагрев, а постепенно охлаждающиеся топочные газы встречают кислоту менее и менее нагретую. Непосредственные опыты Боде показали, что в то время как при таком расположении ванн расход угля составляет 15—16% от получаемой 60 градусной кислоты, при обратном он достигает 20% и более. Тем не менее Лунге высказывается в пользу последнего расположения в виду того, что при нем сильнее всего нагретыми оказываются средние ванны, содержащие кислоту менее крепкую (56—58° Б.), a не последняя, с кислотой наиболее крепкой, вследствие чего все ванны изнашиваются более или менее равномерно и служат в общем дольше. Производительность ванн считают в 400 — кг. 60—62° кислоты на 1 кв. м. дна в сутки при расходе угля в 12—14%. Несравненно выгоднее, разумеется, пользоваться для сгущения камерной кислоты даровым теплом колчеданных печей или от топки платинового аппарата. Особенно удобно (в виду соседства с платиновым аппаратом, где происходит дальнейшее сгущение 60 градусной кислоты) и часто практикуется последнее (фиг. 8). Что касается колчеданных печей, то, в виду случаев порчи и даже разрушения их и остановки оттого всего производства, многие заводчики опасаются прибегать к этому способу сгущения камерной кислоты. Но при рациональном ведении дела и своевременной замене старых ванн новыми, опасения эти не имеют основания; возможность же сгущения этим способом всей вырабатываемой заводом камерной кислоты, с расходом только на свинец и рабочую плату, делает его наивыгоднейшим после Гловеровой башни, а если дело идет о получении чистой кислоты, то его следует поставить даже и на первое место. Ванны никогда не помещаются непосредственно на самых колчеданных печах, чтобы излишне не охлаждать их, а на канале, проходящем поверх печей и служащем отчасти в качестве пылеулавливающей камеры (см. Камерн. произв., табл. II, фиг. 9 и 10). Самое устройство свинцовых ванн здесь, как и при сгущении на печи у платинового аппарата, ничем не отличается от описанного выше. Сгущение закрытым паром высокого давления, предложенное в шестидесятых годах Карлие и с конца семидесятых годов получившее довольно значительное распространение, представляет один из весьма дешевых способов концентрирования камерной кислоты, ибо требует всего 8—10% угля. Кроме того, оно отличается большой чистотой. Ванной здесь служит деревянный, внутри опаянный свинцом ящик с дном в форме очень плоской пирамиды, обращенной вершиной вниз. Ящик имеет форму квадрата или прямоугольника площадью 14—16 кв. м., глубиною у стенок в 0,3 и в центре 0,4—0,6 м. На дно его укладывается свинцовый змеевик в 7 оборотов, имеющий просвет в 3 см. и толщину стенок 7 мм. Пар из паровика, лежащего несколько ниже ящика, с давлением от 21/2 до 3 атм., идет по змеевику от периферии к центру и через другой конец змеевика, прободающего дно ящика в центре, направляется обратно в паровик. Наклон труб позволяет сгущающейся воде стекать по направлению к паровику, а два крана дают возможность, в случае надобности, разобщать его от змеевика. Для защиты рабочих на случай разрыва последнего и могущего произойти от того разбрасывания горячей кислоты, ящик прикрывается досками. В предупреждение подобных случаев змеевик, кроме того, каждогодне заменяется новым, хотя и мог бы служить значительно долее. По достижении требуемой крепости, кислоту перепускают в другой опаянный свинцом ящик, где она охлаждается и в то же время служит для предварительного подогревания идущей по уложенному в нем змеевику свежей камерной кислоты. Вышеуказанных размеров ванна способна дать в сутки до 300 пд. 60-градусной кислоты.

Сгущение (окончательное) до 66° Б. Согласно тому, что сказано было выше относительно летучести гидрата Н2SO4 и действия на свинец крепкой серной кислоты при высокой темп., окончательное сгущение ее ведется в закрытых сосудах, устраиваемых ныне чаще всего из стекла или платины. Стеклянные реторты, исключительно применявшиеся в прежнее время и нагревавшиеся на галерных печах (см. Крепкая водка, фиг. 1 и 2), в настоящее время, благодаря конкуренции платины достигли весьма высокой степени совершенства. Тем не менее их хрупкость, чувствительность к переменам температуры, сравнительно малая производительность и относительно большой расход топлива делают употребление их выгодным лишь при условии значительной дешевизны стекла и угля, как, напр., в некоторых местностях Франции (Монпелье) и особенно в Англии. В последней около 70% всего выпускаемоемого заводами К. масла (английской серной кислоты) добывается в стеклянных ретортах, которые напр. в Ланкашире, в шестидесятых годах, даже почти совершенно вытеснили платину. У нас они также отчасти в ходу на некоторых заводах (напр. на заводе т-ва Ушкова и К0 близ Елабуги). Современные стеклянные реторты устраиваются как с периодическим, так и с непрерывным сгущением серной кислоты. Периодически действующие реторты (фиг. 3) состоят из баллона а тонкого и возможно равномерного стекла, выс. 0,90—0, 95 м. и диам. 0,5—0,58 м., снабженного горлом, в которое свободно входит стеклянный шлем с другим своим (вытянутым) концом, как и шлемы прочих рядом стоящих реторт, вставляющийся в свинцовую трубу k, пробегающую всю длину ретортного здания и отводящую кислый отгон из реторт в соответствующий сборник. Каждая реторта покоится своим дном на плоской чугунной песчаной бане b и прикрывается со стороны топки е для защиты от непосредственного соприкосновения с огнем круглой глиняною огнеупорной пластинкой (на фиг. она не показана). Так как труба k находится в соединении с дымовой трубой, вытягивающей пары из реторт, то шлемы с в них вставляются без замазки и реторты при этом не дымят и даже могут продолжать работать в случае появления на них трещин, если последние образовались вверху и не доходят до уровня кислоты. Отсутствие же замазки важно потому, что шлемы ежедневно должны сниматься для наполнения и опоражнивания реторт. В предупреждение случайного заедания шлема, между ним и горлом реторты вкладывают обыкновенно еще тонкую полоску свинца. Как видно на фиг. 4, представляющей в плане часть левой половины ретортного здания, которая, за исключением устройства для свинцовых ванн АА, вполне симметрична правой, несколько (10—25) реторт а соединяются в одну батарею, причем каждая реторта нагревается отдельной топкой е. Свинцовые трубы ВВ приводят к ретортам нагретую кислоту из ванн АА, где происходит сгущение до 60° Б. Реторты наполняются ею с помощью тонких свинцовых трубок d (фиг. 3), припаянных вертикально к В и рукой рабочего пригибаемых при наполнении к самому горлу реторты. Сгущение от 60° Б. до 66° (правильнее до 65,5°) длится 12 часов, после чего ретортам дают несколько охладиться в течение ночи, а утром, с помощью платинового или свинцового сифона, сняв шлем с, кислоту спускают в охладники и, откуда она уже, по окончательном охлаждении, разливается в бутыли. По спуске кислоты реторты, еще теплые, тотчас же наполняются свежей и тоже теплой кислотой из В. Пол в ретортном помещении (фиг. 3), покатый к средине, имеет 2 желоба, параллельные двум рядам ретортных печей, благодаря чему, в случае поломки какой-либо из реторт, вылившаяся кислота задерживается соответствующим желобом и стекает из него по находящейся под полом трубе g в бак h. Так как реторты лопаются весьма часто от резкого изменения в температуре окружающего воздуха, то в здании, где они помещаются (всегда отдельном от других), температура постоянно поддерживается около 25—30° Ц и входные двери делаются двойными с тем, чтобы при входе в здание внутренняя дверь отворялась не прежде, чем будет заперта наружная. Кислый отгон конденсируется в слабую серную кислоту большей частью в свинцовой трубе k, а остаток паров улавливается в коксовой башенке, помещаемой на пути между k и дымовой трубой. Каждая реторта указанного выше размера дает 9—10 пд. 92—93 процентного К. масла  в сутки, потребляя угля свыше 50%, считая на сгущенную кислоту. Стеклянные реторты для непрерывного сгущения серной кислоты, по Гридлею (фиг. 5), введенного ныне на всех почти американских и многих английских заводах, имеют каждая в верхней части (при b) отверстие, в которое вставляется длинная воронка, а при е тубулус. С помощью этих воронок и тубулусов, а также трубок ff, можно соединить ряд реторт, стоящих одна несколько ниже другой. Тогда подлежащая сгущение 60-градусная кислота, поступая через f и b в самую верхнюю реторту и наполнив ее до уровня d, будет переливаться через е и f в следующую реторту и т. д. и, при нагревании реторт, будет на своем пути постепенно концентрироваться. Из последней реторты сгущенная кислота поступает в платиновый холодильник подобный нижеописываемому, а из него в бутыли. Реторты, стоящие на чугунных песчаных банях, нагреваются или одной общей для всех их угольной топкой, находящейся у самой, нижней из них, где кислота всего крепче, или каждая отдельно с помощью соответственно приспособленных газовых горелок Бунзена, приводящих газовое пламя под песчаные бани, стоящие в этом случае на ножках. Отвод и сгущение кислых паров происходит здесь так же, как и при периодически действующих ретортах. Непрерывное сгущение сравнительно с периодическим дает производительность почти в 31/2 раза большую при том же расходе угля. Применение газа вместо угля увеличивает ее еще более, уменьшая в то же время бой реторт и значительно сокращая число рабочих рук.

Сгущение в платине позволяет доводить с легкостью концентрацию К. масла не только до содержания 94—95% H2SO4, но, при соответственном устройстве аппаратов, даже и до наивысшего предела (97—98% H2SO4); поэтому, а также и по большей производительности, меньшему расходу угля и по отсутствию тех потерь и крайних неприятностей, с которыми сопряжена поломка каждой стеклянной реторты во время работы , оно, с тех пор, как С.-К. Девилль дал способ сплавления платины в больших массах и получения ее в виде сплошного и вполне однородного металла, почти повсюду на материке Европы стало преобладающим, несмотря на дороговизну платины (по нынешним ценам около 900 р. кред. за 1 кг.) и необходимость вследствие того затраты значительного капитала, подлежащего притом амортизации, так как платина, хотя и немного, но все же растворяется в крепкой, нагретой серной кислоте и теряется таким образом безвозвратно . Все вообще платиновые аппараты делаются с расчетом на непрерывное сгущение. Обычная их форма, употребляемая для получения К. масла крепостью в 94—95% H2SO4, представлена на фиг. 6. Это котел или куб емкостью от 180 до 450 литр., способный вмещать от 20 до 50 пд. 60-градусной кислоты, спаянный из листовой платины около 0,5 мм. толщиной и состоящий из двух частей — собственно котла и шлема, плотно скрепленных между собою с помощью фланцев. Куб вмазывается в печь по самые плечи и на такую же высоту наполняется кислотой. Шлем своей вытянутой частью также на фланцах сочленяется с охлаждаемым водой свинцовым приемником и далее змеевиком, где сгущается кислый отгон. Свежая кислота прямо из свинцовых чренов поступает через воронку с гидравлическим запором, впаянную в вершину шлема, в дырчатый желобок о, вытекая из которого и стекая по стенкам куба, равномерно распределяется, благодаря своей относительной легкости, по всей поверхности находящейся в кубе более крепкой кислоты. Сгущенная кислота непрерывно берется со дна куба с помощью платинового сифона t, соединенного с платиновым же холодильником той или другой системы, откуда, пройдя небольшой сосуд, в котором плавает ареометр Боме, поступает прямо в бутыли. На фиг. 7 показано устройство сифона (Бреанта) с холодильником Либиха. Длинное (около 4 м.) колено сифона b внутри муфты холодильника разделяется, для увеличения поверхности охлаждения, на 4 более тонкие трубки и внизу снабжено краном g. Для приведения сифона в действие кран g запирают и наполняют колено b крепкой серной кислотой через воронку s, причем воздух в это время выходит через l, затем, заперев платиновыми пробками s и l, кран g открывают и сифон начинает работать. Короткое колено а внизу запаяно, а кислота поступает в него, во избежание прорыва пара в сифон, через боковые отверстия; ha есть предохранительная трубка Газенклевера, служащая для впускания в сифон воздуха на тот случай, если бы, вследствие недосмотра, прекратился приток кислоты в куб и ему грозило бы полное опоражнивание; при надобности же выпуска всей кислоты из куба эта трубка запирается пробкой i Поплавок I (фиг. 6) показывает высоту стояния кислоты в кубе. Куб нагревается снизу и с боков с помощью находящейся под ним топки, где сжигается уголь или лучше кокс. Пользуясь показаниями упомянутого выше ареометра Боме, крепость вытекающей из сифона кислоты постоянно удерживают на одном и том же уровне, регулируя с помощью кранов ее приток в куб и вытекание из него, а отчасти также уменьшая или усиливая степень жара в топке. Желая повысить крепость усиливают жар в топке или уменьшают как приток кислоты, так и ее вытекание, выдерживая ее, таким образом, в кубе более продолжительное время, и поступают обратно при желании получать более слабую кислоту. Вместо непосредственного измерения крепости вытекающей кислоты, особенно при получении высокоградусного К. масла (см. далее), когда плотности его изменяются весьма незначительно , можно измерять крепость кислого отгона, выпуская его из змеевика в сосуд с ареометром, потому что состав паров, а, след., и крепость отгона, находится в прямой зависимости от концентрации сгущаемой кислоты (см. выше). При обычных концентрациях К. масла крепость этого отгона изменяется от 35 до 45° Б. . Вообще сгущение может быть так урегулировано, что крайние колебания в составе К. масла будут лежать в пределах не более 1%. Что касается производительности кубов, то, смотря по их величине, она может изменяться от 120 до 450 пд. К. масла в 66° Б. в сутки, при расходе угля от 14 до 20% этого количества . Вес средней величины куба с принадлежностями, производительностью на 5 тонн или ок. 300 пд. в сутки, надо считать ок. 45 кг. и след., стоимость, считая платину по 900 р. кр. за 1 кг. , около 40000 р. Затрата столь крупного капитала вместе с значительным расходом платины довольно тяжело отзывается (проценты и амортизация) на цене К. масла; поэтому уже с половины семидесятых годов стали стремиться к возможному уменьшению веса платиновых кубов и к уменьшению в то же время поверхности соприкосновения их с кислотой, делая их более плоскими и давая слою сгущаемой кислоты небольшую высоту, через что, благодаря относительно большей поверхности нагрева и испарения, достигается большая быстрота сгущения (притом при несколько пониженной температуре, а с ней и большая производительность. Таковы круглой формы плоские кубы известной парижской фирмы Демутис, Лемер С0, (фиг. 8) и удлиненный аппарат системы Prentice (фиг. 9 и 10). Эти аппараты помещаются над топкой таким образом, что нагреванию подвергается лишь дно , которое поэтому и делается несколько толще, прочие же части могут быть весьма тонкими и легкими; так, напр., аппарат сист. Prentice (фиг. 9 и 10), длиной в 92 см. и шириной в 46 см. с производительностью 240—800 пд. К. масла в 66° Б. в сутки, весит вместе с принадлежностями не более 25 кг. и по теперешним ценам на платину должен обойтись всего в 22500 р. кред. По причине тонкости слоя кислоты, сифона при этих аппаратах не имеется, а сгущенная кислота просто вытекает по трубке, ведущей в холодильник с противоположной от ее притока стороны. Но до крайнего возможного minimum’a вес платины доведен в аппарате Фора и Кесслера (фиг. 11). Он состоит из платиновой чаши а, которая и предназначается собственно для концентрирования кислоты, и покрывающего ее свинцового колокола gg с двойными стенками, охлаждаемыми циркулирующей между ними водой. Чаша а, устанавливаемая над пламенем топки на чугунном кольце е, по верхнему краю снабжена желобком, поддерживаемым снизу вторым чугунным кольцом f. В этот желобок входит нижний край свинцового колокола и с помощью конденсирующейся и стекающей с его внутренних стенок слабой кислоты образует гидравлический запор. Слабая кислота, по мере накопления, вытекает из желобка по трубке b и направляется в приемник, проходя на своем пути сосуд с ареометром для контроля ее крепости. Сгущенная кислота непрерывно отводится из чаши в холодильник по трубке d, а свежая притекает по трубке, проходящей сквозь отверстие в нижней части колокола и на фиг. не показанной. Свинцовый колокол устанавливается на скрепляющих его снаружи вместе с железным кольцом k железных же стойках i и состоит из двух отдельных частей: цилиндра g и конического колпака q, опирающегося на кольцеобразный желоб, расположенный по верхнему краю цилиндра g. Вода поступает во внутреннее кольцеобразное пространство цилиндра по трубе n, переходит далее по трубе о в колпак q и удаляется через р. Тонкие трубки r и s служат для выпуска воздуха, выделяющегося из воды при ее согревании. Пары, не сгустившиеся на стенках колокола, по трубе и отводятся в конденсатор w, из которого, в виде слабой кислоты, поступают в тот же приемник, где собирается и кислота со стенок колокола. Что касается размеров платиновой чаши а, определяющих производительность аппарата, то для суточной добычи в 5—6 тонн К. масла достаточно чаши около 90 см. диаметром и от 10 до 15 кг. весом. Очень часто для большой производительности (5 и более тонн в сутки) соединяют вместе два аппарата, помещая их один за другим над одной и той же топкой, притом один несколько ниже другого, и заставляя сгущаемую кислоту протекать последовательно обе чаши. Холодильник Фора и Кесслера, представленный в разрезе на фиг. 12 и предназначаемый для охлаждения вытекающей из платиновой чаши концентрированной кислоты, сделан весь из свинца, но устроен притом так, что наиболее горячая кислота нигде не приходит в непосредственное соприкосновение со свинцом. Он состоит из объемистого цилиндрического сосуда H, внутри которого помещается свинцовый цилиндр А. Внутрь последнего вставлен дном сс кверху несколько меньшего диаметра и вполовину меньшей высоты свинцовый цилиндр b и своим верхним, опрокинутым вниз краем спаян с нижним краем цилиндра А. Образующееся таким образом кольцеобразное пространство В составляет продолжение внутреннего пространства цилиндра А, а дно сс цилиндра b составляет одновременно и дно цилиндра А. Сосуд H и открыто сообщающаяся с ним снизу и через отверстия хх, в стенках кольцеобразного пространства B, внутренность цилиндра b наполняются водой, притекающей через трубу р, а внутренность цилиндра А и кольцеобразное пространство В наполняются охлаждаемой кислотой, притекающею по платиновой трубке kt и вытекающей по свинцовой трубке g. На дне cc поставлена фарфоровая чашка d, защищающая его от соприкосновения с горячей струей кислоты из трубки t. По свинцовому змеевику sss… идет быстрый ток холодной воды. Очевидно, что горячая кислота, выходящая из трубки t, тотчас начнет подниматься кверху и, уже несколько охладившись и отчасти смешавшись с находящейся в цилиндре А более холодной кислотой, придет в прикосновение с верхними кольцами змеевика; продолжая охлаждаться здесь и вытесняясь вновь притекающей горячей кислотой к холодной периферии цилиндра А, она от соприкосновения с последней охладится еще более и, опускаясь постепенно в узкое кольцеобразное пространство B, охлаждаемое водой изнутри и снаружи, будет выходить из него через трубку g, притом уже настолько остывшую, что может непосредственно разливаться в бутыли. Подобный холодильник диам. и высотой около 1 м. способен охлаждать до 8 тонн К. масла в сутки. Аппарат Фора и Кесслера по сравнению со всеми прочими является наиболее дешевым, благодаря чему он, главным образом, и пользуется довольно значительным распространением. Кроме того, вследствие меньшей величины поверхности, и растворение платины здесь происходит в меньшей степени, чем в аппаратах, целиком сделанных из нее ; наконец, самые чаши легче чинить  и очищать от образующихся при сгущении кислоты осадков . Неудобство аппарата заключается в его большой сложности, в большом расходе воды для охлаждения свинцового колокола (около 3 куб. м. в час), в скорой порче и затруднительности (а потому и дороговизне) починки последнего , наконец, благодаря этому, невозможности идти в концентрации К. масла далее 94%. Расход угля таков же, как и при других платиновых аппаратах (15—20% от получаемого К. масла).

Для получения К. масла наивысшей концентрации (97—98% H2SO4), недостижимой с помощью вышеописанных кубов и аппаратов при условии непрерывности процесса сгущения , Дельпласом предложен аппарат, изображенный на ф. 13 (вид сбоку) и 14 (вид сверху) и состоящий из двух плоских, продолговатых кубов АА и ВВ. В первый из них АА, поставленный несколько выше второго, поступает при G 60-градусная кислота. Во втором ВВ она сгущается окончательно и течет из него в холодильник. Пары из ВВ направляются в широкую (диам. в 6 см.) платиновую трубу EC, составляющую продолжение шлема С, окруженную более широкой медной трубой и охлаждаемую водой. Здесь они конденсируются и в виде кислоты крепостью в 60—63° Б. (при концентрации в ВВ до 97—98%) снова отводятся с помощью трубки D и воронки H в первый куб АА при G. Это приспособление и составляет главную особенность аппарата Дельпласа. Что касается отгона из АА, крепостью не превышающего 40° Б., и остатка паров из EC, то с ними поступают по-обыкновенному. Вес такого двойного аппарата, изготовляемого лондонской фирмой Джонсон Маттей С0, со всеми добавочными приборами, не превышает 50 кг., производительность же при концентрации до 97—98% составляет около 300 пд., а при 92% (английская серная кислота) около 720 пд. в сутки. В самое последнее время фирма Демутис, Лемер С0 стала изготовлять платиновые аппараты с внутренними перегородками, препятствующими смешению вновь поступающей кислоты с успевшей уже сгуститься и заставляющими ее циркулировать по известному и вполне определенному направлению, как это видно на фиг. 16 и 17. Хотя перегородки чувствительно увеличивают вес аппаратов и, будучи подвержены действию кислоты с обеих сторон, весьма сильно разъедаются ею, тем не менее, как показали сравнительные опыты Шерер-Кестнера, они дают очевидные выгоды. Именно, по этим опытам оказалось, что при том же расходе угля они увеличивают производительность в отношении 1,3:1 и почти в 5 раз уменьшают % Н2SO4, отгоняемого в форме слабой серной кислоты. Подлежащая сгущению кислота (в 60° Б.) всегда вступает в периферическую часть аппарата и вытекает из центральной через посредство трубки, выходящей наружу, прободав последовательно весь ряд внутренних перегородок (фиг. 15, 16 и 17). Для получения К. масла обыкновенной крепости назначается один круглый (фиг. 15 и 16 справа) или один продолговатый аппарат (фиг. 17), или же комбинация из двух, нагреваемых одной общей топкой (фиг. 15 и 16); для получения же 97—98% К. масла с хорошей производительностью каждый из двух аппаратов системы (круглых или продолговатых) должен нагреваться особой топкой. Такая система, весом в 50 кг. (не считая холодильника), может дать в сутки до 600 пд. 97% К. масла. Заканчивая описание платиновых аппаратов , необходимо упомянуть о предложении Гереуса (1891) покрывать внутренность их тонким (0,05—0,2 мм.) слоем золота, которое в 7—10 раз менее платины разъедается серной кислотой. Продолжительные опыты Гереуса в Ганау показали, что такое покрытие золотом, несмотря на чувствительное удорожание через это платиновых аппаратов, представляет несомненные выгоды, особенно при концентрации К. масла до 97—98%, когда растворение в нем платины становится уже весьма значительным (см. выше).

Другие способы сгущения серной кислоты. Сгущение в чугуне. Чугун, особенно те сорта его, в который преобладает углерод, химически соединенный с железом, а не в форме графита, и которые содержат относительно более марганца и менее кремния (Фор), весьма хорошо противостоит действию серной кислоты крепостью в 95% Н2SO4 и выше, притом одинаково как при 100°, так и при температуре ее кипения (Лунге). Кислота в 93—94% и ниже разъедает его уже более значительно. Поэтому сосуды из чугуна менее пригодны для получения обыкновенного К. масла, но могут применяться для дальнейшего его сгущения до 96—98% Н2SO4, тем более, что при таких концентрациях применение платины, вследствие сильного ее разъедания, обходится весьма дорого. В специальном случае сгущения той серной кислоты, которая остается от денитрирования отработавшей кислотной смеси с нитроглицериновых и пироксилиновых заводов и которая, содержа большую, чем обыкновенно, подмесь азотистой кислоты, особенно сильно действует на платину, а также при сгущении гловеровой и вообще менее чистой кислоты, дающей много осадка, чугунные сосуды могут быть весьма полезными. Отработавшую серную кислоту, доведя ее до возможно большей концентрации в свинцовых чренах, сгущают затем до содержания 98% Н2SO4, напр., в большой (ок. 3 м. длиною), плоской, открытой  и нагреваемой снизу чугунной ванне, пуская в то же время на поверхность кислоты струю нагретого воздуха. При спуске сгущенной кислоты значительную часть ее оставляют в ванне, чтобы смешением с нею довести сразу вновь наливаемую кислоту до достаточной степени концентрации. В случае более или менее чистой серной кислоты, удобно, по Шерер-Кестнеру, соединять окончательное сгущение ее в 98% в чугуне с предварительным сгущением до 92—93% в платине , производя последнее в обыкновенном платиновом кубе или аппарате Фора и Кесслера, помещаемых непосредственно перед плоской чугунной чашей (котлом) на одной и той же печи. Так как при сгущении до 98% температура в парах весьма высока и крепость отгона достигает 63° Б., то, вместо скоро разъедаемого в этих условиях свинцового колпака Фора и Кесслера, Шерер-Кестнер покрывает чугунную чашу платиновым шлемом весом ок. 8 кг. Такая система, состоящая из чугунной чаши весом в 230—250 кг. и стоимостью (за границей) около 250 р. кр. и двойного аппарата Фора и Кесслера, при общем весе платины не более 20 кг. (8 кг. шлем на чугунной чаше, 10 кг. — 2 чаши Фора и Кесслера и 2 кг. — соединительные трубки и пр.), способна давать в сутки от 4 до 5 тонн самого крепкого К. масла. При этом чугунная чаша служит около 4 месяцев, а расход платины при концентрации К. масла не менее 96%  составляет, по Газенклеверу, всего 0,15  на тонну.

Сгущение в фарфоровых чашах, предложенное Негрие (1890), производится в особой печи, все внутреннее пространство которой с помощью 8 чугунных поперечных ступенчато-расположенных горизонтальных плит с двумя чашеобразными углублениями на каждой, разделено на верхнюю и нижнюю, вполне обособленные друг от друга половины. Нижняя примыкает к топке и служит нагревающим каналом печи, сообщающимся далее с дымовой трубою; в верхней, стенки которой складываются из особого кварцевого кирпича, а потолок делается чугунный или стеклянный, размещаются попарно на упомянутых выше чугунных, плитах, в углублениях их, 16 фарфоровых полушарообразных чаш диам. в 301/2 см. и глуб. в 131/2 см., снабженных носиками и образующих два параллельных нисходящих ряда, по которым течет сгущаемая кислота, переливаясь из чаши в чашу во встречном по отношению к движению топочных газов направлении. Кислые пары непрерывно вытягиваются из верхнего изолированного пространства и сгущаются подобно тому, как это было указано при стеклянных ретортах. Предварительное сгущение камерной кислоты производится за счет остаточного тепла топочных газов либо в свинцовых ваннах, как обыкновенно, либо тоже в фарфоровых чашах, помещаемых далее за вышеописанными, но уже не внутри печи, а снаружи. Способ Негрие отличается чрезвычайной дешевизной устройства, а главное, благодаря многократному отстаиванию кислоты в продолжение времени сгущения, при переливании ее из чаши в чашу, он позволяет получать совершенно светлое и прозрачное К. масло, даже из наиболее загрязненной гловеровой кислоты, а также дает возможность сгущать серную кислоту с большим содержанием азотной (напр. упоминавшуюся выше отбросную кислоту от операций нитрования), неудобную для сгущения в платиновых сосудах; но он, при невысокой производительности (всего около 1 тонны в сутки), занимает чересчур много места и потому не может удовлетворить требованиям массовой добычи .

Способ Л. Кесслера (1891), основанный на испарении с помощью пускаемой на поверхность кислоты струи накаленных газов из регенеративной печи, дал на практике в Клермон-Ферране столь благоприятные результаты, что широкое распространение его в ближайшем будущем представляется весьма вероятным. Способ осуществляется с помощью аппарата, представленного на фиг. 18 (продольный разрез) и 19 (поперечный разрез по тп) и состоящего из двух главных частей: плоского продолговато-четырехугольного резервуара с, сделанного из кислотоупорных каменных (напр. песчанниковых или др.) плит и одетого снаружи свинцом, и находящейся над ним низкой колонки или рекуператора. Первый служит для сгущения камерной кислоты, притекающей в него из рекуператора; в последнем удерживаются пары кислоты, уносимые из с. Внутри с устроены тонкие продольные стенки е (фиг. 19), не доходящие до дна резервуара с и образующие в нем ряд продольных, закрытых сверху и открытых спереди и снизу, каналов а. Напротив, промежутки d между каналами а спереди закрыты, а сверху открыты. Уровень кислоты в с постоянно удерживается на высоте нижней кромки стенок е. При таком расположении накаленные газы с темп. 300° — 450° Ц., идущие из регенеративной печи и входящие в с по трубе b, направляются сперва по каналам а, затем уже проникают в промежутки d, проходя над самой поверхностью кислоты или даже прорываясь через ее верхние слои и этим обусловливая чрезвычайно быструю передачу своего тепла кислоте и энергичное ее испарение, так что в рекуператор они вступают вполне насыщенными водяным паром и с темп. всего 150°, а кислота вполне концентрированной вытекает при у в холодильник о, охлаждаемый не водой, как обыкновенно, а камерной кислотой. Рекуператор, одетый снаружи свинцом, внутри имеет 5 дырчатых решеток, из которых 3 нижние каменные, а 2 верхние свинцовые. Отверстия решеток снабжены возвышенными рантиками и покрыты фарфоровыми колпачками с выемчатым нижним краем. Рекуператор функционирует совершенно подобно колоннам спиртовых ректификаторов. По трубке х в него поступает предварительно несколько подогретая в холодильнике о камерная кислота, которая распределяется по решеткам, переливаясь вниз через боковые стоки ff, а навстречу ей из с, прорываясь через отверстия решеток и выемки фарфоровых колпачков, стремятся горячие газы, насыщенные парами воды с примесью серной кислоты и паров серного ангидрида. Проходя через рекуператор, газы охлаждаются до 85° и оставляют в нем сполна всю содержащуюся в них серную кислоту, но, будучи уже в с насыщены водяным паром, несмотря на свою все еще довольно высокую температуру, не способны производить здесь значительной концентрации камерной кислоты, а главным образом лишь нагревают ее. Это обстоятельство чрезвычайно важно в том отношении, что оно вполне обеспечивает рекуператор от засорения отверстий в его решетках осадками, образующимися при сгущении всякой кислоты и особенно гловеровой. Из рекуператора газы и водяной пар по трубе h поступают последовательно в 2 ящика, набитые коксом, где оставляют механически увлеченную кислоту, а также пары серного ангидрида, и идут далее в трубу. Небольшое количество кислоты, скопляющееся в ящиках, идет обратно в рекуператор вместе с камерной. Ход всей операции сгущения регулируется на основании показаний термометров r и r′, из которых первый должен показывать температуру в 150°, а второй 85° Ц. Манометр S дает представление о действии тяги. Преимущества этого способа состоят в следующем: сгущение камерной кислоты за один прием без разделения на предварительное сгущение до 60° Б. и затем окончательное до 66° Б.; очень малый, благодаря непосредственной передаче тепла газами испаряемой жидкости, расход топлива (всего 8% получаемого К. масла при протягивании газов с помощью сильной дымовой трубы и 12% при протягивании их с помощью парового инжектора — и это для сгущения от 52° Б. до наивысшей концентрации); отсутствие дорого стоящей платины; возможность сгущения до 98%, притом как чистой, так и загрязненной кислоты; отсутствие слабой кислоты, получаемой обыкновенно в виде отгона; отсутствие расхода воды для сгущения последнего и для охлаждения концентрированной кислоты; чрезвычайная компактность аппарата и, наконец, крайняя простота управления им.

Очищение К. масла. Камерная кислота, сгущением которой получается К. масло, содержит всегда некоторое количество посторонних примесей, попадающих в нее частью из серы и особенно колчедана, служащих для ее добывания, частью из селитры или азотной кислоты, далее из воды, если она вводится в камеры вместо пара и, наконец, из свинцовых стенок и других частей камерного аппарата. Главнейшие из них суть: мышьяк в форме мышьяковой и мышьяковистой кислот, селен, железо, свинец и кислоты азотная и азотистая. Кроме них, камерная кислота очень часто содержит еще следы таллия, цинка, меди, сурьмы, глинозема, извести, щелочей и органических веществ, а иногда сернистый ангидрид и аммиак. При сгущении камерной кислоты все эти примеси переходят и в К. масло, за исключением лишь немногих (железо, напр., почти сполна остается в платиновых или других аппаратах в форме осадка безводного железного купороса). Но так как вообще количество всех подмесей в сумме весьма незначительно (обыкновенно менее 0,2%), а в кислоте, получаемой из свободной серы и не содержащей мышьяка, железа и многих др. примесей, даже совершенно ничтожно и так как, кроме того, для большинства производств, потребляющих К. масло, примеси эти не имеют существенного значения, то обыкновенно подлежащая концентрированию кислота и не подвергается никакой очистке. В тех же случаях, когда К. масло требуется более чистое или когда количество примесей, особенно мышьяка, в камерной кислоте, при получении ее из некоторых сортов колчедана, чересчур велико, ее перед сгущением очищают, обращая, главным образом, внимание на мышьяк, который вообще составляет наиболее вредную примесь и присутствие которого безусловно не может быть допущено в К. масле, применяемом при фабрикации пищевых продуктов (уксусной кислоты, глюкозы, прессованных дрожжей, сахара и др.) и фармацевтических препаратов. С целью сбережения платиновых аппаратов очень часто камерную кислоту очищают также от азотной и азотистой кислот. Что касается свинца, являющегося в форме серно-свинцовой соли, то его в камерной кислоте содержится менее, чем в К. масле, ибо он легче растворяется в концентрированной кислоте и появляется, главным образом, при сгущении до 60° и особенно до 62° Б. в свинцовых ваннах. Выделение его во многих случаях не представляет затруднений, так как он сполна выпадает в осадок уже при простом разбавлении К. масла водой. Из многочисленных способов, предложенных для выделения мышьяка, чаще всего практикуется осаждение его сернистым водородом, по уравн.:

As2O3+ЗН2S=As2S3+ЗН2O. Для этого камерная кислота не должна быть крепче 50° Б., потому что крепкая серная кислота разлагает сернистый водород по уравнению: Н2SO4 + ЗН2S=4H2O+4S, а мышьяк предпочтительнее иметь в форме мышьяковистой кислоты, ибо мышьяковая осаждается слишком медленно. С последней целью камерный процесс ведут так, чтобы получающаяся камерная кислота нисколько не содержала азотной или азотистой кислот, а напротив даже немного пахла бы сернистым газом, тогда, вследствие восстановляющего действия последнего, можно с достаточной уверенностью рассчитывать на отсутствие в ней мышьяковой кислоты. Потребный для осаждения сернистый водород добывается разложением слабой серной кислотой сернистого железа FeS, применяя для этого, напр.,  , в деревянных, опаянных внутри свинцом ящиках, устраиваемых и действующих наподобие обыкновенных сероводородных приборов для лабораторного употребления, состоящих из двух сообщающихся между собой стеклянных сосудов (см. Лаборатория). Самое осаждение производится в башне (фиг. 20 и 21) около 5 м. высотой, устраиваемой из свинца совершенно подобно Гловеровой или Гей-Люссаковой башням (см. Камерное производство), но выполняемой внутри рядами поперечин из листового свинца, согнутого под углом. Нижние края поперечин делаются зубчатыми, чтобы пускаемая в башню сверху из распределителя (см. Камерное производство) камерная кислота не стекала по ним непрерывными струями, а падала вниз отдельными каплями. Сернистый водород поступает в башню снизу, а избыток его вместе с примесью воздуха выходит сверху в трубу, снабженную клапаном, открывающимся лишь под некоторым давлением газа изнутри. Вытекающая из нижней части башни кислота освобождается от выделившегося в виде хлопьев сернистого мышьяка отстаиванием или фильтрованием с отсасыванием через слой песка порошковатого сернистого мышьяка или через асбест в соответственно устраиваемых аппаратах. Указанного размера башня очищает около 15 тонн кислоты в сутки, причем на каждые 5 тонн ее идет 75—100 кг. сернистого железа. Вместе с мышьяком при обработке сернистым водородом осаждаются также сурьма, свинец, медь и селен. Во Франции очищают кислоту от мышьяка сернистым барием BaS. При этом, так как сернистый водород действует здесь в момент своего выделения, осаждение идет с большой легкостью, а вводимый в кислоту барий в ней не остается, осаждаясь в виде BaSO4. При употреблении сернистого натрия Na2S в кислоте остается немного сернонатриевой соли, но она не вредит большинству применений К. масла. Сернистый аммонний, предложенный для очищения Томсоном, одновременно с удалением мышьяка разрушает и окислы азота (см. ниже). Можно также очищать серную кислоту от мышьяка, пропуская в нее при нагревании до 130—1400 хлористоводородный газ; при этом вся мышьяковистая кислота переходит в летучий и кипящий при 134° треххлористый мышьяк AsCl3, который и отгоняется нацело. Таким путем можно освобождать от мышьяка и крепкую кислоту, напр. Гловерову или уже готовое К. масло. От азотистой и азотной кислот серную кислоту лучше всего очищать по Пелузу, прибавляя к ней понемногу во время сгущения в свинцовых ваннах серноаммиачной соли, при чем на тонну серной кислоты считают от 1 до 5 кг. (NH4)2SO4. Реакция состоит во взаимном разложении аммиака и окислов азота на воду и свободный азот по уравнению: N2O3+2NH3=2N2+3Н2O и 3HNO3+5NH3=4N2+9Н2O. Для той же цели могут быть употреблены щавелевая кислота (напр.: N2O3+ ЗС2H2O4=N2+6СО2+ЗН2O), сернистый газ (см. Камерное производство) и нек. др. восстанавливающие вещества.

.

Приложения 
</div>

<div class=innertext>

Примечания 

ЭСБЕ:Технология