Vraag 11

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$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}, een product dat vrijkomt bij de verwerking van aardolie.

De omzetting van$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}tot zwavel vindt plaats via het claus-proces. In het claus-proces verlopen twee reacties.

$2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}(\mathrm{g})+3 \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 2 \mathrm{SO}_{2}(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})(reactie 1)$2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}(\mathrm{g})+\mathrm{SO}_{2}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons \frac{3}{x} \mathrm{~S}_{x}(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})(reactie 2)

De waarde van$xis 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$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}onvolledig omgezet volgens reactie 1. In R1 verloopt ook al deels reactie 2.

Om het$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}verder om te zetten tot$\mathrm{S}_{x}volgens reactie 2 is een volgende 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$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}naar zwavel te verkrijgen, wordt de zuurstoftoevoer in R1 zodanig geregeld dat de molverhouding$\mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}: \mathrm{O}_{2}bij de invoer in$\mathrm{R} 12: 1is.