罗柏知道如何建造一个引导室？
公元659-686年，中国唐朝时期，出版了一本道教炼丹术集，取名为《黄帝九鼎沈丹经集》。《惊觉》是中国古代的一种专业书籍，由官员编辑，供皇帝阅读；“九鼎”是国家权力的象征，表示此丹为皇帝专用。这本书收录了东汉末年(公元25-220年)的方士胡岗子(又名胡岗子)，包括炼石取精的方法。所谓“石胆”是指硫酸铜的五水晶体(CuSO4？5H2O)，在我们国家还是叫胆结石，因为它是蓝色的，就像胆结石一样。“炼石胆取精法”是蒸馏胆矾制硫酸。因为五水硫酸铜晶体受热分解，所以生成氧化铜(CuO)、三氧化硫(SO3)和水。溶于水的三氧化硫是硫酸(H2SO4)，用现代化学反应式表示:
CuSO4？5h2so 4-→CuO+SO3+5h2so 3+H2O-→h2so 4这段叙述的原文是这样的:“把土堆当作两个方头炉，相隔两尺，在外面的细泥和里面的泥之间的侧面开一个洞，以便熏干。将铜板放入炉中，使其固定，即密封；石胆在炉中用炭烧，以炭为烟，以物为扇，其精入铜盘。炉中火待寒，约好了，药全是神。”这里的“土”是“土坯”，“细泥”是用细泥封住缝隙，“细熏”是慢慢加热，“烟”是指三氧化硫和蒸汽结合产生的雾状硫酸气体。
也就是说，在公元2世纪左右，中国已经创造了用土室法制造硫酸的方法。
在欧洲，最早关于硫酸生产的记载出现在公元13世纪的天主教牧师、哲学家和自然科学家阿尔伯图斯。在艾尔伯图斯·麦格努斯(1193-1280)的著作中，它是通过蒸馏绿矾获得的。亚氯酸盐是硫酸亚铁(FeSO4？7H2O)，因其颜色为绿色而得名。蒸馏绿矾生产硫酸的化学过程与蒸馏硫酸的过程相同。因此，欧洲人在中世纪把硫酸称为绿矾油。16世纪的德国药剂师valerius Cordus(1515-1544)在他的著作中描述:选择大的蓝色明矾或绿色明矾晶体，放入砂锅中加热，直到晶体变红变成粉末，剩下6磅12磅的晶体。向装有65，438+08盎司(65，438+0盎司= 65，438+0/65，438+06磅，65，438+0磅约为0.453千克)的玻璃容器中通入蒸汽，形成绿矾油(图8-65，438+0)。
16世纪初，欧洲有燃烧硫磺生产硫酸的方法，硫酸也叫硫油。瑞士物理学和博物学教授盖斯纳(1516-1565)在他的作品中讲述了在一个悬挂的玻璃钟罩下面放一个瓷盆，盆中放一个杯子，里面装满了硫磺。硫燃烧后，不断加入硫，生成三氧化硫(SO3)和二氧化硫。
用这种方法生产的硫酸质量很差，因为几乎没有三氧化硫(SO3)产生。
到1736年，英国人约书亚·沃德(1685-171)用另一种方法在英国特威奇纳姆建立了大硫酸厂，开始大规模生产硫酸。
韦德是个庸医。1717年，他因试图进入英国议会而被定罪，逃往法国。1733年，他被赦免，回到英国，在那里制造硝石和瓷器，行医。他认为芒硝在医学上有非凡的功效，所以他想制造它。元明粉是指硫酸钠的十水合物晶体(Na2SO4？10H2O)是17世纪德国化学家glauber于1625年在奥地利维也纳附近的矿泉水中发现的。它曾被用作泻药，人们意识到它可以由盐和硫酸制成。
莫里斯·斯科菲尔德。硫酸的早期。化学，1972，45(9).
韦德制造硫酸是为了制造元明粉。他燃烧硫磺和硝石的混合物来制造硫酸。这种方法首先是由荷兰发明家勒贝尔(1572-1633)发明的。法国药剂师尼古拉·勒梅尔(1645-1715)在1675-1690年间发表的著作中描述了这种方法。韦德可能是在法国逃亡犯罪期间学会了这个方法。
韦德制造硫酸的设备是一个球形广口玻璃瓶，容量为40~50加仑(容量单位，1加仑=4.546升)。操作时，在瓶中放少量水，放一个小粗陶罐，罐上放一个小铁板，放硫磺和硝石的混合物。用烧红的铲子点燃混合物后，用软木塞塞住瓶口。一段时间后，重复该操作，直到产生所需浓度的硫酸。
由于生产中产生的有害烟雾和环境污染，韦德的硫酸制造车间遭到了当地居民的反对，于1740年迁至英格兰北部的里士满，并于1749年获得了英国专利。韦德雇佣了不会说英语的威尔士工人来为他的生产保密。然而，他把这个秘密告诉了他的朋友约翰·佩奇。
韦德的硫酸制造车间使用了约100个球形罐，使当时的硫酸价格降至原价的1/16。
但韦德制造硫酸的设备和操作方法很快被另一位英国人约翰·罗巴克(1718-1794)创造的铅室法所取代。
罗柏是医学博士。1764年当选皇家学会会员(相当于科学院院士)。从65438年到20世纪40年代，他住在英国的工业城市伯明翰。他开办了一家私人诊所，创办了一家铁厂，还经营从珠宝废料中回收金银的生意。1746年，罗柏和他的伙伴加伯特(，1717-1803)在回收金银时需要硫酸溶解杂质。他们从化学课本上了解到，铅可以抵抗硫酸的腐蚀，所以他们用木头做框架，铅板做墙壁。形成每边长6英尺(65，438+0英尺=0.3048米)的立方体铅室。操作时，将硫磺和硝石放入铁勺中，点燃后放入铅室内的铁板中，产生的氧化硫气体被预先喷在铅室内壁上的水吸收，形成硫酸，并不断加入硫磺和硝石。大约每四周取出一次酸，然后放入玻璃容器中加热浓缩。
到1749年，罗柏在苏格兰普雷斯顿潘成立了普雷斯顿潘公司，并建造了更大更铅的房间，雇佣了50名工人，夜以继日地工作，使得硫酸产量从磅到吨，不仅供英国人使用，还出口到欧洲大陆。
罗布还在自己的工厂周围筑起高墙，对生产技术保密，要求每个工人宣誓保密。但在金钱的诱惑下，富裕的化学品制造商塞缪尔·斯基(Samuel Skey)贿赂了一名工人，了解了铅室的结构和操作流程，建立了一个每边长10英尺的立方体铅室。然后，他在伦敦和其他地方，以及法国的一些地方建造铅室。铅室建造得越来越大，数量也越来越多。1805年，英国伯恩特岛的一家硫酸厂有360个铅室，每个铅室的体积为192立方英尺。蒙彼利埃大学教授、富有的化学工业家夏普塔尔(1756-1832)提出，最大的铅室应该是25英尺长，每边15英尺高，但他曾经建造了一个80英尺长、40英尺宽、50英尺高的大型铅室。
意大利西西里岛长期以来一直是硫磺的唯一供应商。1838年，意大利政府实施了公开销售硫磺的法律，因此硫磺价格飙升。硫酸生产厂家采用煅烧含硫化铁的黄铁矿和含硫化铜的黄铜矿的方法代替烧硫磺。
一些制造商正在不断改进他们的生产设备。如果将蒸汽喷入铅室内而不是将水喷在铅室内壁上；单独设置燃烧硫磺或含硫矿物的炉子，不在铅室燃烧。这样，硫酸的生产逐渐由间歇变为连续，硫酸产量大大增加。到1878，欧洲硫酸年产量已达几百万吨。
有一段时间，硫酸生产厂家认为硫酸制造过程中燃烧硫磺时加入硝石的目的是为了产生氧气，二氧化硫作为三氧化硫使用。在1806中，两位法国化学家Charles Bernard de sormes(1777-1862)和Nicolas Clement(1779-1841)观察到，二氧化硫和二氧化氮的混合气体被引入铅室中形成白色晶体，白色晶体用水处理后形成硫酸并重新放出一氧化氮气体。因此，确定二氧化硫在铅室中不是直接被氧气氧化，而是与氮氧化物形成中间产物，整个形成硫酸的过程是一个循环过程。这引起了许多化学家的注意。经过多次研究，证实铅室中的二氧化硫、一氧化氮、氧气和水形成结晶亚硝基磺酸(HOSO2ONO)。亚硝基磺酸与水反应生成硫酸并释放氮氧化物，可由以下化学反应式表示:
2NO+O2-→2 NO 24 NO2+O2+SO2+2H2O-→4 hoso 2 Ono 2 hoso 2 Ono+H2O-→2h2so 4+NO2+NO =由于氮氧化物可以重复使用，因此产生了如何回收这些氮氧化物的问题。法国著名化学家约瑟夫·路易·盖·吕萨克(1778-1850)于1827年提出在铅室后面建立一座塔。塔内填充焦炭，铅室释放的气体从塔底引入，上升时被溶解吸收。而氮的氧化物不能被完全吸收，因为一氧化氮不易溶于硫酸，不发生化学反应，而二氧化氮不易溶于浓硫酸，只能溶于稀硫酸。为了重新释放氮氧化物并将其返回铅室使用，氮氧化物最初用水稀释。这样会稀释生成的硫酸，再浓缩就不经济了。因此，Guy Lussac设计的塔没有被广泛采用。这座塔后来被命名为格鲁萨克塔。
到1859年，一位英国管道工约翰·格鲁夫(1817-1902)提出在燃烧炉和铅室之间设置一个塔，使高温的二氧化硫向上流动，与从格鲁萨克塔顶送来的含氮硫酸相遇，使其中的氮氧化物受热释放，进入铅中。这样，不仅氮氧化物被完全回收，而且吸收在Gelusakta中的氮氧化物被再次释放。这座塔后来被命名为格洛弗塔，并很快被用于实际生产中(图8-3)。一个普通工人完善了一个著名科学家的设计，在硫酸制造领域享有盛誉。
此后，硫酸制造商对铅室进行了一系列改进。铅室不再是立方体，因为立方体会形成拐角，物料可能会在这些拐角处停滞，而且空气的流动速度很慢，微小液滴的气相与液相的反复接触效率很差，所以改造成圆柱形或圆台形，使铅室变形为塔形。
铅室不再是空的，而是堆满了瓷珠。这可以增加反应物的接触表面。
框架不再是木头，而是钢铁，连铅板都换成了钢铁。它们像铅一样耐硫酸腐蚀，由耐酸砖或正长石制成的衬里增强了耐腐蚀性。
这样，铅室法就变成了塔式法，但生产硫酸的化学原理还是一样的。
接触法制造硫酸的原理不同。接触法，即催化法或催化法，始于1831。这一年，英国南部港口城市布里斯托尔的醋商Peregrine Phillips向政府提交了专利申请。该项目是“节省硝石和铅矾室的成本”，它使用铂作为催化剂，用氧气直接将二氧化硫氧化成三氧化硫，然后将三氧化硫溶解在水中形成硫酸。出生在德国并长期居住在英国的化学家鲁道夫·梅塞尔(1848-1920)最早用这种方法制造发烟硫酸，即铅室法得到的浓硫酸吸收三氧化硫制造发烟硫酸。三氧化硫不能直接被水吸收，因为三氧化硫与水合生成硫酸的化学反应是放热的，产生大量的热量使水蒸发，产生的水蒸气与三氧化硫结合形成硫酸的酸雾，影响吸收效果。1875年，硫酸制造商斯奎尔按照刀子乐队的方法建造了一座生产硫酸的工厂。
然而，铂很快受到二氧化硫气体中携带的杂质的影响而失效。1901年，德国化学家Knitt (1854-1906)首次提出净化二氧化硫气体可以使铂在一定时间内保持有效。
但铂价格昂贵且易中毒失效，促使硫酸生产商和化学家寻找廉价有效的催化剂。1914德国发现氧化钒，1926美国采用。当今世界各国广泛采用接触法生产硫酸。
目前，在接触法硫酸生产中，还采用流化床焙烧炉&流化床焙烧炉来焙烧含硫矿石。炉内的矿粉在鼓风中沸腾，反应激烈。焙烧后得到的炉气中二氧化硫含量比机械炉高1.5倍。炉气净化是接触式生产的重要环节。三氧化二砷会使催化剂中毒，必须除去。有许多提纯和提炼的程序。首先用机械静电除尘器除去大部分矿物粉尘，然后用稀硫酸或水洗涤，彻底除去残留的矿物粉尘和气体杂质，最后用除雾器除去酸雾(图8-4)。