Для многих производственных процессов (изготовления некоторых пластмасс и взрывчатых веществ, концентрирования азотной кислоты, органического синтеза и др.) требуется концентрированная 90—94% серная кислота. В целях удовлетворения этих нужд промышленности башенную серную кислоту часто концентрируют, обычно до содержания 90—94% H2S04.
Концентрирование проводят в условиях, учитывающих свойства серной кислоты. При нагревании водных растворов серной кислоты сначала из нее испаряется вода, вследствие чего концентрация H2S04 в них будет повышаться. Над кислотой, содержащей примерно 85% H2S04, в газовой фазе будут появляться пары серной кислоты, количество которых при дальнейшем концентрировании раствора будет увеличиваться. При 98,3% содержании H2S04 обе кривые, выражающие состав газовой и жидкой фазы, совпадают; такая кислота, представляющая собой азеотропную смесь, кипит при 338,8° и перегоняется без изменения состава. Более концентрированная кислота при нагревании выделяет пары серной кислоты и ее состав постепенно приближается к составу азеотропной смеси.
Для концентрирования серной кислоты применяют аппараты, называемые концентраторами, в которых нагрев кислоты осуществляется: а) через стенку аппарата и б) при непосредственном соприкосновении топочных газов с концентрируемой кислотой.
В настоящее время наибольшим распространением пользуются концентраторы второго типа, так называемые барабанные концентраторы, в которых горячие газы барботируют через кислоту.
Концентратор (рис. 24) представляет собой стальной барабан 2 длиной около 15 м, разделенный на две части перегородками и футерованный андезитом. Топочные газы с температурой до 750— 800° под давлением в~1000—1500 мм водяного столба направляются в первую камеру концентратора, где происходит окончательное упаривание кислоты. Отсюда газы с температурой К 230° поступают во вторую камеру, где происходит предварительное концентрирование кислоты. Эта кислота по трубе (на рисунке она не показана) поступает в первую камеру на окончательное концентрирование. Таким образом,- в концентраторе осуществляется принцип противотока между газами и кислотой. Газы, отходящие из концентратора, проходят через электрофильтр, где происходит улавливание мельчайших капель серной кислоты; она стекает с осадительных электродов и направляется в камеру предварительного концентрирования.