اسید سولفوریک

یکی دیگر از اسیدهای معدنی و خطرناک، اسید سولفوریک یا همان جوهر گوگرد است.
فرمول شیمیایی آن به شکل H2SO4 بوده که به حالت مایع با ظاهری بی رنگ و بی بو است.
اسید قابلیت انحلال پذیری بالایی در آب دارد و بسیار گرماده می باشد و نباید یکدفعه با هم مخلوط شوند.
میزان pH سولفوریک اسید طبق آزمایش ها برابر 0.5 است که نشان از قدرت بالا دارد.

تاریخچه

• در قرن نهم، زکریای رازی، دانشمند برجسته ایرانی توانست اسید سولفوریک را کشف کرد.
  زکریای رازی بوسیله تقطیر خشک کانی هایی شامل سولفات آهن که زاج سبز و سولفات مس که کات کبود می نامند، آن را بدست آورد.
  گرمای هر کدام از ترکیبات فوق سبب تجزیه و تولید اکسید آهن 2 و یا اکسید مس 2، آب و SO3 می گردد.
  ترکیب H20 و SO3 محلول رقیق اسید سولفوریک را تولید می کرد.
  SO3+H20——-H2SO4
• 9 قرن بعد یعنی در قرن 18، دانشمندی به نام جان گلوبر، اسید سولفوریک را از سوزاندن سولفور و نیترات پتاسیم در مجاورت بخار آب، تولید نمود.
• در سال های بعد، جان روبک جوهر گوگرد را با غلظت 35 الی 40 درصد در ظرف سربی تولید کرد.
• سال 1827 با معرفی ستون های سربی برای بازیافت اکسیدهای نیتروژن بوسیله گیلوساک، گام با ارزشی در تولید اسید برداشته شد.
• برای اولین بار، بهینه سازی صورت گرفته بر روی آن مبتنی بر اضافه کردن هوا محیط به سیستم جهت افزایش بیشتر واکنش بود.
• به این منظور می توان از سیستم پیوسته سوزاندن گوگرد به جای سیستم ناپیوسته استفاده کرد.

• کارهای ابتدایی روی فرآیند مجاورت بوسیله فیلیپس در سال 1831 صورت گرفت.
• در همان دوران، مطالعات روی واکنش بین SO2 و O2 با نسبت های استوکیومتری متمرکز بود.
• 32 سال بعد، دانشمندی به نام جان گلاور، نخستین برج حذف N2 و افزایش غلظت اسید سولفوریک را معرفی کرد.
• ستون های گیلوساک و گلاور، اولین ستون حذف ازت و افزایش خلوص جوهر گوگرد را معرفی کردند.
• این برج ها، قسمت های اصلی سیستم را که امروزه با نام پروسس تولید اسید سولفوریک در اتاق سربی می شناسند را تشکیل خواهد داد.
• در سال 1901 با مطالعات زیاد، پارامترهای اصلی فرآیند واکنش اکسیداسیون کاتالیکی SO2 توسط برند BASF، فرآیند جدید مجاورت بوجود آمد.
• در نتیجه برای اولین بار، کارخانه تولید سولفوریک اسید به روش تماسی توسط BASF در کشور آمریکا به بهره برداری رسید.

تولید اسید سولفوریک

همانطور که مستحضر هستید ماده شیمیایی اسید سولفوریک در صنعت از جایگاه ویژه برخودار است.
به منظور تولید و عرضه آن در کارخانه ها از فرآیند تماسی که شامل موارد زیر است، استفاده می شود:

1. استخراج گوگرد
2. تبدیل گوگرد به SO2
3. تبدیل SO2 به SO3
4. تبدیل SO3 به H2SO4

مرحله اول در معادن و یا پالایشگاه ها حاصل می شود و جزء مراحل تولید اسید محسوب نمی شود.
در پالایشگاه ها، ترکیبات گوگردی همچون H2S می بایست از نفت و گاز جدا شوند.
بعد از جداسازی به واحد تصفیه گوگرد (SRU) فرستاده می شود تا سولفور به شکل جامد زرد رنگ حاصل گردد.
علاوه بر این می توان از تصفیه فلزات، گوگرد را استخراج کرد.
در معادن می توان با سوزاندن مثلا PbS به SO2 دست یافت که بخاطر ناپایداری آن تبدیل به S می کنند.
علاوه بر فلز سرب، سایر فلزات همچون مس، روی، آهن و نیکل را از سنگ معدن سولفیدی، استخراج می کنند.
یک منبع دیگر تولید SO2، استفاده از سوزاندن گاز H2S و یا بازیابی سولفوریک اسید است.
در روش صنعتی تولید H2SO4، ابتدا گوگرد 99 درصد خالص با حرارت دادن غیر مستقیم به شکل مایع می شود.
سولفور در دمای 150 درجه سانتیگراد ماهیت مایع پیدا می کند و می توان با پمپ آن را به کوره انتقال داد.
مقدار دبی گوگرد مذاب انتقال داده شده به کور می بایست مناسب و بررسی شود.
برای بررسی این کار از 2 روش زیر می توان بهره گرفت:

• کنترل مسیر برگشتی به درون حوضچه
• تنظیم سوزن مشعل کوره

[hwgold-dash bcolor=”#fd7″ align=”right” ]با توجه به ظرفیت کوره، برای هر تن H2SO4 غلظت 98 درصد حدود 200 کیلوگرم سولفور وارد می شود.[/hwgold-dash]
دمای گوگرد در کوره بین 950 الی 1000 درجه بوده و SO2 تولید خواهد شد.
اکسیژن از طریق هوای فشرده به صورت اجباری و یا طبیعی وارد خواهد شد.
اما توجه داشته باشید جهت جلوگیری از کاهش دما، ابتدا هوا بوسیله مبدل گرمایی تا رسیدن به دما 150 درجه گرم می شود.
در مرحله سوم از کاتالیزور پنتا اکسید وانادیم جهت تبدیل SO2 به SO3 استفاده می کنند.
این واکنش در درون برج که دارای چهار لایه است، اتفاق می اقتد.
لایه ها 2 به 2 بهم متصل هستند و تنها با یک صفحه فلزی سوراخ دار از همدیگر جدا شده اند.
توجه داشته باشید که مقدار کاتالیزور در 4 لایه متفاوت بوده و مقدار آنها، 20، 7، 3 و 70 درصد می باشد.
بیش ترین مقدار مربوط به لایه چهارم که پائین ترین لایه محسوب می باشد، است.
[highlight-red bcolor=”green” align=”right” ]مجموع کاتالیزور مصرف برای یک تن اسید سولفوریک 98 درصد، 200 کیلوگرم می باشد[/highlight-red]
گاز دی اکسید گوگرد در مرحله اول دمای بالایی دارد و اگر با همان دما وارد برج شود امکان از بین رفتن کاتالیست است.
بنابراین باید دمای آن را با استفاده از مبدل های خنک کننده کاهش دهند تا به 500 درجه برسد.
قطعا هنگام تولید SO2 یکسری ناخالصی ها تولید می شود که باید از آن جدا شوند.
ابتدا باید آنالیز شود این ناخالصی ها چه ترکیباتی هستند تا بهتر بتوان عمل کرد.
طبق آنالیز انجام شده، عنصرهای سرب، آرسنیک و همچنین سیلیس وجود دارند.
به همین دلیل گاز SO2 از صافی سیلیس عبور داده می شود تا ناخالصی ها را جذب نماید.
به این صافی هوای خشک و خنک تزریق می گردد تا اکسیژن افزایش و دما به 450 درجه برسد.
تمام این کارها بخاطر آن است تا واکنش خوبی در برج انجام گیرد و راندمان فرآیند افزایش یابد.
SO3 تولید شده قطعه با خود SO2 ناچیزی دارد و به همین دلیل از لایه های بعدی عبور داده می شود.
بعد از عبور از لایه 4 و تبدیل کامل جهت کاهش دما تا 240 درجه سانتیگراد از مبدیل گرمایی رد می شود.
سپس وارد برج اولئوم و بعد به برج اسید منتقل می گردد.
در برج اسید، گاز تری اکسید گوگرد و سولفوریک اسید در خلاف جهت یکدیگر حرکت می کنند.
به این ترتیب که H2S04 به شکل پاششی از بالای برج به پائین و SO3 از پائین به بالا روانه می شوند.
طی این حرکت SO3 جذب H2SO4 و سولفوریک اسید دودکننده (H2S2O7) که همان اسید سولفوریک با درصد بالا است، تولید می شود.
اسید دود کننده با آب مخلوط تا رقیق و به غلظت 98 درصد برسد و سپس به سمت مخازن ذخیره ارسال می گردد.

کاربرد اسید سولفوریک

از جمله محصولاتی که می توان در بخش صنعت و کشاورزی مصرف کرد، اسید سولفوریک 98 درصد می باشد.
به همین منظور طبق گفته اقتصاددانان و فعالان بازار، میزان مصرف اسید نشانه خوبی برای اقتصاد است.
به طور گسترده می توان از جوهر گوگرد در کارخانه های تولید کود شیمایی، معادن و تصفیه آب مصرف کرد.
آمارها نشان می دهد 60 درصد اسید سولفوریک برای تولید کودهای شیمیایی سولفاته و فسفات مصرف می شود.

1. در صنعت مواد منفجره برای تولید TNT، می توان H2SO4 را با HNO3 واکنش تا یون نیترونیوم ایجاد شود.
2. صنایع معدنی و فلزی جهت استخراج فلزات کس، روی و سرب
3. استخراج اورانیوم و وانادیوم
4. صنایع آهن و فولاد
5. تولید نمک سولفات
6. تصفیه روغن های موتور
7. تصفیه آب و پساب
8. صنعت چرم سازی
9. صنعت لاستیک سازی
10. صنعت نساجی
11. صنایع شوینده
12. خالص سازی مواد شیمیایی
13. دام و طیور
14. لوله فاضلاب و شستشو کاشی
15. صنعت کاغذ (خمیر مایع)
16. تولید کلر
17. تنظیم pH خاک کشاورزی
18. تولید انواع کودهای شیمیایی

چه کودهایی می توان تولید کرد؟

از آنجایی که جمعیت جهان افزایش می یابد، نیاز به محصولات کشاورزی بیشتر حس می شود.
لذا باید از زمین های کشاورزی بهترین راندمان را گرفت تا محصولات کشاورزی همیشه در دسترس باشند.
به این منظور می توان از کودهای شیمیایی، حیوانی و طبیعی بهره مند شد.
با توجه به اینکه کودهای شیمیایی ظرفیت بالا و همیشه در دسترس هستند، مصرف بالایی خواهند داشت.
به این منظور می توان از اسید سولفوریک برای تولید کودهای شیمیایی زیر استفاده کرد:

1. اسید فسفریکیکی از کودهای شیمیایی، کودهای فسفاته بوده که از اسید فسفریک حاصل می شوند.
   خود اسید فسفریک را می توان از سولفوریک اسید به روش مرطوب تولید کرد.
   پتروشیمی رازی همچنین فرآیندی را طی و خود تولید کننده اسید سولفوریک، فسفریک و کود شیمیایی است.
2. کود سولفات آمونیوماز واکنش بین NH3 و H2SO4 حاصل می گردد و پتروشیمی ارومیه، تولید کننده آن محسوب می شود.

لیست کارخانجات اسید سولفوریک

در ایران با توجه به منابع و صنایع مختلف، وجود کارخانه های تولید کننده اسید سولفوریک اهمیت ویژه ای دارد.
این کارخانه ها در چندین استان کشور پخش هستند تا محموله در زمان کوتاه بدست خریداران می رسد.
در زیر استان هایی که تولید کننده جوهر گوگرد هستند را می بینید که عبارتند از:

1. پتروشیمی رازی خوزستان
2. پتروشیمی ارومیه
3. مس سرچشمه در کرمان
4. تعاونی 2451 در ایلام
5. کود و سم بافق یزد
6. شرکت ذوب روی بافق یزد
7. اسید سازان یزد
8. همدان
9. کلر شیمی پارس سمنان
10. کهن کاوان سمنان
11. زرین مهد شیمی سمنان
12. سلفچگان قم
13. قزوین
14. تهران

چالش ها و فرصت های بازار ایران و جهان

میزان عرضه و تقاضا اسید سولفوریک در جهت در حدود 243 میلیون تن که بستگی به مصرف کنندگان دارد.
یعنی این مقدار در طول سال می تواند کاهش و یا افزایش پیدا کند که باید بررسی شود.
پیش بینی شد که از سال 2013 تا 2018 رشد تولید آن به میزان 4.5 درصد در سال باشد.
در منطقه آسیا و آفریقا، بیش ترین میزان رشد تولید اسید سولفوریک از گازهای خروجی واحدهای ذوب را به خود اختصاص می دهد.
این کار باعث خواهد شد تا میزان آلودگی هوا به خوبی کاهش یابد و برای تولید کنندگان بصرفه است.
با توجه به موضوعات، کشور ایران به عنوان تولید کننده باید از این فرصت استفاده کند.

کشورهای صادر کننده اسید سولفوریک

با توجه به کاربردهای جوهر گوگرد، صادرات اسید سولفوریک برای تولید کنندگان هر کشور اهمیت زیادی دارد.
در زیر لیست کشورهای صادر کننده اسید می باشد که عبارتند از:

• آمریکا
• کره جنوبی
• کانادا
• چین
• ژاپن
• فیلیپین
• مالزی
• آلمان
• اسپانیا
• لوکزامبورگ
• بلغارستان
• ایتالیا

کشور ایران می تواند این محصول را به صورت گالن و مخزن به کشورهای همسایه، صادرات کند.

قیمت اسید سولفوریک

قیمت اسید سولفوریک برای تمام کشورهای تولید کننده از اهمیت بسیار بالایی برخودار است.
با توجه به اینکه این محصول را می توان از روش های مختلف تولید کرد بر روی قیمت نهایی تاثیر گذار است.
اگر بخواهند آن را از گوگرد تولید کنند با توجه به افزایش نرخ گوگرد، قطعا قیمت اسید بالا خواهد رفت.
با توجه به این موضوع، قیمت اسید تولیدی در کارخانه مس سرچشمه بخاطر استفاده نکردن از گوگرد، ارزان تمام می شود.
قیمت جهانی را طبق همان نرخ گوگرد اعلام می کنند و اینکه میزان عرضه و تقاضا بر روی آن اثرگذار خواهد بود.
تمام خریداران سولفوریک اسید قبل از اینکه آن را خرید کنند می بایست از چند شرکت، استعلام بگیرند.

نحوه بارگیری اسید سولفوریک

برای بارگیری اسید سولفوریک می توان از تانکرهای حمل مخصوص که جنس داخل مخزن از پلی اتیلن است، بهره گرفت.
در کنار این کار می توان از انواع گالن، بشکه و مخزن با حجم های مختلف همچون 20، 220 و 1000 لیتری استفاده کرد.
شرکت های تولید کننده فقط می توانند بارگیری تانکرهای 25 و 10 تنی علاوه بر آن مخزن IBC  بارگیری نمایند.
در حالی که شرکت های بازرگانی دارای انبار و مکانی هستند و می توانند کار مظروف سازی را انجام دهند.
در ضمن نحوه بارگیری بر روی قیمت نهایی اسید سولفوریک تاثیر زیادی خواهد داشت که باید مشخص گردد.

نکات ایمنی اسید سولفوریک

با توجه به اینکه اسید سولفوریک بسیار خطرناک و خورنده می باشد باید نکات ایمنی را به خوبی رعایت کرد.
پیشنهاد می شود قبل از مصرف، نگهداری و حمل و نقل حتما MSDS اسید سولفوریک را آموزش ببینید.
این کار باعث خواهد شد که هنگام بروز حادثه بتوانید سریع ترین عکس العمل را انجام دهید و سالم بمانید.
برای مصرف باید از دستکش، لباس و محافظ صورت مخصوص استفاده کنید تا آسیب نبینید.
بسیاری از اپراتورها و کارگران این مسئله را کوچک می  و فکر می کنند هیچ وقت برای آنان حادثه ای رخ نمی دهد.
حادثه در عرض یک لحظه انجام می شود و نمی دانید علت آن چیست.
بنابراین همیشه جمله: اول ایمنی و بعد کار را به خوبی انجام دهید.