تولید اسید سولفوریک قوی و ارزان

اسید سولفوریک یکی از معمول¬ترین مواد شیمیایی است که در تصفیه آب برای کاهش pH آن استفاده می‌شود. این اسید معدنی به¬عنوان یکی از اسیدهای قوی شناخته می‌شود که در هنگام بارش باران اسیدی یکی از قسمتی عمده آن بوده و سبب خوردگی می‌گردد. این اسید سوزاننده به غیر از اثر خوردگی بر روی فلزات قادر است بافتهای زنده و حتی در سنگها سبب خوردگی گردد.

اسید سولفوریک ماده شیمیایی پرمصرفی است که از گوگرد تولید می‌شود و می‌تواند به¬عنوان خشک¬کننده و اکسیدکننده قوی استفاده گردد. تصمیم گرفتیم مسیرهای تولیدی که محصول مورد نیاز صنعت را تولید می‌کند را در قسمت ذیل معرفی نماییم امید است مقبول افتد.

• گام اول در تولید این ماده سوزاندن گوگرد مذاب در حضور هوا است تا دی¬اکسید گوگرد به دست آید.

• گام دوم در ساخت این اسید تولید تری¬اکسید گوگرد است که در حضور کاتالیزور پنتوکسید وانادیوم از دی¬اکسید گوگرد به وجود می¬آید.

• در بازیافت اسید سولفوریک غلیظ تری¬اکسید گوگرد تولید می‌شود که در برج جذب، جذب می‌گردد.

جدیدترین روش تولید اسید سولفوریک

• واحدهای قدیمی‌تر تولید اسید سولفوریک و واحدهای تولیدی کوچک اسید از یک فرآیند جذب واحدی استفاده می‌کنند که دارای بازده تبدیل 96-98٪ است. در حال حاضر فرآیند جذب مضاعف تبدیل مضاعف (DCDA) روشی است که کارخانجات جدید و بزرگ تولید اسید سولفوریک در دنیا هر روز با استفاده از آن این محصول استراتژیک را روانه بازار می‌کنند.

این فرایند در سال 1831 توسط بازرگان انگلیسی سرکه Peregrine Phillips اختراع شد. فرآیند DCDA روش بسیار اقتصادی¬تری نسبت به فرایند محفظه سرب برای تولید اسید سولفوریک غلیظ است. فرایند تماس همچنین تری¬اکسید گوگرد و اولئوم را تولید می‌کند. قابل ذکر است فرآیند DCDA می‌تواند بالاتر از 99٪ بازده تبدیل را تحقق ببخشد.



فرآیند تماس، روش مدرن صنعتی است که برای تولید استفاده می‌شود؛ این فرآیند تا حد زیادی جایگزین فرآیند محفظه یا محفظه سرب است.

- طی روش تماسی دی¬اکسید گوگرد و اکسیژن بر روی یک کاتالیزور داغ عبور می‌کنند تا ترکیب شده و تری¬اکسید گوگرد را تشکیل دهند.

- تری اکسید گوگرد هم به نوبه خود با آب ترکیب می‌شود تا اسید سولفوریک را تولید کند.

اسید سولفوریک طی فرآیند تماسی به دو صورت تولید می‌شود؛

* نوع ساده¬تر فرایند تماسی سوزاندن سولفور است که گوگرد در آن به¬عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. در این روش برای تشکیل دی¬اکسید گوگرد، گوگرد مذاب را می¬سوزانند و بعد از خنک کردن اکسید می‌کنند. سپس محصولی که تولید می‌شود در دماهای متوسط به بالا معمولاً در حضور گلوله¬های متخلخل سیلیسی آغشته به پنتوکسید وانادیوم و یک ترکیب پتاسیمی تشکیل تری¬اکسید گوگرد را می‌دهد.

*نوع دیگر فرآیند تماسی، ساخت دی¬اکسید گوگرد از موادی است که نسبت کمتری سولفور دارند؛ موادی مانند سولفید آهن که در این فرایند می‌توانند مورد استفاده واقع شوند. محصولی که تولید می‌گردد دارای ناخالصی و بخار آب است که سبب رقیق شدن اسید سولفوریک حاصله می‌شود، لذا از خنک کردن گاز برای از بین بردن ناخالصی¬ها و از بین بردن بخشی از بخار آب و متراکم کردن اسید استفاده می‌کنند. در مرحله بعد با کمک اسید سولفوریک غلیظ، گاز دی¬اکسید گوگرد خشک می‌شود. نتیجه تصفیه گاز دی¬اکسید گوگرد، گاز خنکی است که مانند فرایند سوزاندن سولفور که محصول داغ است نیست و باید گرم شود و این گرم کردن به حدی است تا به دمایی برسد که در آن دما کاتالیزور شروع به کار می‌کند.

• اما قبل از روش جدید تماسی روش دیگری که بیشتر معمول بود فرایند محفظه سرب است که در آن اسید سولفوریک با اکسیداسیون دی¬اکسید گوگرد و با کمک هوای مرطوب و استفاده از اکسیدهای نیتروژن گازی به¬عنوان کاتالیزور انجام می‌شود، واکنشی که به¬صورت ابتدایی در یک سری اتاق¬های بزرگ مانند جعبه از ورقه¬های سربی انجام می‌گردد.



کاربرد اسید سولفوریک در صنعت

اسید سولفوریک با فرمول شیمیایی H2SO4 ترکیبی است که با کاربرد گسترده، خود را به یکی از مهمترین مواد شیمیایی تبدیل نموده است. این ماده به¬ نام روغن جوهر گوگرد یا سولفات هیدروژن نیز خوانده می‌شود.

این محصول متراکم، بی¬رنگ، روغنی و مایع خورنده است. این اسید در غلظتهای مختلف در ساخت کودها، رنگ‌دانه‌ها، رنگها، مواد مخدر، مواد منفجره، مواد شوینده و نمک و اسیدهای معدنی و همچنین در فرآیندهای پالایش نفت و متالورژی استفاده می‌گردد. یکی از معروفترین کاربردهای شناخته شده آن، به عنوان الکترولیت موجود در باتریهای اسیدی سربی عمل می‌کند.

خواص شیمیایی و فیزیکی اسید سولفوریک

• اسید سولفوریک خالص در دمای 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت) دارای وزن مخصوص 1.830 است.

• نقطه انجماد این اسید10.37 درجه سانتیگراد (50.7 درجه فارنهایت) است.

• اسید خالص هنگامی که گرم می‌شود تا حدودی تجزیه می‌گردد به ¬طوری که تری¬اکسید گوگرد و آب به وجود می¬آید. سپس قسمتی از آن به¬صورت بخار خارج می‌شود تا اینکه غلظت اسید به 98.3 درصد کاهش می¬یابد.

• مخلوط اسید سولفوریک و آب در دمای ثابت 338 درجه سانتیگراد (640 درجه فارنهایت) و در فشار یک اتمسفر جوش می¬آید. هنگام خرید معمولاً آن را در غلظت 78 ، 93 یا 98 درصد مشاهده می‌نمایید.

• اسید سولفوریک یک اسید بسیار قوی است. در محلول‌های آبی کاملاً یونیزه می‌شود تا یونهای هیدروونیوم (H3O +) و یونهای سولفات هیدروژن (HSO4−) تشکیل شود. در محلولهای رقیق، یونهای سولفات هیدروژن نیز از هم جدا می‌شوند و یونهای هیدروونیوم و یونهای سولفات (SO42−) بیشتری را تشکیل می‌دهند.

• ماده اکسیدکننده¬ای است و در دماهای بالا با بسیاری از فلزات، کربن، گوگرد و سایر مواد نیز واکنش نشان می‌دهد.

• اسید سولفوریک غلیظ همچنین یک ماده آبگیر قوی است و با آب ترکیب می‌شود.

• ویژگی بعدی که این اسید دارد سوزاننده بودن این اسید است که بسیاری از مواد آلی مانند چوب، کاغذ یا شکر را می‌سوزاند و از آنها کربن باقی می‌گذارد.

• واکنش آن با آب بسیار جالب است. آب دانسیته کمتری نسبت به اسید دارد که سبب شده است اسید تمایل داشته باشد زیر آب قرار گیرد؛ اما ترکیب آنها به شدت گرمازا است به صورتی که آب داغ شده و به اطراف پاشیده می‌شود.



• یکی از اصطلاحاتی که در بازار فروش مواد شیمیایی با آن روبرو می‌شوید اصطلاح اسید سولفوریک دود کننده یا اولئوم است که به محلولهای تری¬اکسید گوگرد در اسید سولفوریک 100 درصد گفته می‌شود. این محلولها، معمولاً حاوی 20، 40 یا 65 درصد تری¬اکسید گوگرد است که برای تهیه مواد شیمیایی آلی کاربرد دارد.

منبع 1

منبع 2

ثبت نظر