اسيد سولفوريك در قرن نهم توسط شيميدان ايراني به نام زكرياي رازي كشف شد. اسيد سولفوريك اسيد معدني بسيار قوي ميباشد. اين اسيد با هر درصدي در آب حل ميشود. اسيد سولفوريك در گذشته به نام جوهر گوگرد معروف بوده است. واكنش اسيد سولفوريك با آب بسيار گرمازا ميباشد. اضافه كردن آب به اسيد سولفوريك غليظ بسيار خطرناك است. زيرا در اثر حرارت حاصل از واكنش اسيد و آب ، آب داغ ممكن است به اطراف پراكنده شود.
اسيد سولفوريك خالص(H2SO4)داراي جرم مولكولي 08/98 مايعي بي رنگ و نسبتاً ويسكوز مي باشد .
اسيد سولفوريك يك اسيد قوي است كه داراي مقاومت شيميايي بالايي است . اين ماده به نامهاي اسيد سولفين (Sulphin acid) اسيد باتري (battery acid)، و سولفات هيدروژن نيز شناخته مي شود . اين محصول موارد استفاده وسيعي در فرايندهاي شيميايي به عنوان عامل اسيدي، كاتاليست و عامل دي هيدراسيون دارد.
موارد كاربرد اسيد سولفوريك
به علت طيف گسترده مصرف اسيد سولفوريك، معمولا حجم مصرف اين ماده در يك كشور مي تواند به عنوان شاخص معتبري در محاسبه روند اقتصادي يك جامعه توليدي صنعتي منظور گردد. اسيد سولفوريك جزء مواد شيميايي پراستفاده ميباشد. اين ماده در واكنش‌هاي شيميايي و فرآيندهاي توليد ساير تركيبات ، كاربرد فراواني دارد. عمده‌ترين استفاده آن در كارخانه‌هاي توليد كود شيميايي ، استخراج فلزات ، سنتزهاي شيميايي ، تصفيه پساب‌ها و پالايشگاه‌هاي نفت ميباشد. اسيد سولفوريك در اثر واكنش با اسيد نيتريك ، يون نيترونيوم توليد مي‌كند كه در فرآيند نيترو‌دار كردن تركيبات استفاده ميشود. عمده ترين كاربرد اسيد سولفوريك در تهيه كود شيميايي فسفاته مي باشد. توليد كودهاي شيميايي ٦٠ درصد بازار مصرف اسيد سولفوريك را به خود اختصاص داده است . صنايع معدني و فلز ي نيز در حدود ٤ درصد بازار مصرف جهاني اسيد سولفوريك را به خود اختصاص داده است.
كد آيسيك و تعرفه گمركي اسيد سولفوريك
طبق اطلاعات بدست آمده از سامانه وزارت صنعت و معدن و تجارت كد آيسيسك توليد اسيد سولفوريك ٢٤١٢١٦٥١ بوده و همچنين واردات و صادرات اين ماده از طريق تعرفه گمركي 28070000 تحت عنوان اسيد سولفوريك انجام مي گيرد.
روش هاي مختلف توليد اسيد سولفوريك
به طور كلي مي توان گفت كه امروزه كليه كارخانه هاي جديد كه غلظت هاي بالا و پايدار گاز دي اكسيد گوگرد را توليد مي كنند، با فرآيند دو جذبي و با استاندارد بالا طراحي و ساخته شده اند .
البته لازم به ذكر است كه كارخانه هاي قديمي نيز از نقطه نظر بازده تبديل و استاندارد انرژي اصلاح شده اند .در مجموع مي توان گفت كه كارخانه هايي كه گاز so2 باغلظت ٦ تا ١٢ درصد را توليد مي كنند از فرآينددو جذبي بابازده متوسط 6/99 درصد استفاده مي كنند. اما در كارخانه هايي كه در آن محتواي گاز So2 كم بوده و به علاوه نوسان هاي زيادي نيز در گاز مشاهده مي شود، فرآيندهاي دو جذبي غير ممكن بوده و فرآيند تك جذبي بعنوان بهترين روش شناخته شده مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين مورد و با طراحي بهينه مي توان بازده تبديل ٩٩ درصد را بدست آورد.
تهية دي اكسيد گوگرد(SO2 ) براي توليد اسيدسولفوريك به طرق مختلفي انجام مي شود كه عبارتند از:
١- استفاده گوگرد عنصري
٢- استفاده از دي اكسيد گوگرد حاصل از سولفيد فلزات
٣- استفاده از گچ فسفردار
٤- احتراق H2S يا ديگر گازهاي شامل گوگرد
٥- بازيافت سولفوريك اسيد قابل بازيافت
واحدهايي كه از سوزاندن گوگرد براي توليد اسيد سولفوريك استفاده مي كنند با واكنش هاي گرمازايي همراه مي باشند. در واحدهاي قديمي توليد اسيد سولفوريك مقداري از گرماي حاصل بازيافت مي شد اما در واحدهاي جديد اسيد سولفوريك ميزان حرارت آزاد شدة بازيافتي بالا رفته در نتيجه در سوخت مصرفي صرفه جويي زيادي شده است. از مزيتهاي واحدهاي جديد پائين بودن نسبت هوا به گوگرد ورودي و افت فشار پائين در فرايند و در نتيجه پائين بودن توان (اسب بخار) كمپرسور هواي در سيستم است. همچنين افت دماي بيشتر در برخي از قسمتهاي سيستم، بازآرايي تجهيزات بكار رفته در سيستم براي بهبود بازيافت حرارتي و اضافه نمودن توربو ژنراتور براي تبديل بخار فشار قوي به الكتريسيته است. در ادامه توضيحاتي دربارة فرايندهاي توليد اسيد سولفوريك ارائه شده است.
فرآيند توليد اسيد سولفوريك از گوگرد
در حال حاضر مهمترين روش توليد اسيد سولفوريك، فرايند اول يعني توليد از گوگرد عنصري است. دي اكسيد گوگرد ممكن است از اكسيداسيون گوگرد خام و يا اكسيداسيون سولفيدهاي فلزي گوگرد نظير سولفيد مس، سولفيد سرب، سولفيد نيكل، سولفيدهاي آهن، سولفيد روي و يا سولفيد موليبديم توليد شود. اكسيداسيون سولفيد هيدروژن(H2 S) نيز منجر به توليد دي اكسيد گوگرد مي شود. تبديل دي اكسيد گوگرد به تري اكسيد گوگرد در فرايند اكسيداسيون كاتاليستي با كاتاليست سزيم و يا پنتا اكسيد واناديم اصلاح يافته انجام مي شود. در نهايت از هيدراسيون تري اكسيد گوگرد اسيد سولفوريك توليد مي شود. اصلي ترين روش توليد تجاري اسيد سولفوريك به اين صورت است كه ابتدا دي اكسيد گوگرد از گوگرد تهيه مي شود. سپس دي اكسيد گوگرد در فرايند اكسيداسيون كاتاليستي به تري اكسيد گوگرد تبديل مي شود و سپس از واكنش تري اكسيد گوگرد با آب اسيد سولفوريك غليظ توليد مي شود.
شماي كلي فرايند توليد اسيد سولفوريك از اين روش در شكل زير ارائه شده است.
فرآيند توليد اسيد سولفوريك از دي اكسيد گوگرد حاصل از سولفيد هاي فلزي
دي اكسيد گوگرد به عنوان يك محصول فرعي در اكثر فرايندهاي توليد مس و برخي ديگر از فلزات محسوب مي شود. دي اكسيد گوگرد توليد شده با هوا رقيق مي شود. اكسيژن و دي اكسيد گوگرد وارد راكتور كاتاليستي شده و واكنش اكسيداسيون انجام مي گردد. در اين راكتور دي اكسيد گوگرد به تري اكسيد گوگرد تبديل مي شود. تري اكسيد گوگرد بوسيله اسيد سولفوريك جذب شده و اسيد با غلظت بالا ( ٩٨,٥ درصد وزني) تشكيل مي شود.