اسید سولفوریک

اسید سولفوریک
سولفوریک اسید یا اسید سولفوریک که با نام قدیمی خود“جوهر گوگرد” نیز شناخته می شود. این ماده برای نخستین بار توسط جابر بن حیان کشف شد. اسید سولفوریک یک ماده رسانا، بی رنگ و بی بو است همچنین اسیدی معدنی و بسیار قوی است که با هر نوع درصدی در آب حل می شود به منظور رقیق سازی اسید سولفوریك هرگز نباید به آن آب اضافه شود، زیرا سریعا با آب واکنش می دهد و باعث سرریز شدن و جوشش اسید می شود. نحوه ی صحیح رقیق سازی اسیدها به گونه ای باید باشد که اسید کم کم به آب اضافه شود، بدین صورت که در ظرف ابتدا مقدار مورد نیازی از آب باید باشد و سپس اسید به آن اضافه گردد.
توجه به این نکته الزامی است که واکنش اسید سولفوریک با آب بسیار گرمازا بوده و به راحتی در آن حل می شود.
سولفوریک اسید یک خورنده قوی می باشد که بخش اعظمی از باران های اسیدی را تشکیل می دهد و قطرات باران با آلاینده های موجود در هوا واکنش داده و باعث تولید اسید می شود. این ماده تا حدودی خطرناک است و با فلزات(به جز جیوه و سرب) واکنش نشان می دهد و هرمقدار دمای آن بالاتر رود مقدار این واکنش بیشترمی شود.
روش تولید:
به طور کلی تولید اسید سولفوریک به روشهای مختلفی انجام می شود. که ما اینجا به یکی از متداولترین این روش ها می پردازیم. در این روش اسید سولفوریک طی چهار مرحله تولید می شود.
 مرحله اول :استخراج گوگرد.

 مرحله دوم: تبدیل گوگرد به گوگرد دی اکسید.

 مرحله سوم: تبدیل گوگرد دی اکسید به گوگرد تری اکسید

 مرحله چهارم:تبدیل گوگرد تری اکسید به اسید سولفوریک

یکی از مهمترین منابع تهیه گوگرد نفت و گاز طبیعی است همچنین می توان این ماده را از بسیاری از سنگ معادن همچون مس،روی و نیکل استخراج کرد. برای استخراج این ماده از نفت و گاز در ترکیبات حاوی گوگرد هم به شکل ترکیبات آلی و هم هیدروژن سولفید،زدوده می شوند و در روش استخراج آن از مواد معدنی و فلزات از منابع گوگرد به شکل گوگرد دی اکسید ازتصفیه فلزات حاصل می شود همچنین این ماده در بسیاری از سنگ معادن فلزات به شکل ترکیبات سولفیدی است که پس از حرارت دادن اکسید فلزات و گوگرد دیاکسید تولید میشود.

پس از استخراج گوگرد با خلوص بالا،آن را با حرارت غیر مسقیم به وسیله کویل بخار، به حالت مایع در می آوریم. گوگرد در دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد به حالت مایع در میآید. و به راحتی میتوان آن را به کمک پمپ مخصوص، جهت سوزاندن به درون کوره احتراق انتقال داد. مقدار جرم گوگرد مذاب منتقل شده به درون کوره احتراق باید تنظیم شود که این عملیات تنظیم به یکی از دو روش کنترل مسیر برگشتی به درون حوضچه و یا تنظیم سوزن مشعل کوره صورت می پذیرد.

پس از انتقال مواد حاصله به داخل کوره احتراق در دمای ۹۵۰الی۱۰۰۰ درجه سانتی گراد به گوگرد دیاکسید تبدیل میشود سپس اکسیژن از طریق هوای فشرده توسط دمنده هوا تامین میشود و قبل از ورود به کوره، برای جلوگیری از پایین آمدن دمای کوره، توسط مبدل گرمایی تا دمای ۱۵۰ درجه سانتی گراد گرم میشود.

در برج مخصوص کاتالیزگر، تبدیل گوگرد دی اکسید به گوگرد تری اکسید به وسیله کاتالیزگر پنتااکسید که درون برج به صورت چهارلایه قرار دارد صورت می پذیرد که مقدار این کاتالیزگر در درون هر لایه با یکدیگر متفاوت می باشد(لایه چهارم( پایینترین لایه) شامل ۷۰ درصد کاتالیزگر بوده، بقیه لایهها به ترتیب ۲۰، ۷ و ۳ درصد کاتالیزگر دارند). مقدار کل کاتالیزگر به ازای هر تن اسید ۹۸ درصد باید ۲۰۰ کیلوگرم باشد. گاز تولید شده در این فرآیند دمای بسیار بالایی دارد و باید حتما قبل از ورود به برج دمای آن کاهش یابد و در صورت ورود به برج کاتالیزگر با دمای بالا، سبب خرابی کاتالیزگر و عدم کارآیی آن

میشود بنابراین پیش از ورود گاز با دمای بالا به برج نخست آن را وارد دیگ تولید بخار میکنند تا گرمای آن تا 500 درجه سانتی گراد توسط آب گرفته شود. جهت جلوگیری از ورود ذره های گرد و غبار وسیلیس و ناخالصی های احتمالی گوگرد به برج کاتالیزگرباید گاز را از صافی سیلیسی ویژه گذراند.این صافی با تزریق هوای خشک و خنک به گاز و برطرف کردن کمبود اکسیژن ، دما را به ۴۵۰ درجه سانتی گراد کاهش می دهد که دمایی کاملا مناسب برای ورود به برج کاتالیزگر است. همچنین گرمای حاصل از تبدیل گوگرد دی اکسید به گوگرد تری اکسید به کاتالیزگر آسیب وارد میکند که جهت جلوگیری از این مشکل گاز تری اکسید را وارد مبدل گرمایی می کنند و دمای آن را ۴۵۰ درجه سانتی گراد کاهش می دهد که موجب عدم برگشت گرمای واکنش می شود. گاز تری اکسید تولید شده، هنوز مقداری از گوگرد دی اکسید به همراه دارد که با عبور از لایه های سوم و چهارم کاتالیزگر، گوگرد دی اکسید باقی مانده در آن به گوگرد تری اکسید تبدیل می شود در ادامه گوگرد تری اکسید بیرون آمده از لایهی چهارم وارد مبدل گرمایی دیگری می شود و دمای آن را تا ۲۴۰ درجه سانتی گراد کاهش می دهد.

در برجها گاز گوگرد تری اکسید و اسید، در خلاف جهت یکدیگر حرکت میکنند به این ترتیب که اسید به صورت پاششی از بالای برج به پایین حرکت میکند. و گاز از پایین روانهی بالای برج میشود. طی این حرکت گاز تری اکسید جذب اسید شده، و اسید سولفوریک دودکننده یا همان اسید با درصد بالایی از گوگردتری اکسید تولید می کند.

مصارف اسید سولفوریک:

موارد استفاده از این اسید بی شمار است و در صنایع مختلف کاربرد دارد که به برخی از این کاربردها می پردازیم:

کشاورزی: مهمترین کاربرد اسید سولفوریک در صنعت کشاورزی مربوط به تولید کود های شیمیایی می باشد.

صنایع شیمیایی: تولید ضد یخ، حشرهکشها، صنایع دارویی از جمله موارد استفاده از این ماده در صنایع شیمیایی است.

صنایع کاغذ سازی: جهت تولید تولید دستمالکاغذی، روزنامه و جعبههای مقوایی کاربد دارد.

موادشوینده: به عنوان حلال چربیها و لیپیدها مورد استفاده قرار می گیرد. چرم سازی: : جهت از بین بردن مو، چربی و آلودگیهای کاربرد دارد. صنعت نفت: این ماده جهت اسیدی کردن چاههای نفت مورد استفاده قرار

می گیرد. همچنین ترکیبات نفتی حاوی مولکول هایی هستند که به شدت محیط را آلوده کرده و به دستگاه و تجهیزات پالایشگاه ها صدمه می زنند. در زمینه پالایش نفت دو روش شیمیایی و تصفیه با هیدروژن را داریم. که کاربرد سولفوریک اسید در صنعت نفت تصفیه نفت می باشد.

مواد خوراکی و تصفیه آب: از محلول های رقیق سولفوریک اسید خوراکی در مواد غذایی استفاده می شود. کاربرد سولفوریک اسید در صنعت تولید مواد و نگهداری از محصول در برابر جلوگیری از رشد باکتری نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

تولید باتری: مایع داخل باتری از مخلوط اسید سولفوریک با آب مقطر ساخته شده است. چون نمی توان به راحتی اسید ها را رقیق کرد؛ باید از یک دستگاه رقیق کننده قوی استفاده کنید. در واقع اسید باتری همان سولفوریک اسید رقیق شده است.

نساجی: پلی آمید، پلی استر، اکریلیک از جمله الیاف مصنوعی پرکاربرد هستند که در تولید آنها از سولفوریک اسید استفاده می شود. همچنین بعد از خروج الیاف از مرحله بافندگی، نیاز است تا به کمک جوهر گوگرد ناخالصی ها را از این الیاف از بین ببرید که این کار به وسیله سولفوریک اسید صورت می پذیرد.

تصفیه روغن: اسید سولفوریک در تولید روغن موتور وگریس استفاده می شود، همچنین در فرایند تصفیه روغن موتور های کارکرده به صورت (شستشو با اسید سولفوریک و تصفیه با خاک فعال) مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در کارخانه جات روغن نباتی به منظور مهیا سازی تفاله دانه

برای خوراک دام و طیور و ازبین بردن چربی از ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرد

صنایع نظامی: اسید سولفوریک در فرآیند نیتروژن دار کردن و تولید مواد منفجره مانند نیتروگلیسیرین و تری نیتروتولوئن مورد استفاده قرار می گیرد.

نکات ایمنی و زیست محیطی استفاده سولفوریک اسید:

این اسید قابل احتراق نیست اما اگر در مجاورت مواد قابل اشتعال قرار گیرد

امکان آتش سوزی دارد. نحوه اطفاء حریق اسید سولفوریک بوسیله پودر

خشک است نه آب، زیرا این اسید با آب واکنش شدید نشان داده و خطر

آفرین است.توجه به این نکته الزامی است که در هنگام رقیق کردن این

اسید به آرامی اسید را به آب اضافه کنید زیرا اگر عکس این عمل را انجام

دهید گرمای شدیدی حاصل می شود که ممکن است خطر آفرین باشد.

از جمله اصول انبارداری اسید سولفوریک این است که این اسید باید از ایجاد ضربات فیزیکی جلوگیری شود همچنین باید از آب و سایر مواد قابل احتراق دور نگه داشته شود.

بو کردن یا استشمام اسید سولفوریک باعث التهاب مخاط گلو و بیني ، سردرد ، عطسه ، كاهش میزان تنفس یا مشکلات ریوي مي شود.

تماسهاي مزمن و حاد اسید سولفوریک با پوست ممكن است باعث التهاب شدید ، آسیب ، سوختگي و تاول شوند. در صورت تماس مستقیم با بخارات آن باعث آسیب هاي شدید به چشم و یا حتی كوري مي شود. تماس گوارشي حاد با اسید سولفوریك باعث مسمومیت شدید همچنین در موارد حادتر منجر به سوختگي شدید دهان و مري شده و همراه با استفراغ و اسهال خوني می شود. بنابراین توجه به این نکته ضروری است که حتما هنگام کار با این محصول باید از لباس، دستکش، کفش، عینک ایمنی مناسب و ماسک های تنفسی استفاده شود.

سخن آخر:

استفاده روز افزون از این ماده در مصارف مختلف منجر به افزایش تولید در سطح جهانی شده است تا بتواند پاسخگوی نیازهای روز جامعه با توجه به رشد فزاینده جمعیت باشد.بالاترین میزان تولید این ماده در اختیار آمریکای

شمالی با تولید حدود 25درصد از تولیدات جهانی است اما تولید این ماده در خاورمیانه چیزی در حدود 4 درصد است که بسیار کمترازتولیدات در

سطح جهانی می باشد. در ایران با توجه به گسترش استفاده از مواد شیمیایی و فلزات صنعتی، تولیدات کارخانه های فعال در عرصه مواد شیمیایی از کود ها گرفته تا محصولات شوینده، و دیگر صنایع فعال در زمینه استخراج فلزات نیاز به استفاده از اسید سولفوریک افزایش یافته و در سال های اخیر جهت جلوگیری از واردات این ماده و خروج ارز،تولید این ماده در سطح کشور افزایش چشم گیری داشته است.