اسید سولفوریک چیست

نام دیگر اسید سولفوریک جوهر گوگرد خوانده می‌ باشد، جوهر گوگرد ،اسیدی بسیار قوی که با هر درصدی در آب حل خواهد شد. فرمول شیمیایی این اسید  H2SO4 و پی اچ آن ۰٫۵ است. این اسید مولکول‌های قطبی دارد که قادر به برقراری پیوند هیدروژنی می باشند. نقطه جوش اسید سولفوریک بالا می باشد و همچنین یک مایع با گران‌روی زیاد به حساب می آید. دلیل حلالیت بالای اسید سولفوریک همین شرایط مولکولی آن می باشد .بنابراین با اسید سولفوریک می توان محلول‌های اسیدی گوناگون را تولید کرد.
اسید سولفوریک یک اسیدی معدنی بسیار قوی می باشد. این اسید در گازهایی که از آتشفشان خارج می شود به¬ صورت طبیعی وجود دارد و با هر درصدی که باشد در آب حل خواهد شد. واکنش این اسید با آب به شدت گرمازا می باشد پس از اضافه کردن یکباره¬ی ان به آب خودداری کنید. اسید سولفوریک تمایل ترکیبی بالایی با آب داشته به ¬صورتی ‌که در هنگام واکنش با مواد دیگر،به صورت اب هیدروژن و اکسیژن آن‌ها را به جدا میکند. اسید سولفوریک بخش اعظمی از باران های اسیدی را تشکیل میدهد و خورنده است. قطرات باران  هنگام بارش با آلاینده¬ خودرو و کارخانجات که معلق در هوا می باشند واکنش داده و اسید تولید میکنند.این اسید با فلزات نیز واکنش نشان می دهد و افزایش دما باعث میزان واکنش بیشتر آن می شود ولی بر سرب و جیوه تاثیری نمی گذارد. به دلایل ذکر شده اسید سولفوریک در لیست ماه های خطرناک قرار داده شده است.

کاربرد اسید سولفوریک

بیشترین کاربرد سولفوریک اسید برای تهیه کود شیمیایی فسفاته است. تولید کود شیمیایی ۶٠ % از بازار مشتریان سولفوریک اسید را به خود اختصاص می دهد . تقریبا 4% از بازار برای مصرف جهانی اسید سولفوریک ،صنایع فلزی و معدنی  می باشد. در ادامه مطلب مواردی که اسید سولفوریک در آن ها کاربرد دارد را به تفکیک شرح خواهیم داد.

کودهای شیمیایی

نرخ رشد مصرف سولفوریک اسید در تولید کود شیمیایی در کشور آمریکا در سال های ۱۹۸۵ -۱۹۹۷ به طور تقریبی ۲٫۲% بوده که این مقدار در سال‌های ۱۹۹۷- ۲۰۰۴ تقریبا به  ۳٫۹ % رسید. از خود اسید فسفریک برای ماده اولیه تولید کودهای فسفاته مختلف استفاده می شود. در ساخت اسید فسفریک،خود فسفریک اسید و کود سوپرفسفات نرمال و سولفات آمونیوم به طور مستقیم استفاده می شود. 

اسید فسفریک

بیشترین استفاده از اسید سولفوریک در جهان برای ساخت اسید فسفریک از طریق فرایند مرطوب می باشد. باید بدانید که در ساخت فسفریک اسید کوره ای از سولفوریک اسید به عنوان ماده ی  اولیه استفاده نخواهد شد. این مطلب هم باید در نظر گرفت که در این سال‌های اخیر تولید حجم بالای اسید فسفریک از فرایند مرطوب باعث شده تا اسید فسفریک که از این فرآیند خالص سازی شده تولید شده است و نه تنها برای تولید کودهای شیمیایی در صنایع دیگر نیز بجای اسید فسفریک کوره ای نیز مورد استفاده قرار گیرد. باتوجه به بالا بودن میزان تولید اسید فسفریک جهان از اسید سولفوریک، بازار اسید سولفوریک بسیار تحت تأثیر بازار جهانی اسید فسفریک و کودهای شیمیایی تولیدی از آن قرار دارد.

کود سولفات آمونیم

قسمتی از اسید سولفوریک که در جهان تولید می گردد، در تولید کود سولفات آمونیوم مصرف می شود . در این فرایند تولید از اسیدسولفوریک و آمونیاک استفاده می‌شود.

کود سوپر فسفات 

برای تولید کود سوپر فسفات نرمال، اسید سولفوریک به سنگ فسفات اضافه می شود. در این فرایند میزان فسفات موجود در سنگ، به منوکلسیم فسفات منوهیدرات تبدیل خواهد شد. وجود این ماده باعث می‌شود که کود سوپر فسفات نرمال کمترین میزان P2O5 را در میان کودهای فسفاته داشته باشد و بنابرای مصرف آن محدود است.

استفاده مستقیم از اسید سولفوریک

قسمت کمی از اسید سولفوریک که در صنایع کود شیمیایی استفاده می شود نیز به صورت مستقیم در مخلوط کود مایع مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد اسید سولفوریک در صنایع معدنی عبارتند از :

•    استخراج مس، استخراج اورانیوم ، وانادیوم و شستشو و آماده سازی فلزی برای رنگ و پوشش می باشد.
•    استخراج فلزات مس، سرب و روی
•    استخراج و تغلیظ سنگ معدن حاوی مس، روی یا سرب معمولا با استفاده از اسید سولفوریک انجام می شود.
 

استخراج اورانیوم و وانادیوم

در اوایل دهه ١٩٨٠ حجم بزرگی از اسید سولفوریک جهان برای استخراج اورانیوم و محصول جانبی آن وانادیوم مصرف شد . پس از آن به علت قوانین سازمان ملل و اینکه در فعالیتهای هسته ای  بکار می رود استفاده از آن محدود گردید ، مقدار استفاده از اسید سولفوریک نیز در این زمینه به مرور کاهش پیدا کرده است.

صنایع فولاد و آهن

اسید سولفوریک به دو منظور در صنایع فولاد مورد استفاده قرار میگیرد.یکی بازیافت گازهای محتوی آمونیاک بوسیله اسید سولفوریک که منجر به تولید سولفات آمونیوم به عنوان محصول جانبی صنعت فولاد می گردد و دیگری رسوب زدایی توسط اسید (Pickling) که در این عملیات اکسیدهای فلزات، چربی‌ها و نمک‌ها و حتی زنگ آهن از روی سطح فولاد زدوده می شود.

سایر صنایع معدنی

برای تصفیه کردن سایر مواد معدنی مانند سنگ طلا و مس، نقره نیز از اسید سولفوریک می توان استفاده کرد. همچنین از این اسید برای تولید سولفات مس، سولفات سدیم، سولفات منگنز، سولفات روی، سولفات نیکل، انواع سولفاتهای آهن استفاده می شود. در تولید سولفات آلومینیوم از بوکسیت هم از اسید سولفوریک به مقدار ۵/۰ کیلوگرم به ازای هر یک کیلوگرم محصول مصرف می‌ شود.

دیگر موارد مصرف اسید سولفوریک
سنتز مواد شیمیایی
از اسید سولفوریک، در فرایند تولید مواد شیمیایی مختلف استفاده می کنند. این مواد عبارتند از:
•    تولید متیل متاکریلات با روش استو سیانو هیدرین
•    تولید کاپرولاکتام و تولید سولفات آمونیوم
•    اسید فلوریک از سنگ معدن فلوراسپار
•    دی اکسید تیتانیوم از فرایند سولفات
•    اکریلونیتریل از پروپیلن
•    مواد منفجره مانند نیتروگلیسرین، نیتروسلولز و نیتروبنزن
•    تولید اسید کلریدریک از اسید سولفوریک و نمک طعام
•    اسید کرومیک و بی کرومات ها
•    اسید سیتریک از اسید سولفوریک و سیترات کلسیم
•    اسید بوریک از اسید سولفوریک و بورات سدیم
•    رزورسینول از بنزن
•    فورفورال از پنتوسن و اسید سولفوریک
•    ایزوپروپیل الکل و اتانول از اولفین ها
•    فنل از کومن و اسید سولفوریک
 
تصفیه روغن موتور

ازاسید سولفوریک در فرایند تولید روغن های موتور، تصفیه دوم روغن موتور کار کرده و همچنین در فرایند تولید گریس استفاده می کنند.

تولید باتری اتومبیل و آب باتری

در باطری اسیدی از اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت استفاده می شود. مورد مصرف این باطری ها در اتومبیل‌ می ‌باشد. مقدار و غلظت اسید مورد نیاز برای تولید هر باطری متفاوت می باشد. واحد به ازای یک واحد سرب / اما نسبت میزان مصرف اسید به مصرف سرب در هر باطری ثابت و برابر ٢می‌باشد.

تصفیه آب 

در تصفیه آب و پساب، و کنترل pH احیای رزین مبدل یونی جهت رسوبدهی یون ها و در آخر تولید آب بدون یون از اسید سولفوریک استفاده می شود. برای بالا رفتن  pH آب تا ۶ و رسوب کردن املاح آب از اسید سولفوریک استفاده می گردد . بزرگترین مراکز مصرف کننده آب بدون املاح پالایشگاهها، پتروشیمیها و نیروگاهها می باشند. بنابراین میزان مصرف اسید سولفوریک آنها قابل توجه می باشد.

سایر موارد کاربرد

اسید سولفوریک در صنایع مختلف دیگری نیز کاربرد دارد که عبارتند از :
•    جهت خیساندن پوست و زدودن چربی در کارخانجات سالامبور سازی 
•    برای زدودن چربی از چرم خام در صنعت چرمسازی 
•    در واحدهای آماده سازی، ریسندگی پشم و رنگ آمیزی پشم
•    جهت شستشو و کنترل pH در صنعت لاستیک سازی 
•    برای تثبیت رنگ پارچه و نخ و خنثی سازی در صنعت نساجی
•    برای زدودن چربی از ماشین آلات و آماده کردن تفاله دانه جهت خوراک در کارخانجات روغن نباتی
•    دام و طیور
•    جهت سولفوناسیون و تولید محلول چربی گیر و باز کننده در برخی از واحدهای پودر و مایع شوینده
•    لوله فاضلاب و شستشوی کاشی
•    برای کنترل pH و تصفیه کاغذ و زدودن ناخالصی های معدنی در صنعت کاغذ
•    برای خشک کردن و آب گیری گاز کلر در صنعت تولید کلر در سلهای دیافراگمی

اهمیت استراتژیک کالا

همانطور گفته شد، عمده ترین کاربرد اسید سولفوریک در تولید کودهای فسفاته می باشد. اهمیت استراتژیک اسید سولفوریک نیز به همین علت است. با رشد فزاینده جمعیت در جهان و محدودیت زمینهای کشاورزی، میزان بهره وری و راندمان تولید محصول از خاک به ازای هر واحد، به اجبار باید افزایش پیدا کند تا پاسخگوی رشد روزافزون جمعیت باشد. امروزه انجام این عمل دیگر با کودهای حیوانی نیست. زیرا کودهای حیوانی فقط فیزیک خاک را تغییر داده و خاک را برای رشد مهیا می کنند، اما به لحاظ مواد مغذی برای گیاه بسیار فقیر می باشند. برای افزایش بهره وری خاک، استفاده کردن از کودهای شیمیایی الزام شناخته شده ای می باشد. همانطور که در بخش موارد کاربرد اسیدسولفوریک گفته شد، استفاده از اسید سولفوریک در تولید کودهای پر مصرف مانند کود فسفاته و کودهای سولفات آمونیوم نیز کاربرد دارد و در این موارد به این دلیل حائز اهمیت است که قابل جایگزینی با ماده دیگری نمی باشد.