توضیحات عمومی

SULFURIC ACID

کد تعرفه گمرکی : ۲۸۰۷۰۰۰۰

کد آیسیک : ۲۴۱۱۴۱۲۴۶۹

فرمول مولکولی: H₂SO₄ یا H₂O₄S

CAS number : 7664-93-9

---

نام­های متداول دیگر:

---

دی هیدروژن سولفات Dihydrogen sulfate ، اسید باتری Battery acid ، Mattling acid ، Dipping acid ، Acide sulfurique ، Electrolyte acid ، Acidum sulfuricum ، Vitriol Brown Oil ، Acido sulfurico ، Sulfur oxide (SO4) ، suiphuric acid ، dihydroxidodioxidosulfur

---

کاربرد بصورت خلاصه:

---

از این ترکیب در فرآیندهای پالایش نفت و فرآیندهای متالوژیکی، تولید کود، تولید آهن و فولاد، رنگ دانه، رنگ، دارو، مواد منفجره، نمک ها و اسید های معدنی، باتری، بنزین، دی اکسید تیتانیوم، ریون، هیدروفلوریک اسید ( HF )[1]، خشک کردن کلر و تنظیم PH استفاده می شود.

---

خصوصیات فیزیکی شیمیایی سولفوريك اسيد

رنگ، بو، حالت فیزیکی و خصوصیات فیزیکی معروف:

سولفوریک اسید یک سولفور اوکسواسید[۲] ( و یا به عبارتی یک یون چند اتمی[۳] ) مشتق شده از هیدروژن سولفات است که شامل دو اوکسو و دو گروه هیدروکسی است که به یک اتم گوگرد مرکزی متصل شده اند و عمدتا در واکنش ها نقش کاتالیست را دارد. این ماده یک مایع شفاف، بی رنگ و یا گاها قهوه ای رنگ، بی بو، روغنی، خورنده پارچه و فلزات، … بوده که در صورت تماس با چوب، کاغذ، گلوکز و برخی از مواد کربن دار سبب نیم سوز شدن آن ها می شود. با استفاده از ترکیباتی مانند مولیبدنیوم[۴]، کروم[۵] و سیلیکون[۶] می توان مقاومت این ماده در برابر خوردگی را افزایش داد چرا که میزان خوردگی آن به شدت وابسته به دما، غلظت، اسیدی بودن[۷] و ناخالصی های موجود در آن است. این ماده به شدت خورنده می تواند در باران هاي اسيدي سبب از بین بردن رنگ و نابودی سنگ آهک، سنگ مرمر و کاشی های مورد استفاده در نمای پشت بام[۸]، افزایش شکنندگی کاغذ، کاهش مقاومت چرم و زدودن رنگ از روی سطوح رنگ شده شود. در صورت حرارت دیدن شکل خالص آن، به آب و گوگرد سه اکسید[۹] تجزیه می شود. در محلول های آبی نیز به راحتی یونیزه شده و یون های هیدرونیوم (⁺H3O) و هیدروژن سولفات (HSO4^–) تشکیل می شوند. در محلول های بسیار رقیق نیز امکان تجزیه ی هیدروژن سولفات به هیدرونیوم و یون های سولفات (SO4^-2) وجود دارد.

حلالیت سولفوريك اسيد در حلالها و آب:

انحلال پذیر در آب،انحلال پذیر در الکل ها مانند اتانول که با آزاد کردن گرما و افزایش حجم همراه است.

شرکت­های تولیدکننده سولفوريك اسيد

در حال حاضر ۲۱ شرکت خصوصی از تولیدکنندگان سولفوريك اسيد هستند.

چین، انگلستان، ژاپن ، تایلند، اوکراین، پاکستان، فیلیپین، روسیه، آلمان، هند، عربستان، امارات، آمریکا، بلژیک، فنلاند، فرانسه، ایتالیا، اسپانیا، یونان

ميزان واردات و صادرات سولفوريك اسيد (كد تعرفه گمركي ۲۸۰۷۰۰۰۰)؛

کاربردهای سولفوريك اسيد

صنایع مصرف­ کننده سولفوريك اسيد به ترتیب میزان مصرف:

۱) صنعت تولید باتری : در تولید باتری های اسیدی که در خودروها مورد استفاده هستند، از آن به عنوان الکترولیت استفاده می شود. این باتری ها عمدتا حاوی ۳۵% سولفوریک اسید هستند.

۲) صنایع شیمیایی : ترکیبی از سولفوریک اسید و سولفور تری اکسید ( و یا گاها دی سولفوریک اسید ) که اولئوم[۱۰] نام دارد در آماده سازی ترکیبات آلی استفاده می شود. با واکنش فلئوریت ( CaF₂ )[11] و اسید سولفوریک، هیدروژن فلوراید و کلسیم سولفات تولید می شوند که از هیدروژن فلوراید برای تولید محلول های آبی اسید هیدروفلوئوریک استفاده می شود. از دیگر کاربردهای این اسید، رطوبت گیری از کلر است. از دیگر کاربردهای آن تولید هیدروکلریک اسید، نیتریک اسید، فسفریک اسید، کلسیم دی هیدروژن فسفات، نمک های سولفات، سوپر فسفات، آمونیوم سولفات و آلومینیوم سولفات است. همچنين اسيد سولفوريك به عنوان كاتاليزور در بسياري از واكنش هاي شيميايي همچون استريفيكيشن و آلكيلاسيون و همچنين به عنوان عامل موثر در تنظيم PH مورد استفاده قرار مي گرد.

۳) صنایع کشاورزی : بیش از نیمی از مصرف سولفوریک اسید مربوط به استفاده از آن در تولید سوپر فسفات است که برای تولید کود استفاده می شوند. در این فرآیند از این سولفوريك اسيد به منظور اسیدی کردن سنگ فسفات استفاده می شود.

۲Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 3H2O → ۷CaSO4 + 3Ca(H2PO4)2.H2O + 2HF

۴) صنعت رنگ : یکی از ترکیبات برگرفته از سولفوریک اسید، تیتانیوم دی اکسید[۱۲] است که به عنوان رنگدانه رنگ سفید، رنگ دانه جوهر چاپ، پرکننده ی پلاستیک و کاغذ و به عنوان یک رنگ دهنده در صنایع غذایی کاربرد دارد. در فرآیند تولید تیتانیوم دی اکسید، ایلمنیت[۱۳] که یک ترکیب آهن/تیتانیوم اکسید[۱۴] معروف است به وسیله ی ۶۰% سولفوریک اسید اضافه و غلیظ در دمای c ˚ ۱۰۰ تصفیه شده و تیتانیوم اکسید سولفات[۱۵]، سولفات آهن و آب تولید می شوند.

FeTiO₃ + 2H₂SO₄ → FeSO₄ + TiOSO₄ + 2H₂O

در مرحله ی بعد به منظور جداسازی محصول اضافی( آهن دو سولفات )، محصول تا دمای c ˚ ۱۵ سرد شده و کریستال های آهن دو سولفات تشکیل می شوند. سپس به روش فیلتراسیون از محیط واکنش جداسازی می شوند. محصول آبی باقی مانده تا دمای c ˚ ۱۱۰ به منظور هیدرولیز تیتانیوم اکسید سولفات، حرارت داده می شود و واکنش زیر انجام می شود :

TiOSO₄ + (n+1)H₂O → TiO₂•nH₂O + H₂SO₄

در این مرحله سولفوریک اسید و رسوب ژل تیتانیوم دی اکسید هیدراته تولید می شوند. در مرحله ی آخر تیتانیوم دی اکسید هیدراته در کوره های دوار بزرگ در بازه دمایی c ˚ ۳۰۰-۲۰۰ به منظور جداسازی آب و تشکیل کریستال های تیتانیوم دی اکسید حرارت داده می شوند. (Learn Chemistry)

TiO₂•nH₂O → TiO₂ + nH₂O

۵) صنعت تولید الیاف مصنوعی : در تولید فیبرهای ریون یا ابریشم مصنوعی که از فیبرهای سلولزی تولید می شوند، از سولفوریک اسید به عنوان یک عامل احیاکننده استفاده می شود.

(C₆H₉O₄O−SC−SNa)n + 1/2nH₂SO₄ → (C₆H₁₀O₅)n + nCS₂ + 1/2nNa₂SO₄

۶) صنعت نفت : در این صنعت برای تولید بنزین با اکتان بالا در واحد آلکیلاسیون به منظور آلکیل دار کردن آلکن ها از سولفوریک اسید به عنوان کاتالیست استفاده می شود.

۷) صنعت چوب : در تولید صفحات فشرده ی چوب مانند نئوپان از ترکیب چسب تانین-ساکاروز[۱۶] واسید سولفوریک به منظور بهبود فرآیند پخت استفاده می شود و اسید نقش کاتالیزور دارد.

۸) صنعت کاغذ : برای رنگ بری از خمیر کاغذ درختان کاج و راش از سولفوریک اسید رقیق با ۱ = PH، و مقادیری افزودنی سدیم نیترات و سدیم نیتریت استفاده می شود.

۹) صنایع فلزی : در این صنایع در تمیز کردن آهن و فولاد قبل از پوشاندن آن ها با قلع یا روی از سولفوريك اسيد استفاده می شود.

سهم هر صنعت از مصرف این ماده چقدراست؟

نمودار شماره سه – نمودار میزان مصرف اسید سولفوریک به تفکیک صنایع

فرايند توليد سولفوريك اسيد

حجم تولید سالیانه این ماده در سالهای اخیر:

در حال حاضر سولفوريك اسيد توسط ۲۱ شرکت داخلی به میزان ۷۹۴۰۰۰ تن تولید می شود. همچنين پتروشيمي رازي با ظرفيت ۱۱۷۵۳۰۰ در سال بزرگترين واحد توليد كننده سولفوريك اسيد در ايران است.

روش­های مختلف تولید سولفوريك اسيد:

۱) سولفوریک اسید برگرفته از سولفور ( اکسیداسیون کاتالیستی ) :

این روش شامل چهار مرحله ی استخراج سولفور، تبدیل سولفور به سولفور دی اکسید، تبدیل سولفور دی اکسید به سولفور تری اکسید و در نهایت تولید اسید سولفوریک با استفاده از واکنش سولفور تری اکسید و آب است. مهم ترین منابع برای استخراج سولفور، سوخت های فسیلی مانند ذغال سنگ و گاز طبیعی و سولفید حاصل از پالایش فلزات برگرفته از سنگ های معدنی هستند. جهت تبدیل سولفور به سولفور دی اکسید ملاس گوگرد در کوره اسپری شده و در حضور هوای خشک و در دمای K 1300 سوزانده می شود. سپس سولفور دی اکسید تولید شده آبگیری شده ودر یک راکتور بستر ثابت ( دارای سه بستر ) در حضور کاتالیست وانادیوم پنتواکسید بر پایه ی سیلیکا[۱۷] به سولفور تری اکسید تبدیل می شود.

۲SO2 + O2 2SO3 ΔH = -46.3kcals

در مرحله آخر سولفور تری اکسید به سولفوریک اسید تبدیل می شود. به این منظور ابتدا سولفورتری اکسید سرد شده و سپس از دو برج عبور داده می شود. ترکیب سولفوریک اسید رقیق شده با آب ( سولفوریک اسید ۹۸% ) و سولفور تری اکسید، منجر به جذب سولفور تری اکسید به وسیله ی اسید غلیظ شده و مایع فومی به نام اولئوم تشکیل می شود. در برج اول سولفور تری اکسید به وسیله ی اولئوم و در برج دوم توسط سولفوریک اسید رقیق شده شسته شده و واکنش سولفور تری اکسید با آب منجر به تولید سولفوریک اسید با غلظت بالاتر می شود. واکنش انجام شده مطابق زیر است :

sulfur trioxide + water sulfuric acid

SO₃(g) + H₂O(l) H₂SO₄(l)

واکنش مابین سولفور تری اکسید و آب به شدت گرماده بوده و باعث تولید بخارات سولفوریک اسید می شود که کندانس کردن آن بسیار دشوار است. به همین دلیل امکان ترکیب کردن مستقیم سولفور تری اکسید و آب وجود ندارد.

شکل شماره یک – فرآیند تولید اسید سولفوریک از سولفور دی اکسید (Senso Tech)

شكل شماره دو-PFD فرايند توليد سولفوريك اسيد از سولفور دي اكسيد

۲) تولید سولفوریک اسید با استفاده از آمونیوم سولفات[۱۸] : آمونیوم سولفات یک محصول جانبی در تولید پلی ( متیل ۲- متیل پروپنوئات )[۱۹] است. حرارت دادن این ترکیب منجر به تولید آمونیاك[۲۰] و نمک های سولفات مانند نمک بی سولفات، پیروسولفات و ترکیبی از آن ها می شود. در این مرحله آمونیا جدا شده و به سولفات های نمک، آب افزوده می شود که سولفوریک اسید محصول آن است. در آخرین مرحله سولفوریک اسید از دیگر سولفات های نمکی جدا شده و به منبع ذخیره فرستاده می شود.

نحوه بسته ­بندی و عرضه سولفوريك اسيد