استفاده از گوگرد در تولید اسید سولفوریک:

گوگرد برای تولید اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یا سولفوریک اسید با فرمول شیمیایی (H2SO4) یک ماده اولیه اساسی است که در طیف وسیعی از فرآیندهای صنعتی و عملیات تولید استفاده می شود. بخش عمده ای از این ماده در تولید کودهای فسفاته استفاده می شود و سایر مصارف شامل شستشوی مس ، تولید رنگدانه های غیر آلی، تصفیه نفت، تولید کاغذ و تولید مواد شیمیایی آلی صنعتی است. شاید میتوان به جرات پیشرفت صنعتی کشورها را بر اساس مقدار مصرف اسید سولفوریک جهت تولید در صنایع ان کشور نام برد.

روشهای تولید اسید سولفوریک به صورت صنعتی

برای تولید اسید سولفوریک به روش صنعتی روشهای متفاوتی وجود دارد و در نهایت گوگرد با خلوص 97 تا 99 درصد تولید میشود که به نام الوئم میشناسند دو روش ساده برای تولید اسید سولفوریک به صورت مختصر نام برده و توضیح میدهیم

1. تولید اسید سولفوریک با فرایند Frasch
   در این سیستم ابتدا اشکال مختلف گوگرد خالص ذوب شده، و برای جداسازی خاکستر از آن، فیلتر می شود. سپس تحت فشار به درون یک محفظه احتراق اسپری می شود تا سولفور در هوای تمیزی که با سولفوریک اسید 93%-99% خشک شده است، سوزانده شود. گازهای محفظه احتراق با عبور از دیگ بخار خنک شده و سپس وارد مبدل کاتالیست (پنتا اکسید وانادیوم، V₂O₅) می شوند. به طور معمول، 95 تا 98 درصد (v/v) دی اکسید گوگرد از محفظه احتراق، با کمک گرما، به تری اکسید گوگرد تبدیل می شود.

2. تولید اسید سولفوریک به روش مرطوب

در این روش که یکی از مهمترین فرآیندهای گوگرد زدایی گاز در بازار امروز میتوان نام برد (تولید به روش مرطوب)  است. برای اولین بار این روش توسط یک شرکت دانمارکی در سال 1980 معرفی شد که یک روش کارآمد جهت بازیافت گوگرد از گازهای مختلف در تولید صنعتی با فشار بخار بالا است. فرآیند WSA در کلیه صنایعی که حذف گوگرد یک مشکل است مورد استفاده قرار می گیرد.

در مرحله اول، گوگرد سوزانده می شود و به گوگرد دی اکسید تبدیل می شود:

S + O → SO₂

و یا هیدروژن سولفید با اکسیژن سوزانده می شود و گاز گوگرد دی اکسید تولید می شود:

2 H₂S + 3 O₂ → 2 H₂O + 2 SO₂

در ادامه گوگرد دی اکسید با کمک کاتالیزور وانادیم اکسید با اکسیژن سوزانده می شود و به گوگرد تری اکسید تبدیل می شود. این واکنش تعادلی  و برگشت پذیر است:

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃

در نهایت گوگرد تری اکسید هیدراته شده و به سولفوریک اسید گازی تبدیل می شود:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

در مرحله آخر اسید گازی متراکم شده و به مایعی با غلظت 07-98 درصد تبدیل می شود.

مصرف اسید سولفوریک در کشاورزی

بسیاری از شرکتهای تولید کننده کودهای فسفاته که مصرف کننده اصلی اسید سولفوریک محسوب می‎شوند، اسید مورد نیاز خود را از گوگرد عنصری تهیه می‎کنند. از سویی این فرآیند گرمای زیادی تولید می‎کند که می‎توان از آن در محل و یا در تاسیسات کارخانه استفاده کرد. در برخی اوقات این شرکتها در بازار داد و ستد اسید سولفوریک نیز شرکت نموده و اسید اضافی خود را به فروش می‎رسانند و یا کمبود مورد نیاز خود را از بازار تهیه می‎کنند. امروزه تقریبا 65 درصد اسید سولفوریک از گوگرد عنصری تهیه می‎شود، 13 درصد آن از پیریت و بقیه از منابع دیگری چون جمع‎آوری گازهای حاصل از تشویه ترکیبات گوگرد دار تولید می‎شود.

تقریبا 92 درصد گوگرد جهان در تولید اسید سولفوریک مصرف می‎شود که بعنوان یک حد واسط در گستره وسیعی از فرآیندهای شیمیایی بکار رفته و از اینرو از آن بعنوان سلطان مواد شیمیایی نام می‎برند. کمتر از 10 درصد این مقدار مستقیما در زمینه کاربردهای تکنیکی و صنعتی مصرف می‎شود. تولید اسید فسفریک به روش تر بازار عمده مصرف اسید سولفوریک تلقی می‎گردد که 45-40 درصد مصرف گوگرد جهان را به خود اختصاص می دهد. تقریبا 75 درصداسید فسفریک در تهیه فسفات آمونیوم و کود سوپر فسفات غلیظ بکار میرود.

مصرف اسید سولفوریک در کودهای شیمیای کشاورزی

اسید سولفوریک همچنین بطور مستقیم در تولید سوپر فسفات ساده و سولفات آمونیوم مصرف می‎شود. در مجموع، صنایع کود شیمیایی 50 درصد مصرف گوگرد جهان را به خود اختصاص داده و بدین لحاظ توسعه بخش کشاورزی بیشتر از صنایع می‎تواند در تغییرات مصرف گوگرد موثر باشد. بنابراین بازار گوگرد بطور شدیدی به بازار کودهای فسفاته در جهان بستگی دارد.