اسید سولفوریک چه نوع ماده ای است؟

اسید سولفوریک چه نوع ماده ای است؟

اسید سولفوریک، اسیدی معدنی و بسیار قوی است که نخستین بار توسط جابربن حیان کشف شد. این اسید معدنی بصورت طبیعی در گازهایی که از آتشفشان خارج می شود وجود دارد. اسید سولفوریک با آب واکنشی بسیار گرما زا می دهد و در ضمن میل ترکیبی قابل توجهی با آب دارد. این میل ترکیبی به حدی است که در واکنش با مواد دیگر، هیدروژن و اکسیژن آن را بصورت آب جدا می کند. اسید سولفوریک ماده ای خورنده است و بخش عمده ای از باران اسیدی را تشکیل می دهد.

اسید سولفوریک، اسیدی معدنی و بسیار قوی است که نخستین بار توسط جابربن حیان کشف شد.

مختصری در مورد اسید سولفوریک

از قدیمی‌ترین مواد شیمیایی، جوهر گوگرد است که امروزه با نام اسید سولفوریک آن را می‌شناسند. تولید اسید سولفوریک را برای اولین بار به دانشمند ایرانی جابر بن حیان نسبت می‌دهند. ظاهراً او این کار را با تقطیر زاج سبز یا همان سولفات آهن انجام داد. این ماده که امروزه عضو لاینفک علم شیمی محسوب می‌شود، از افتخارات تمدن ایرانی محسوب می‌شود. همچنین امروزه در کلیه‌ی علوم پایه کاربرد دارد و با توجه به پایین بودن قیمت اسید سولفوریک، در کلیه‌ی شاخه‌های فنی جایگاهی ویژه پیداکرده است. اسید سولفوریک با هر نسبتی در آب محلول هست و خواص خورنده منحصربه‌فردی دارد که سبب افزایش مصرف صنعتی آن در فرایند اسید شویی گشته است. در کشاورزی (تولید انواع کودهای شیمیایی)، در صنایع دفاعی (تولید تی ان تی)، در خودروسازی(تولید باطری)، در صنایع فلزی(استخراج و استحصال فلزات)، در چرم‌سازی، صنعت شوینده‌ها، نساجی، تصفیه‌ی آب، پالایش نفت و . . . و به‌طورکلی در کلیه‌ی صنایع، نمی‌توان نام اسید سولفوریک را قلم گرفت و نادیده انگاشت. با توجه به شرایط خاصی که عنوان خواهد شد، قیمت اسید سولفوریک همواره کمتر از سایر انواع اسیدها است.

با توجه به بازار رو به رشد این ماده و قیمت اسید سولفوریک ، این ماده شیمیایی به یکی از پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی در دنیا تبدیل‌شده به‌طوری‌که طی آخرین آمار، گردش بازار آن در دنیا چیزی بیش از 250 میلیون تن برآورد شده است. با توجه به خواص منحصربه‌فرد اسید سولفوریک می‌توان آینده روشنی را برای بازار فروش اسید سولفوریک و به ‌تبع آن نیاز به تولید اسید سولفوریک متصور بود. گرچه نمی‌توان سود هنگفتی را برای تولید کننده اسید سولفوریک پیش‌بینی کرد.

اسید سولفوریک، نام یک اسیدی معدنی و بسیار قوی است که نخستین بار جابربن حیان آن را کشف کرد. اسید سولفوریک بصورت طبیعی در گازهایی که از آتشفشان خارج می شود وجود دارد. اسید سولفوریک با واکنشی بسیار گرما زا می دهد و در ضمن میل ترکیبی قابل توجهی با آب دارد. این میل ترکیبی به حدی است که در واکنش با مواد دیگر هیدروژن و اکسیژن آن را بصورت آب جدا می کند. اسید سولفوریک ماده ای خورنده است و بخش عمده ای از باران اسیدی را تشکیل می دهد.

مشخصات بارز اسید سولفوریک:

اسامی مترادف با اسید سولفوریک :

سولفوریک اسید، سولفات هیدروژن، جوهر گوگرد

فرمول ملکولی H2SO4

جرم مولی 078/98 g/mol

شکل ظاهری: بی رنگ و بی بو، مایع شفاف

انواع خلوص: اسید سولفوریک 98 درصد ، اسید سولفوریک 50% ، اسید سولفوریک 35%

دمای جوش: 290 ͦC

دمای ذوب : 10 ͦC

دمای انجماد 5/10 ͦC

دانسیته : 8/1 gr/cm3

در گذشته به اسید سولفوریک ،جوهر گوگرد هم می گفتند و بعنوان اسیدی قوی شناخته می شده است که میل ترکیبی زیاد با هر درصدی از آب نشان می دهد و در آب حل می شود . اسید سولفوریک phآن 5 است و دارای مولکول های قطبی است که این قابلیت را دارند که با یکدیگر پیوند هیدروژنی تشکیل دهند. به دلیل همین قابلیت، اسید سولفوریک مایعی است با نقطه جوش بالا که بعنوان ماده ای ویسکوز در نظر گرفته می شود.

همین ویژگی باعث شده است که بدلیل شرایط مولکولی، اسید سولفوریک براحتی در آب حل شود و محلول های اسیدی متفاوت را تشکیل دهد. در شکل نمایی از فرآیند تشکیل اسید سولفوریک نشان داده شده است.

ترکیب های شیمیایی و کاربردهای اسید سولفوریک

اسید سولفوریک یک ماده شیمیایی است که در صنایع شیمیایی مختلف بسیار پرکاربرد است. این اسید بعنوان یک ماده شیمیایی بقدری در صنایع متفاوت حیاتی است که گاهی میزان صنعتی بودن یک کشور را براساس میزان تولید و مصرف اسید سولفوریک می سنجند.

اسید سولفوریک در سایر ترکیبات شیمیایی و نیز فرآیند تولید ترکیبات دیگر کاربرد گسترده ای دارد . اندکی از کاربرد های اسید سولفوریک در میان کاربرد های فراوان آن بشرح زیر است:

• در صنایع کاغذ سازی: تولید جعبه های مقوایی، دستمال های رول و کاغذی، روزنامه ها و مجلات

• در فرآیند نیتروژن دار کردن: تولید نیترو گلیسیرین، در صنایع تولید مواد منفجره همانند تولید تری نیتروتولوئنTNT

• در فرآیند حفاری چاههای نفت به منظور اسیدی کردن چاه های نفت

• در تولید انباره ها و یا باطری های سربی به عنوان یک محلول الکترولیت به کار می رود

• در فرآیند چرم سازی برای از بین بردن مو و آلودگی ها و چربی

• در ترکیب مواد شوینده به عنوان حلال لیپیدها و چربی ها

• کاربرد در صنایع شیمیایی مانند تولید ضدیخ، صنایع دارویی، حشره کش ها، احیای آلومینیم

• کاربرد در فرآیندها و واکنش های مختلف شیمیایی مانند استخراج فلزات، تصفیه پسابها، سنتزهای شیمیایی، فرآیند تولید کودهای شیمیایی

میزان مصرف اسید سولفوریک برای تهیه کودهای شیمیایی در آمریکا بین سالهای 1985 تا 1997 حدود 2/2 درصد بوده است که در سالهای 1997 تا 2004 به میزان 9/3 درصد رسیده است. اسید سولفوریک همچنین برای تولید کود سولفات آلومینیم، اسید فسفریک، کود سوپر فسفات ساده یا نرمال مستقیما استفاده می شود. اسید فسفریک ماده اولیه برای تولید کودهای شیمیایی فسفاته است.

بخش قابل توجهی از اسید سولفوریک جهت تولید اسید فسفریک طی فرآیند مرطوب (wet process) استفاده میشود. تنها در مورد تولید اسید فسفریک کوره ای از اسید سولفوریک به عنوان ماده اولیه استفاده نمی شود.

اهمیت این اسید قوی در کشاورزی به حدی است که 60% از تولید کلی اسید سولفوریک در فرآیند تولید کودهای شیمیایی استفاده می شود.

حدود 6% از اسید سولفوریک تولیدی، در بخش تولید جوهرها و رنگدانه ها مصرف می شود. تولید اغلب ترکیبات سولفاته از جمله سولفات آلومینیم به کمک این ماده انجام می شود. سولفات آلومینیم از با اهمیت ترین سولفات ها می باشد و در تصفیه آب و فرآیند کاغذ سازی کاربرد دارد.

از اسید سولفوریک در تصفیه فاضلاب و در صنایع آب برای تنظیم میزان اسیدی بودن و کاهش PH استفاده می شود. بدلیل اینکه فرار نیست میزان خوردگی قطعات کمتر می شود. شیوه کار با اسید سولفوریک به این صورت است که ابتدا یک مقدار معین از اسید را داخل مخزن نگهدارنده می ریزیم و سپس به کمک یک پمپ دیافراگمی که مقاومت بالایی در برابر خورندگی دارد به محل مورد نظر تزریق می شود.

تماس اسید سولفوریک با بدن می تواند باعث تحریکات شدید پوستی و آسیب به چشم ها شود که علاوه بر ضایعات چشمی می تواند منجر به نابینایی شود. استنشاق اسید سولفوریک هم مانند تماس بدنی عوارضی مانند تحریک ریه ها و بروز سرفه و تنگی نفس دارد.

مکانیزه تولید اسید سولفوریک در ایران

تولید کننده اسید سولفوریک در ایران معمولاً بر پایه‌ی دو حالت اقدام تولید اسید سولفوریک می‌کند:

1-تولید کننده اسید سولفوریک یک واحد تولیدی صرفاً به نیت تولید اسید سولفوریک احداث می‌کند که ماده‌ی اولیه‌ی آن گوگرد یا سنگ پیریت است و مکانیزم عمل آن از طریق گوگرد سوزی و یا تشویه سنگ پیریت می باشد. این واحدهای تولیدکننده اسید سولفوریک گاهی هم بازیافت آن را در برنامه تولید اسید سولفوریک قرار می‌دهند. در این روش تولید مستقیم، این ماده به‌عنوان محصول اصلی بوده و این تولید مشهور به روش تولید اختیاری اسید سولفوریک است. در این روش با توجه به اختیاری بودن تولید، تولید کننده اسید سولفوریک، می‌تواند با کنترل عرضه،‌ به بازار قیمت اسید سولفوریک را در اختیار بگیرد.

2-تولید کننده اسید سولفوریک در طرح توسعه‌ی خود برای کاستن از حجم ضایعات و بخارات مضری که وارد محیط می‌شود واحدی را در جهت تولید اسید سولفوریک تعریف می‌کند. در این روش غیرمستقیم تولید اسید سولفوریک، به‌عنوان محصول جانبی بوده و این روش تولید به تولید اجباری اسید سولفوریک معروف است.

اغلب در کارخانه‌های ذوب فلزات پایه‌ای چون مس و روی و سرب که از تشویه ی کنستانتره ی فلزی، گاز دی‌اکسید گوگرد زیادی حاصل می‌شود و از طرفی گردوغبار بر خواسته از کارخانه حاوی گوگرد فراوانی است. این دسته از کارخانجات می‌توانند چنین مکانیزم تولیدی را تعریف کنند. بازده استحصال اسید سولفوریک از چنین فرایندهایی بسیار بالا و در حدود 95 درصد است و با توجه به نرخ رو به رشد مصرف و صرفه اقتصادی این محصول نسبت به سایر محصولات تولیدی از این آلودگی‌ها، بخارات و گازها، معمولاً کارخانجات ذوب فلزات تمایل به تولید اسید سولفوریک دارند. این در حالی است که عدم کنترل این بخارات و گازها و گردوغبارها می‌تواند لطمات سنگینی به محیط‌زیست بزند، درحالی‌که با جمع‌آوری آن‌ها و تولید این محصول، این آلودگی به میزان بسیار زیادی تقلیل یافته به‌طوری‌که در صورت عملکرد صحیح سیستم، آلودگی حتی به صفر هم نزدیک می‌شود. گرچه باید به این مطلب هم توجه داشت که تولید اسید از غبارات و بخارات حاصل از این کارخانه‌ها بسیار گران تمام می‌شود و گاهی هزینه‌ی تولید حتی تا دو برابر سود حاصل خواهد بود و از طرفی با توجه به اجباری بودن مکانیزم تولید اسید سولفوریک، تولید کننده اسید سولفوریک، نمی‌تواند تسلطی بر قیمت اسید سولفوریک داشته باشد. ولی با توجه به حذف هزینه‌های فیلترینگ و عملیات‌های لازم جهت کنترل این آلودگی‌ها این مقدار هزینه صرفه اقتصادی دارد و در واقع تولید اسید سولفوریک در این واحدها صرفاً با نیت کنترل آلودگی و حفاظت از محیط‌زیست انجام می‌شود. بااین‌وجود، هنوز کارخانجات ذوب فراوانی در جهان هستند که خود را ملزم به حفظ قوانین زیست‌محیطی نمی‌دانند.

گاز سولفید هیدروژن ازجمله گازهایی است که در اثر فرایندهای تولید، در پالایشگاه‌های نفت و نیروگاه‌هایی که سوخت اصلی آن‌ها زغال‌سنگ است، متصاعد می‌شود. در اغلب موارد می‌توان گوگرد را با خلوص بسیار بالایی از این گاز رسوب داده و به‌عنوان ماده‌ی اولیه در جهت تولید اسید سولفوریک از آن استفاده کرد. با این تفاسیر نیروگاه‌های زغال سوز و پالایشگاه‌ها می‌توانند به‌عنوان تولید کننده اسید سولفوریک مطرح باشند.

نگاهی به مصرف اسید سولفوریک

در جهان عمده تولید اسید سولفوریک در تولید کودهای شیمیایی مصرف می‌شود. این در حالی است که در ایران این آمار متفاوت است. درصد بالایی از فروش اسید سولفوریک در ذوب روی مصرف‌شده و صنعت کشاورزی در جایگاه دوم مصرف قرار دارد. سومین جایگاه فروش اسید سولفوریک در ایران را صنعت مس ایران اشغال کرده است. حجم عظیمی از این ماده در تولید مس به روش هیدرو متالورژی مصرف می‌شود. در بررسی این مطلب عنوان کردن این مطلب خالی از لطف نیست که صنعت روی و مس باوجوداینکه خود از مصرف‌کننده‌های عمده‌ی این محصول در جهان و ایران هستند، به همان صورت هم می‌توانند به تولید کننده اسید سولفوریک تبدیل شوند. تمایل پیدا کردن صنایع روی و مس به تولید اسید سولفوریک، سبب خواهد شد تا نمودار مصرف آن در ایران هم به‌مانند متوسط جهانی به سمت تولید کودهای شیمیایی چرخش پیدا کند. ضمن آن‌که بازار فروش اسید سولفوریک در کشورهای همسایه به دلیل پایین بودن قیمت اسید سولفوریک در ایران نسبت به کشورهای اطراف، بسیار خوب است. بنابراین با تبدیل اسید سولفوریک، به انواع کود کشاورزی، ضمن جلوگیری از خام فروشی، می‌توانیم به ارزش‌افزوده بالاتری دست‌یافته و از شرایط اشتغال ایجادشده، ناشی از تولید اسید سولفوریک نیز منفعت ببریم.

صنعت مس کشور در چند سال گذشته با سیاست‌گذاری‌های جدیدی خط تولید اسید سولفوریک در کشور را راه‌اندازی کرده است که با در نظر گرفتن حجم بسیار بالای تولید اسید سولفوریک در این طرح، می‌تواند بخش عمده‌ای از تولید اسید سولفوریک در کشور را به خود اختصاص دهد. در نمودارهای مربوط به تصویر شماره‌ی 3 ، نمودار سمت راست مربوط به درصد مصرف این محصول در جهان است درحالی‌که نمودار سمت چپ، مربوط به میزان مصرف این اسید و موارد مربوط به مصرف آن در کشور عظیظمان ایران است.

حمل‌ونقل و انبار اسید سولفوریک

آمار نشان می‌دهد باوجوداینکه کشور ما به‌عنوان یک تولید کننده اسید سولفوریک در جهان مطرح است و حتی قیمت اسید سولفوریک نیز در مقایسه با سایر کشورها در ایران ارزان‌تر است. ازنظر کیفیت هم از شرایط خوبی جهت رقابت با سایر تولیدکنندگان در عرصه‌ی تولید اسید سولفوریک برخوردار هستیم. ولی بازهم کمتر از 7 درصد از این محصول از کشور خارج می‌شود. دلیل عمده‌ی این امر شرایط سخت جابجایی آن است. این ماده به‌شدت خورنده است و بسیار سنگین و در غلظت‌های بالا بسیار خورنده بوده و خشک‌کننده‌ی قوی است. در حالتی که رقیق‌شده است با هر نسبتی در آب حل می‌شود ولی در حالت غلیظ، ریختن آب بر روی آن، چنان خطرناک است که سبب پاشش اسید به اطراف و حتی انفجار می‌شود. از طرفی از ریخته شدن اسید سولفوریک بر روی فلزات گاز هیدروژن متصاعد می‌شود که بسیار خطرناک است. این در حالی است که سوختگی با آن از سایر انواع اسید شدیدتر بوده و از نوع دوم سوختگی محسوب می‌شود. شرایط خاص آن مشکلات زیادی را در حمل‌ونقلش به وجود آورده و از طرفی این شرایط سبب شده که اکثراً واحدهای مصرف‌کننده شرایط را برای احداث تولید کننده اسید سولفوریک در کنار خود مرتفع سازند. اغلب این واحدها که از نوع تولید کننده اسید سولفوریک اختیاری هستند و جهت کاهش هزینه‌های حمل‌ونقل در نزدیکی کارخانه‌های مصرف‌کننده‌ی احداث می‌شوند و سبب کاهش بازار برای تولید کننده اسید سولفوریک اجباری می‌شوند. ازاین‌رو اغلب تولیدکنندگان اجباری خود به تولید محصولات پایین‌دستی اقدام می‌کنند.

بااین‌وجود سهم 78 درصدی از صادرات این ماده شیمیایی در اختیار کشورهایی چون ژاپن، کره جنوبی و کانادا و فیلیپین است و آمریکا و شیلی، چین و هند و مراکش از بزرگ‌ترین واردکننده‌های این محصول هستند ولی درمجموع آنچه از آمار پیش‌بینی می‌شود، حجم جابجایی اسید سولفوریک از مسیرهای بین‌المللی تغییر چندانی نخواهد داشت و در همان میزان 7 درصدی باقی می‌ماند.

جهت انبارش و ذخیره‌سازی اسید سولفوریک معمولاً از مخازن پلاستیکی دولایه تحت شرایط خاص بهره می‌گیرند. جنس این مخازن و بست ها و اتصالات از پلی‌اتیلن و یا پلی ونیل کلراید است که از موادی از جنس پلی‌پروپیلن دین مونومر جهت آب‌بندی آن‌ها استفاده می‌شود.

قیمت اسید سولفوریک

شرایط سخت جابجایی اسید سولفوریک سبب شده که همواره قیمت سوخت بر روی قیمت اسید سولفوریک تأثیرگذار باشد و از طرفی قیمت اسید سولفوریک همیشه متناسب باقیمت جهانی گوگرد بوده است. همچنین با توجه به مصرف بالای آن در جهان، قیمت این محصول هم از مکانیزم عرضه و تقاضا مستثنا نیست. پس در یک جمع‌بندی نوسانات قیمت اسید سولفوریک متأثر از سه عامل قیمت جهانی سوخت، قیمت جهانی گوگرد و بازار مصرف(عرضه و تقاضا) است.

بررسی نوسانات قیمت اسید سولفوریک در چند سال گذشته نشان می‌دهد که بعد از سال 2012 با توجه به نزول قیمت گوگرد و با توجه به اینکه اقتصاد اروپا دچار رکود شدیدی شد، شاهد کاهش قیمت اسید سولفوریک نیز بودیم. از طرفی افزایش قیمت سوخت و هزینه‌های بیمه سبب افزایش ریسک در حمل‌ونقل آن شد. بر اساس آمار تولید کننده اسید سولفوریک اجباری که اغلب کارخانه‌های ذوب فلزات پایه‌ای چون مس و روی بوده‌اند در بعضی از موارد ضمن اینکه حتی موفق به اخذ هزینه‌ی پرداختی جهت تولید اسید سولفوریک نشده‌اند، مجبور به پرداخت هزینه‌های حمل‌ونقل و گاهی بیمه هم شده‌اند. این امر بیشتر به این دلیل بوده است که با توجه به اجباری بودن تولید در مورد این واحدها، قادر نبوده‌اند که با کاهش مصرف، تولید اسید سولفوریک خود را کاهش دهند. لذا این تولید مازاد بر روی کاهش قیمت اسید سولفوریک در بازار تأثیر مضاعفی را داشته است. همچنین آمارها نشان می‌دهد که با کاهش قیمت سوخت طی سال‌های 2014 تا 2016 قیمت اسید سولفوریک، مجدداً افت کرده است و این کاهش قیمت بیش از افت قیمت گوگرد طی آن سال‌ها بوده است.

قیمت اسید سولفوریک در بازار ایران

آمارها نشان می‌دهد که تولید اسید سولفوریک در ایران تقریباً‌ با بازار مصرف آن‌هم خوانی دارد. به‌طوری‌که امروزه عملاً یک‌سوم از ظرفیت اسمی در تولید اسید سولفوریک ایران فعال است که این امر متأثر از میزان مصرف آن در ایران است. شرکت‌های متعلق به صنایع مس ایران به‌عنوان بزرگ‌ترین تولید کننده اسید سولفوریک نتوانسته‌اند بازار مصرف در ایران را در اختیار داشته باشند و تنها سهم 7 درصدی از این بازار را در دست دارد، زیرا این مجموعه خود از بزرگ‌ترین مصرف‌کننده این ماده در ایران است. در این سال‌ها تولید کننده اسید سولفوریک اجباری در ایران شرکت‌های مس و روی و پتاسیم و پتروشیمی رازی بوده‌اند و در این میان تنها شرکت پتروشیمی رازی موفق شده است که به‌طور مداوم به عرضه‌ی اسید سولفوریک در کشور مبادرت کند و بقیه‌ی شرکت از تداوم خوبی جهت ارائه‌ی این ماده برخوردار نبوده و نتوانسته‌اند فروش اسید سولفوریک را در کشور را تحت اختیار خود درآورند. واردات به کشور حجم بسیار ناچیزی است که به چشم نمی‌آید و در این میان بازار صادرات آن وضعیت بهتری دارد. بازار مقصد و یا مقصد فروش اسید سولفوریک، کشورهای عراق، آذربایجان و ارمنستان است که آن‌هم حجم بالایی ندارد. قیمت اسید سولفوریک در ایران نیز برمی‌گردد به قیمت گوگرد و وضعیت عرضه و تقاضای آن در کشور. این در حالی است که با کاهش ارزش پولی کشور و نرخ برابری ارز در ایران، اسید سولفوریک با دلار کمتری به کشورهای همسایه صادر می‌شود.

آکام سولفور

1398/4/5