ایده هاایده های صنعتی و معدنی

طرح توليد اسيد سولفوريک محصولی با کاربردهای فراوان

اسيد سولفوريک خالص دارای جرم مولكولی 98/08 مايعی بی رنگ و نسبتاً ويسكوز می باشد.این  اسيد به هر نسبتی در آب حل می شود. همچنين SO3 به هر نسبتی در آن حل می شود و اولئوم تشكيل می شود. غلظت اولئوم بر حسب ميزان SO3 حل شده در این اسيد بيان می شود. مشخصات فيزيكی این اسيد و اولئوم بستگی به ميزان غلظت H2SO4 و SO3 و همچنين دما و فشار دارد. در دمای ثابت دانسيته اسيد با افزايش غلظت H2SO4 افزايش می يابد.

اسيد سولفوريک يک اسيد قوی است كه دارای مقاومت شيميايی بالايی است. اين ماده به نام های اسيد سولفين، اسيد باتری، و سولفات هيدروژن نيز شناخته می شود. اين محصول موارد استفاده وسيعی در فرآيندهای شيميايی به عنوان عامل اسيدی، كاتاليست و عامل دی هيدراسيون دارد.

كد آيسيک اسيد سولفين ٢٤١٢١٦٥١ می باشد.

موارد كاربرد اسيد سولفوريک

به علت طيف گسترده مصرف اسيد سولفين ، معمولا حجم مصرف اين ماده در يک كشور می تواند به عنوان شاخص معتبری در محاسبه روند اقتصادی يک جامعه توليدی صنعتی منظور گردد. ميزان هر يک از موارد كاربرد این اسيد در مناطق مختلف جهان در جدول زیر نشان داده شده است.

جدول الگوی مصرف اسيد سولفوريک در جهان
موارد كاربرد درصد از كل مصرف جهان
كودهای شيميايی 60
صنايع معدنی و فلزی 4
ساير مصارف 36
مجموع 100

عمده ترين كاربرد اسيد در تهيه كود شيميايی فسفاته می باشد. توليد كودهای شيميايی ٦٠ درصد بازار مصرف این اسيد را به خود اختصاص داده است. صنايع معدنی و فلزی نيز در حدود ٤ درصد بازار مصرف جهانی این اسيد را به خود اختصاص داده است. در ادامه موارد كاربرد آن به تفكيک شرح داده شده است.

1. كودهای شيميايی

نرخ رشد مصرف اسيد سولفوريک در ساخت كودهای شيميايی در آمريكا بين سالهای ١٩٨٥ تا 1997 حدود 2/2 درصد بوده است و اين ميزان در طی سالهای ١٩٩٧ تا ٢٠٠٤ به حدود 3/9 درصد رسيده است. این اسيد در توليد اسيد فسفريک، كود سولفات آمونيوم و كود سوپر فسفات نرمال (ساده) به صورت مستقيم مصرف می گردد. اسيد فسفريک خود ماده اوليه توليد كودهای مختلف فسفاته است.

الف) اسيد فسفريک

بخش عمده اسيد سولفين جهان جهت توليد اسيد فسفريک از فرآيند مرطوب مورد استفاده قرار می گيرد. شايان ذكر است كه در توليد اسيد فسفريک كوره ای از اسيد سولفين به عنوان ماده اوليه استفاده نمی شود. البته در سالهای اخير حجم بالای توليد این اسيد از فرايند مرطوب موجب شده است تا اسيد فسفريک توليد شده از اين فرآيند خالص سازی شده و علاوه بر توليد كودهای شيميايی در صنايع ديگر نيز بجای اسيد فسفريک كوره ای نيز مورد استفاده قرار گيرد. باتوجه به بالا بودن ميزان توليد اسيد فسفريک جهان از اسيد سولفين ، بازار این اسيد بسيار تحت تأثير بازار جهانی اسيد فسفريک و كودهای شيميايی توليدی از آن قرار دارد.

ب) كود سولفات آمونيوم

بخشی از اسيد سولفين جهان در توليد كود سولفات آمونيوم مصرف می گردد. در اين فرايند از آمونياک و اسيد سولفوريك استفاده می شود.

پ) كود سوپر فسفات نرمال (ساده)

كود سوپر فسفات نرمال از اضافه كردن اسيد سولفوريک به سنگ فسفات توليد می شود. در اين فرايند فسفات موجود در سنگ، به منوكلسيم فسفات منوهيدرات تبديل می شود. اين ماده سبب می شود كه كود سوپر فسفات نرمال كمترين ميزان P٢O5 را در بين كودهای فسفاته دارا باشد و لذا مصرف آن محدود می باشد.

ت) استفاده مستقيم از آن

بخش اندكی از اسيد سولفين مورد استفاده در صنايع كود شيميايی نيز بطور مستقيم در مخلوط كودهای مايع مورد استفاده قرار می گيرد.

2. صنايع معدنی و فلزی

موارد كاربرد اسيد سولفوريک در صنايع معدنی شامل استخراج مس، استخراج اورانيوم، واناديوم و شستشو و آماده سازی فلزی برای رنگ و پوشش است.

تصویر اسيد سولفوريک

الف) استخراج فلزات مس، سرب و روی

استخراج و تغليظ سنگ معدن حاوی مس، روی يا سرب غالبا با استفاده از این اسيد انجام می گردد.

ب) استخراج اورانيوم و واناديوم

در اوايل دهه ١٩٨٠ حجم زيادی از اسيد سولفين جهان صرف استخراج اورانيوم و محصول جانبی آن واناديوم گرديد. بعد از آن به علت اينكه فعاليتهای هسته ای محدود به قوانين سازمان ملل گرديد، ميزان استفاده از آن نيز در اين زمينه رو به كاهش گذارد.

پ) صنايع فولاد و آهن

اسيد سولفين به دو منظور در صنايع فولاد مورد استفاده قرار می گيرد. يكی بازيافت گازهاي محتوی آمونياک بوسيله این اسيد كه منجر به توليد سولفات آمونيوم به عنوان محصول جانبی صنعت فولاد می گردد و ديگري رسوب زدايی توسط اسيد كه در اين عمليات اكسيدهای فلزات، چربيها و نمكها و حتی زنگ آهن از روی سطح فولاد زدوده می شود.

ت) ساير صنايع معدنی

اسيد سولفوريک می تواند برای تصفيه ساير مواد معدنی نظير سنگهای طلا و مس – نقره نيز مورد استفاده قرار گيرد. همچنين اين اسيد در توليد سولفات مس (كات كبود)، سولفات منگنز، سولفات نيكل، انواع سولفاتهای آهن (زاج سبز و زاج سفيد)، سولفات سديم و سولفات روی كاربرد دارد. در توليد سولفات آلومينيوم از بوک سيت نيز اسيد سولفين به ميزان 0/5 كيلوگرم به ازای توليد يک كيلوگرم محصول مصرف می گردد.

3. ساير موارد مصرف

ساير موارد مصرف این اسيد در ادامه شرح داده شده است.

الف) سنتز مواد شيميايی

در فرايند توليد مواد شيميايی مختلفی از اسيد سولفين استفاده می شود. اين مواد عبارتند از :

  • توليد متيل متاكريلات از روش استو سيانو هيدرين
  • توليد كاپرولاكتام و توليد محصول جانبی سولفات آمونيوم
  • اسيد فلوريک از سنگ معدن فلوراسپار
  • دی اكسيد تيتانيوم از فرايند سولفات
  • اكريلونيتريل از پروپيلن
  • مواد منفجره مانند نيتروگليسرين، نيتروسلولز و نيتروبنزن
  • توليد اسيد كلريدريک از سولفين و نمک طعام
  • اسيد كروميک و بی كرومات ها
  • اسيد سيتريک از اسيد سولفين و سيترات كلسيم
  • اسيد بوريک از اسيد سولفوريک و بورات سديم
  • رزورسينول از بنزن
  • فورفورال از پنتوسن و اسيد سولفين
  • ايزوپروپيل الكل و اتانول از اولفين ها
  • فنل از كومن و اسيد سولفين

ب) تصفيه روغن موتور

در فرايند توليد روغن موتور و تصفيه دوم روغن های موتور كار كرده و همچنين در فرايند توليد گريس از اسيد سولفين استفاده می شود.

ج) توليد باطريهای اتومبيل و آب باتری

اسيد سولفين به عنوان الكتروليت در باطری های اسيدی مورد استفاده قرار می گيرد. مورد مصرف اين باطری ها در اتومبيلها می باشد. اگرچه مقدار و غلظت اسيد مورد نياز برای هر باطری می تواند متفاوت باشد. اما نسبت ميزان مصرف اسيد به مصرف سرب در هر باطری ثابت و برابر 0/2 واحد به ازای يک واحد سرب می باشد.

د) تصفيه آب
اسيد سولفوريک در تصفيه آب و پساب، در كنترل PH، احيای رزين مبدل يونی جهت رسوبدهی يون ها و در نهايت توليد آب عاری از يون مورد استفاده قرار می گيرد. از این اسيد جهت افزايش PH آب تا 6 و رسوب املاح آب استفاده می گردد. پالايشگاه ها، پتروشيمی ها و نيروگاه ها بزرگترين مراكز مصرف كننده آب بدون املاح هستند. لذا مصرف آنها نيز قابل توجه است.

ه)ساير موارد كاربرد

اسيد سولفوريک در صنايع مختلف ديگری نيز كاربرد دارد كه عبارتند از :

  • در كارخانجات سالامبور سازی جهت خيساندن پوست و زدودن چرب
  • در صنعت چرمسازی برای زدودن چربی از چرم خام
  • در واحدهای آماده سازي و ريسندگی و رنگ آميزی پشم
  • در صنعت لاستيک سازی جهت شستشو و كنترل PH
  • در صنعت نساجی برای تثبيت رنگ پارچه و نخ و خنثی سازی
  • در كارخانجات روغن نباتی جهت زدودن چربی از ماشين آلات و مهيا سازی تفاله دانه برای خوراک دام و طيور
  • در برخي از واحدهای پودر و مايع شوينده جهت سولفوناسيون و توليد محلول چربی گير و باز كننده لوله فاضلاب و شستشوی كاشی
  • در صنعت كاغذ جهت كنترل PH و تصفيه كاغذ و زدودن ناخالصی های معدنی
  • در صنعت توليد كلر در سلولهای ديافراگمی جهت خشک كردن و آب گيری گاز كلر

بررسی كالای جايگزين

در توليد اسيد فسفريک و كودهای شيميايی فسفاته، اسيد سولفوريک عامل اصلی است و قابل جايگزينی با محصول ديگری نيست. در تصفيه اورانيوم و واناديوم، مواد قليايی جايگزين این اسيد شده است، البته هنوز در برخی نقاط دنيا از همین اسيد در اين زمينه استفاده می شود. تصفيه برش های روغنی امروزه به روشهای ديگری غير از تصفيه با این اسيد انجام می شود. همچنين در توليد دی اكسيد تيتانيوم فرآيند كلرايد با فرايند سولفايد كه از این اسيد استفاده می كند رقابت می كند.

در توليد مواد پاک كننده، تری اكسيد سولفور و اسيد كلروسولفوريک می تواند جايگزين اسيد سولفين شود. در تصفيه آب دی اكسيد كربن با این اسيد رقابت می كند. همچنين در توليد تركيبات كروم، اسيد سيتريک، رزورسينول و فنل فرآيندهای ديگری نيز وجود دارند كه با فرآيندهای توليد از این اسيد رقابت می كند. بهر حال، علت كاربرد فراوان این اسيد در صنايع مختلف، ارزان بودن و حجم بالای توليد آن در جهان است. لازم به ذكر است كه قسمت عمده اسيد سولفوريک جهان در توليد اسيد فسفريک مصرف می شود كه هيچ محصول جايگزينی برای آن وجود ندارد.

اهميت استراتژيک كالا

همانطور كه ذكر شد، عمده كاربرد اسيد سولفين در توليد كودهای فسفاته است. اهميت استراتژيک آن نيز در همين راستاست. با رشد روزافزون جمعيت جهان و محدوديت زمين های كشاورزی، ميزان بهره وری و راندمان توليد محصول از خاک به ازای هر واحد، ضرورتا بايد افزوده شود تا بتواند پاسخگوی رشد فزاينده جمعيت باشد. امروزه اين كار ديگر با كودهای حيوانی انجام نمي شود. چرا كه كودهای حيوانی تنها فيزيک خاک را تغيير می دهند و خاک را برای رشد آماده می كنند، اما از نظر مواد مغذی برای گياه بسيار فقير هستند.

برای بالا بردن بهره وری خاک، استفاده از كودهای شيميايی ضرورت شناخته شده ای است. همانطور كه در بخش موارد كاربرد ذكر شد، اسيد سولفوريک در توليد كودهای پر مصرف از جمله كودهای فسفاته و نيز كود سولفات آمونيوم مورد استفاده قرار می گيرد و در اين كاربردها نيز قابل جايگزينی با ماده ديگری نيست. لذا از اين نظر بسيار حائز اهميت است.

روش های مختلف توليد اسيد سولفوريک

به طور كلی میتوان گفت كه امروزه كليه كارخانه های جديد كه غلظت های بالا و پايدار گاز دی اكسيد گوگرد را توليد می كنند، با فرآيند دو جذبی و با استاندارد انرژی بالا طراحی و ساخته شده اند. البته لازم به ذكر است كه كارخانه های قديمی نيز از نقطه نظر بازده تبديل و استاندارد انرژی اصلاح شده اند. در مجموع ميتوان گفت كه كارخانه هايی كه گاز So2 با غلظت ٦ تا ١٢ درصد را توليد می كنند از فرآيند دو جذبی با بازده متوسط 99/6 درصد استفاده مي كنند.

اما در كارخانه هايی كه در آن محتوای گاز So2 كم بوده و به علاوه نوسان های زيادی نيز در گاز مشاهده می شود، فرآيندهای دو جذبی غير ممكن بوده و فرآيند تک جذبی بعنوان بهترين روش شناخته شده مورد استفاده قرار می گيرد. در اين مورد و با طراحی بهينه ميتوان بازده تبديل ٩٩ درصد را بدست آورد. تهيه دی اكسيد گوگرد So2 برای توليد اسيد سولفين به طرق مختلفی انجام می شود كه عبارتند از :

  1. استفاده گوگرد عنصری
  2. استفاده از دی اكسيد گوگرد حاصل از سولفيد فلزات
  3. استفاده از گچ فسفردار
  4. احتراق H٢S يا ديگر گازهای شامل گوگرد
  5. بازيافت اسيد سولفين قابل بازيافت

واحدهايی كه از سوزاندن گوگرد برای توليد اسيد سولفين استفاده می كنند با واكنش های گرمازايی همراه می باشند. در واحدهای قديمی توليد اسيد سولفوريک مقداری از گرمای حاصل بازيافت می شد اما در واحدهای جديد اسيد سولفين ميزان حرارت آزاد شده بازيافتی بالا رفته در نتيجه در سوخت مصرفی صرفه جويی زيادی شده است.

از مزيت های واحدهای جديد پایين بودن نسبت هوا به گوگرد ورودی و افت فشار پایين در فرايند و در نتيجه پایين بودن توان (اسب بخار) كمپرسور هوای در سيستم است. همچنين افت دمای بيشتر در برخی از قسمتهای سيستم، بازآرايی تجهيزات بكار رفته در سيستم برای بهبود بازيافت حرارتی و اضافه نمودن توربو ژنراتور برای تبديل بخار فشار قوی به الكتريسيته است. در ادامه توضيحاتی درباره فرايندهای توليد اسيد سولفين ارائه شده است.

فرآيند توليد اسيد سولفوريک از گوگرد

در حال حاضر مهمترين روش توليد اسيد سولفوريک ، فرايند اول يعنی توليد از گوگرد عنصری است. دی اكسيد گوگرد ممكن است از اكسيداسيون گوگرد خام و يا اكسيداسيون سولفيدهای فلزی گوگرد نظير سولفيد مس، سولفيد سرب، سولفيد نيكل، سولفيدهای آهن، سولفيد روی و يا سولفيد موليبديم توليد شود. اكسيداسيون سولفيد هيدروژن نيز منجر به توليد دی اكسيد گوگرد می شود. تبديل دی اكسيد گوگرد به تری اكسيد گوگرد در فرايند اكسيداسيون كاتاليستی با كاتاليست سزيم و يا پنتا اكسيد واناديم اصلاح يافته انجام می شود.

در نهايت از هيدراسيون تری اكسيد گوگرد اسيد سولفين توليد می شود. اصلی ترين روش توليد تجاری این اسيد به اين صورت است كه ابتدا دی اكسيد گوگرد از گوگرد تهيه می شود. سپس دی اكسيد گوگرد در فرايند اكسيداسيون كاتاليستی به تری اكسيد گوگرد تبديل می شود و سپس از واكنش تری اكسيد گوگرد با آب اسيد سولفين غليظ توليد می شود.

فرآيند توليد اسيد سولفوريک از دی اكسيد گوگرد حاصل از سولفيد های فلزی

دی اكسيد گوگرد به عنوان يک محصول فرعی در اكثر فرآيندهای توليد مس و برخی ديگر از فلزات محسوب می شود. دی اكسيد گوگرد توليد شده با هوا رقيق می شود. اكسيژن و دی اكسيد گوگرد وارد راكتور كاتاليستی شده و واكنش اكسيداسيون انجام می گردد. در اين راكتور دی اكسيد گوگرد به تری اكسيد گوگرد تبديل می شود. تری اكسيد گوگرد بوسيله اسيد سولفوريک جذب شده و اسيد با غلظت بالا ( ٩٨,٥ درصد وزنی) تشكيل می شود.

فرآيند توليد اسيد سولفين از فسفو ژيپسوم (گچ فسفردار)

در فرآيند توليد اسيد فسفريک از اسيد سولفين، فسفو ژيپسوم به عنوان محصول جانبی توليد می شود. از تركيب فسفوژيپسوم، كک نفتی، پيريت های آهن و خاک رس و دی اكسيد گوگرد توليد می شود. توليد اسيد سولفوريک از دی اكسيد گوگرد نظير آنچه كه در فرايند قبلی توضيح داده شد، می باشد.

بازيافت اسيد سولفين

تجزيه حرارتی اسيد سولفين So2 قابل بازيافت به در كوره و در دمای حدود ١٠٠٠ درجه صورت می گيرد.

احتراق گاز H٢S

احتراق H٢S در كوره در دمای ١٠٠٠ درجه سانتيگراد انجام می شود. گاز So2 حاصل برای توليد اسيد سولفين استفاده می شود.

جهت سفارش طرح توجیهی توليد اسيد سولفوريک با شماره: 09056370500 تماس بگیرید.

لطفا به این مطلب امتیاز دهید:

امتیاز کاربر: 5 ( 1 نتایج)
گردآورنده
تی توجیهی
نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سه + شش =

دکمه بازگشت به بالا
0