کاربرد سولفوریک اسید در تولید کودهای شیمیایی

تولید اسید سولفوریک

شیوه تولید اسید سولفوریک که توصیف شد یک شیوه جدید برای تولید اسید سولفوریک با درجه خلوص بالاتر از 98% است که مصارف خاصی دارد، اما بطورکلی روند تولید اسید سولفوریک به شکل زیر است

استخراج گوگرد

تبدیل گوگرد به دی اکسید گوگرد

تبدیل دی اکسیدگوگرد به تری اکسید گوگرد

تبدیل تری اکسید گوگرد به اسید سولفوریک

دسته بندی مقالات

اسید سولفوریک بیشترین کاربرد را در ساخت و تولید کودهای شیمیایی فسفاته دارد به گونه‌ای که در حدود 60 درصد از بازار مصرف این ماده، مختص به تولید این کودها می‌باشد. در تولید کودهای شیمیایی به صورت بسیار گسترده‌ای از اسید سولفوریک استفاده می‌شود.

آنچه در این مقاله خواهید خواند

مقدمه‌ای بر تاریخچه کشف اسید سولفوریک
کاربردهای اسید سولفوریک
کاربردهای سولفوریک اسید در تولید کودهای شیمیایی
تولید اسید سولفوریک در خانه:
روش امن تولید اسید سولفوریک :
روش سریع تولید اسید سولفوریک:
یادداشت ایمنی

کاربرد سولفوریک اسید در تولید کودهای شیمیایی

اسید سولفوریک بیشترین کاربرد را در ساخت و تولید کودهای شیمیایی فسفاته دارد به گونه‌ای که در حدود 60 درصد از بازار مصرف این ماده، مختص به تولید این کودها می‌باشد. در تولید کودهای شیمیایی به صورت بسیار گسترده‌ای از اسید سولفوریک استفاده می‌شود.

مقدمه‌ای بر تاریخچه کشف اسید سولفوریک

برخی از شیمی دان‌ها کشف این ماده را به زکریای رازی نسبت می‌دهند. آلبرت ماگنوس یک شیمیدان اروپایی بود که با ترجمه‌ی کتب علمی مربوط به دانشمندان ایرانی سولفوریک اسید را به اروپاییان معرفی کرد. این ماده هم اکنون به عنوان پرکاربردترین ماده‌ی شیمیایی در صنایع شناخته می‌شود. اسید سولفوریک در غلظت‌ها و اشکال متفاوتی در صنعت وجود دارد و استفاده می‌شود. در تصویر زیر اسید سولفوریک جامد نشان داده شده است. اسید سولفوریک مایع در غلظت‌ها متفاوت برای صنایع مختلف استفاده می‌شود بنابراین هر صنعتی با توجه به نیاز خود به میزانی که لازم این اسید سولفوریک را رقیق می‌کند. برای رقیق سازی این اسید خطرناک باید کم کم آب را به آن اضافه کرد زیرا در صورت اضافه‌ی یک باره‌ی آب به آن، با آب به شدت واکنش می‌دهد.

اسید سولفوریک را می‌توان به روش‌های متفاوتی تولید کرد اما پر کاربردترین روش برای تولید آن استفاده از گوگرد به صورت عنصر است. دي اكسيد گوگرد را از اكسيداسيون گوگرد خام و يا اكسيداسيون سولفيدهاي فلزي گوگرد نظير سولفيد مس، سولفيد سرب، سولفيد نيكل، سولفيدهاي آهن، سولفيد روي و يا سولفيد مول بیدیم تولید می‌شود. سپس با استفاده از کاتالیزگرهایی مانند سديم و يا پنتا اكسيد واناديم دی اکسید گوگرد به گوگرد تری اکسید تبدیل می‌شود و با انحلال این ماده در آب اسید سولفوریک تولید می‌شود.

کاربردهای اسید سولفوریک

اسید سولفوریک بیشترین کاربرد را در ساخت و تولید کودهای شیمیایی فسفاته دارد به گونه‌ای که در حدود 60 درصد از بازار مصرف این ماده، مختص به تولید این کودها می‌باشد. استفاده از اسید سولفوریک در صنایع کشاورزی به طرز قابل توجهی موجب حاصلخیزی هرچه بیشتر خاک می‌شود. در تولید کودهای شیمیایی به صورت بسیار گسترده‌ای از اسید سولفوریک استفاده می‌شود. همچنین برای تولید اسید فسفریک، سولفات آمونیوم (یک کود شیمیایی پر کاربرد در کشاورزی) و بسیاری از کودهای شیمیایی فسفاته از اسید سولفوریک استفاده می‌شود.

کاربردهای سولفوریک اسید در تولید کودهای شیمیایی

همان طور که گفتیم اسید سولفوریک یک ماده‌ی پر کاربرد در ساخت و تولید کودهای شیمیایی است. این ماده در تولید کود سولفات آمونیوم و کود سوپر فسفات ساده به صورت مستقیم مصرف شده و در تهیه‌ی بسیاری کودهای شیمیایی کشاورزی به صورت غیر مستقیم مصرف می‌شود. استفاده از این اسید سولفوریک در تولید کودهای شیمیایی کشاورزی در طی سال‌های اخیر افزایش قابل توجهی داشته است. به صورتی که تقریباً می‌توان گفت بدون استفاده از سولفوریک اسید صنعت کشاورزی رونق امروز را نخواهد داشت.

الف) کاربرد سولفوریک اسید در تولید اسید فسفریک

اسید فسفریک با استفاده از دو فرآیند در صنعت تولید می‌شود فرآیند کوره‌ای و مرطوب. اسید سولفوریک به صورت مستقیم در تولید اسید فسفریک در طی فرآیندی به نام فرآیند مرطوب مورد استفاده قرار می‌گیرد و در تولید اسید فسفریک به صورت کوره‌ای، از اسید سولفوریک به عنوان ماده‌ی اولیه استفاده نمی‌شود. هرچند تولید اسید سولفوریک به صورت فرآیند مرطوب درصد بیشتری از حجم تولید این ماده را پوشش می‌دهد و با گذشت زمان نیز این درصد افزایش می‌یابد.

ب) کاربرد سولفوریک اسید در تولید کود سولفات آمونیم

درصد قابل توجهی از اسید سولفوریک تولید شده برای تولید سولفات آمونیوم استفاده می‌شود. مواد اولیه‌ی برای تولید سولفات آمونیوم، آمونیاک و اسید سولفوریک است.

پ) کاربرد سولفوریک اسید در تولید کود سوپر فسفات نرمال (ساده)

با اضافه کردن اسید سولفوریک به سنگ فسفات کود سوپر فسفات نرمال و یا ساده (NSP) تولید می‌شود. در طی این فرایند فسفات موجود در سنگ فسفات، به منوکلسیم فسفات منوهیدرات (Gypsum) تبدیل می‌شود. منوکلسیم فسفات منوهیدرات سبب می‌شود که کود سوپر فسفات نرمال کمترین میزان P2O5 را در بین کودهای فسفاته دارا باشد و لذا مصرف آن محدود می‌باشد.

ت) استفاده از اسید سولفوریک به صورت مستقیم

درصد کمی از اسید سولفوریک تولید شده به صورت مستقیم در صنایع کودهای شیمیایی با کودهای مایع مخلوط شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده همچنین برای متعادل کردن PH خاک نیز به صورت مستقیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. عناصری مانند روی، منگنز، آلومینیوم، مس و کبالت در شرایط ph اسیدی، بسیار قابل جذب هستند و در ph بالا نمی‌توانند توسط گیاهان جذب شوند. بنابراین استفاده از اسید سولفوریک به تنظیم PH خاک برای تعادل در جذب مواد مورد نیاز گیاهان کمک به سزایی خواهد کرد.

تولید اسید سولفوریک در خانه:

در واقع، این روش با اسید سولفوریک رقیق شروع می‌شود که برای تولید اسید سولفوریک غلیظ به جوش می‌آید. این امن‌ترین و آسان‌ترین روش تولید اسید سولفوریک در خانه است.

مواد مورد نیاز:

• باتری اتومبیل

• ظرف شیشه‌ای

• یک منبع خارجی از گرما، مانند توری

برای تولید اسید سولفوریک باتری که ممکن است در یک فروشگاه لوازم خودرو خریداری شود، حدود ۳۵ درصد اسید سولفوریک دارد. در بسیاری از موارد، این برای فعالیت‌های شما به اندازه کافی قوی خواهد بود، اما اگر به اسید سولفوریک غلیظ نیاز دارید، تنها کاری که برای تولید اسید سولفوریک شما باید انجام دهید این است که آب را پاک کنید. اسید حاصله به اندازه معرف اسید سولفوریک خالص نیست، بنابراین این را در ذهن نگه دارید.

روش امن تولید اسید سولفوریک :

اگر عجله نداشته باشید، می‌توانید با اجازه دادن به آب به طور طبیعی، تولید اسید سولفوریک

اسید سولفوریک را متمرکز کنید. این کار چند روز طول می‌کشد.یک ظرف باز از اسید سولفوریک را با گردش خوب، ایمن از احتمال یک نشت قرار دهید.

کانتینر را برای به حداقل رساندن آلودگی با گرد و غبار و ذرات دیگر پوشش می‌دهد.آب از محلول خارج می‌شود و در نهایت با سولفوریک اسید غلیظ شما را ترک می‌کند. توجه داشته باشید که تولید اسید سولفوریک شدیدا رطوبت پسند است، بنابراین مقدار مشخصی از آب را حفظ خواهد کرد. شما باید مایع را گرم کنید تا آب باقیمانده را تخلیه کنید.

روش سریع تولید اسید سولفوریک:

سریع‌ترین روش برای تولید اسید سولفوریک و متمرکز کردن اسید سولفوریک آب دادن آب از اسید است. این سریع است اما نیاز به مراقبت شدید دارد. شما می‌خواهید این کار را در فضای باز انجام دهید تا در معرض گازهای اسیدی قرار نگیرد و از شیشه borosilicate استفاده کنید (به عنوان مثال، Pyrex یا Kimax).برای تولید اسید سولفوریک همیشه یک خطر خرد کردن یک ظرف شیشه‌ای وجود دارد، مهم نیست چه نوع حرارت دهی داشته باشید، بنابراین باید برای آن امکان آماده باشید. این پروژه را بدون نظارت رها نکنید.

برای تولید اسید سولفوریک باتری را در ظرف شیشه‌ای borosilicate حرارت دهید.

زمانی که سطح مایع قطع شود، شما اسید سولفوریک را تا جایی که می‌توانید متمرکز خواهید کرد. در این نقطه بخار نیز با بخار سفید جایگزین خواهد شد. مراقب باشید تا از استنشاق دود خودداری کنید.

قبل از انتقال اسید سولفوریک به ظرف دیگر، اجازه دهید که مایع خنک شود.

ظرف را ببندید تا از ورود هوا به اسید جلوگیری کنید. اگر کانتینر بیش از حد باز مانده باشد، تولید اسید سولفوریک رقیق خواهد شد.

یادداشت ایمنی

برای تولید اسید سولفوریک توصیه می‌شود جوش‌شیرین (سدیم بیکربنات)یا پایه دیگر را نگه دارید. اگر کمی اسید پاشی، می‌توانید با واکنش نشان دادن آن با جوش‌شیرین، به سرعت آن را خنثی کنید. به سادگی کمی جوش‌شیرین را روی آن بریزید.

مراقب باشید برای تولید اسید سولفوریک که از تماس با اسید سولفوریک اجتناب کنید. اسید سولفوریک یکی از اسیده‌ای قوی است. بسیار خورنده است و به شدت و به طور ناخوشایندی با پوست، غشا مخاطی، لباس و چیزهای دیگری که آن را لمس می‌کند، واکنش نشان می‌دهد. بخار را تنفس نکنید، اسید سولفوریک را لمس نکنید و آن را آلوده نکنید. موهای بلند را به پشت ببندید، عینک و دستکش بپوشید و پوست نوردهی شده را بپوشانید.

از قابلمه و لوازم فلزی استفاده نکنید.در فرآیند تولید اسید سولفوریک با فلز واکنش می‌دهد. هم چنین به برخی از انواع پلاستیک حمله خواهد کرد. شیشه انتخاب خوبی است.

تولید اسید سولفوریک با آب در واکنش گرماده واکنش نشان می‌دهد اما رقیق شدن با آب بهترین راه برای مقابله با نشت اسید است. حتما مقدار زیادی آب در دسترس داشته باشید، فقط در صورتی که مشکلی پیش بیاید. شما می‌توانید مقدار کمی از اسید سولفوریک را با آب وارد کنید. یک اسید رقیق شده‌است و با یک پایه ضعیف مثل جوش‌شیرین و هشدار: اسید Sulfuric وقتی مخلوط با آب مخلوط می‌شود، خنثی می‌شود! اگر می‌خواهید با اسید سولفوریک کار کنید، این موارد را بدانید و به خواص آن احترام بگذارید.

دو فرآیند اصلی (اتاق هدایت و ارتباط)برای تولید اسید سولفوریک وجود دارد و به صورت تجاری در تعدادی از درجات و غلظت‌های موجود است. فرآیند اتاق هدایت، که بزرگ‌تر از دو فرآیند است، برای تولید بیشتر اسید مورد استفاده برای تولید کود مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ آن یک اسید نسبتا رقیق تولید می‌کند (۶۲ % -۷۸ %). فرآیند تماس یک اسید تولید می‌کند اما تولید اسید سولفوریک نیازمند مواد خام و استفاده از کاتالیست های گران‌قیمت است. در هر دو فرآیند گوگرد دی‌اکسید اکسید می‌شود و در آب حل می‌شود. دی‌اکسید گوگرد با سوزاندن گوگرد، با سوزاندن pyrites (سولفیدهای آهن)به دست می‌آید،برای تولید اسید سولفوریک با سولفید برای تصفیه، یا با سوزاندن گاز سولفید هیدروژن. برخی از سولفوریک اسید نیز برای تولید اسید سولفوریک از محلول‌های نمک آهنی برای ترشی و استیل و از لجن و لجن اسیدی از پالایشگاه نفت تهیه می‌شوند.