معرفی گوگرد گازی(دی‌اکسید گوگرد)

تعریف و فرمول شیمیایی

دی‌اکسید گوگرد، که با نام رایج‌تر گوگرد گازی نیز شناخته می‌شود، ترکیبی شیمیایی با فرمول SO₂ است. این ماده گازی شکل، بی‌رنگ و دارای بوی تند و نافذی است که در اثر سوختن گوگرد در هوا یا اکسیداسیون مواد معدنی گوگرددار مانند پیریت به دست می‌آید.

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

گوگرد گازی دارای وزن مولکولی 64.07 گرم بر مول است. در دمای اتاق به صورت گاز است، اما در دماهای پایین به مایع تبدیل می‌شود. این گاز در آب محلول است و محلولی اسیدی به نام اسید سولفوروز ایجاد می‌کند.

منابع تولید طبیعی و صنعتی

در طبیعت، گوگرد گازی از فوران‌های آتشفشانی، پوسیدگی مواد آلی گوگرددار، و اکسیداسیون کانی‌ها آزاد می‌شود. در صنعت، این گاز از سوزاندن گوگرد عنصری یا کانی‌های سولفوره مانند پیریت آهن تولید می‌شود.

کاربرد گوگرد گازی در تولید اسید سولفوریک

فرآیند تماس (Contact Process)

رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین روش تولید اسید سولفوریک، استفاده از گوگرد گازی در فرآیند تماس است.

مرحله اول: تولید SO₂ از گوگرد

در این مرحله، گوگرد جامد یا پیریت در حضور اکسیژن سوزانده می‌شود تا گاز SO₂ یا همان گوگرد گازی تولید گردد.
معادله واکنش:

مرحله دوم: تبدیل SO₂ به SO₃

گوگرد گازی تولیدشده وارد یک راکتور با کاتالیزگر اکسید وانادیوم (V₂O₅) می‌شود و به SO₃ تبدیل می‌شود.

مرحله سوم: تولید اسید سولفوریک

SO₃ تولیدی ابتدا در آب حل نمی‌شود، بلکه با اسید سولفوریک غلیظ ترکیب می‌شود تا اولئوم ایجاد کند. سپس اولئوم با آب واکنش می‌دهد تا اسید سولفوریک تولید شود.

مزایای استفاده از گوگرد گازی در این فرآیند

• راندمان بالا

• هزینه تولید کم

• عدم تولید گازهای مزاحم در صورت طراحی صحیح

فرآیند DCDA (Double Contact Double Absorption)

در این روش نوین، بازدهی تبدیل گوگرد گازی به اسید سولفوریک افزایش می‌یابد. دو مرحله تماس و دو مرحله جذب موجب کاهش تلفات SO₂ در گاز خروجی می‌شود.

کاربردهای صنعتی گوگرد گازی

سفیدکننده در صنایع

گوگرد گازی نقش مهمی در صنایع سفیدکنندگی ایفا می‌کند.

کاغذسازی و پالپ‌سازی

در این صنعت، از گوگرد گازی برای سفید کردن الیاف سلولزی استفاده می‌شود.

صنایع نساجی

برای روشن کردن رنگ پارچه‌ها، گوگرد گازی به عنوان یک ماده کاهنده عمل می‌کند.

نگهدارنده و ضدعفونی‌کننده غذایی

گوگرد گازی به عنوان افزودنی E220 در بسیاری از مواد غذایی استفاده می‌شود.

خشکبار

برای جلوگیری از تغییر رنگ و رشد میکروارگانیسم‌ها در میوه‌های خشک، گوگرد گازی به کار می‌رود.

نوشیدنی‌ها و شراب‌سازی

در این صنایع، گوگرد گازی باعث پایداری بیشتر محصول و جلوگیری از تخمیر ناخواسته می‌شود.

استفاده در تصفیه آب

از گوگرد گازی برای حذف باقی‌مانده کلر (دکلریناسیون) در سیستم‌های تصفیه آب استفاده می‌شود.

کاربرد در صنایع نفت و فلزات

گوگرد گازی در فرآیندهای جداسازی ترکیبات سولفوره در پالایشگاه‌ها و نیز در استخراج فلزاتی مانند مس، نیکل و روی به کار می‌رود.

استفاده تاریخی به عنوان مبرد

قبل از رواج فریون‌ها، گوگرد گازی یکی از گزینه‌های مبرد در سیستم‌های سرمایشی ابتدایی بود.

ایمنی و اثرات زیست‌محیطی گوگرد گازی

تأثیرات بر سلامت انسان

گوگرد گازی گازی سمی است. استنشاق آن باعث تحریک گلو، بینی و چشم شده و در دوزهای بالا ممکن است کشنده باشد.

نقش در باران اسیدی

گوگرد گازی با بخار آب هوا ترکیب شده و اسید سولفوروز و سپس اسید سولفوریک تولید می‌کند. این فرایند منجر به تشکیل باران اسیدی می‌شود که اثرات مخربی بر گیاهان، خاک و سازه‌ها دارد.

روش‌های کاهش انتشار گوگرد گازی

برای جلوگیری از آلودگی هوا، از سیستم‌های “اسکرابر” برای جذب SO₂ در دودکش‌های صنعتی استفاده می‌شود. این روش‌ها به‌ویژه در نیروگاه‌های سوخت فسیلی بسیار رایج هستند.

قوانین زیست‌محیطی

سازمان‌های محیط‌زیستی مانند EPA در ایالات متحده و سازمان محیط‌زیست ایران، میزان مجاز انتشار گوگرد گازی را در صنایع محدود کرده‌اند.

روش‌های تولید گوگرد گازی در صنعت

سوزاندن گوگرد عنصری

ساده‌ترین روش تولید گوگرد گازی، سوزاندن مستقیم گوگرد خالص در اکسیژن است.

اکسیداسیون کانی‌های سولفوره

مواد معدنی سولفوره مانند پیریت (FeS₂) در کوره‌های مخصوص سوزانده می‌شوند تا گوگرد گازی آزاد شود.

بازیابی از گازهای خروجی

در برخی صنایع، گازهای خروجی از دودکش‌ها حاوی گوگرد گازی هستند که با تکنولوژی خاص بازیافت می‌شوند.

مکانیزم واکنش در تولید گوگرد گازی

تبدیل SO₂ به SO₃ با کاتالیزگر

گوگرد گازی در حضور کاتالیزگر V₂O₅ و در دمای 450-500 درجه سانتی‌گراد به SO₃ تبدیل می‌شود. این واکنش تعادلی است و باید شرایط بهینه برای بیشترین بازده فراهم شود.

احیا و بازیابی کاتالیزگر

با گذر زمان، ناخالصی‌هایی مثل آرسنیک ممکن است کاتالیزگر را غیرفعال کنند، لذا نیاز به پاک‌سازی و بازیابی منظم وجود دارد.

طراحی کارخانه‌های تولید اسید سولفوریک با گوگرد گازی

پیش‌تصفیه و خشک‌کردن گاز

قبل از ورود گوگرد گازی به راکتور، گاز خشک و تصفیه می‌شود تا از عملکرد مطلوب کاتالیزگر اطمینان حاصل گردد.

راکتور تماس

گوگرد گازی در راکتور چندمرحله‌ای با اکسیژن واکنش داده و به SO₃ تبدیل می‌شود.

واحد جذب

در این واحد، SO₃ تولیدی در اسید سولفوریک جذب شده و اولئوم تولید می‌شود که سپس به اسید سولفوریک تبدیل می‌شود.

نوآوری‌ها در فرآیند استفاده از گوگرد گازی

فرآیند WSA

در این روش نوین، گوگرد گازی به‌جای جذب شدن در اسید، مستقیماً با آب واکنش می‌دهد و اسید تولید می‌کند. این روش راندمان بالاتری دارد.

استفاده از مبدل‌های حرارتی

حرارت حاصل از واکنش‌های گوگرد گازی بازیافت می‌شود و به بهره‌وری انرژی در کارخانه‌ها کمک می‌کند.

اهمیت گوگرد گازی در صنعت مدرن

نقش کلیدی در اقتصاد صنعتی

گوگرد گازی پایه اصلی تولید اسید سولفوریک است که خود مادر صنایع شیمیایی محسوب می‌شود. بدون گوگرد گازی، بسیاری از زنجیره‌های تولید صنعتی متوقف خواهند شد.

قیمت گوگرد گازی

برای استعلام قیمت و خرید گوگرد گازی با کارشناسان فروش ما تماس حاصل نمایید.