تاریخچه اسید سولفوریک
قدیمی ترین مدرک موجود درتهیه اسید سولفوریک به قرن هشتم میلادی برمیگردد که در آن جابربن حیان طوسی در مورد تقطیر شوره همراه با زاج سبز سخن میگوید. اما کشف آن به زکریای رازی دیگر دانشمند ایرانی در قرن دهم نسبت داده میشود. او اسید سولفوریک را از طریق تقطیر خشک کانی هایی که شامل سولفات آهن که زاج سبز نامیده میشود و سولفات مس که کات کبود نامیده میشود بدست آورد. حرارت دادن هر یک از این ترکیبات باعث تجزیه آنها و ایجاد اکسید آهنɪɪ ، اکسید مس ɪɪ و آب میگردد. ترکیب آب و گوگرد تری اکسید حاصل شده، محلول رقیق اسید سولفوریک را ایجاد میکند. این روش با ترجمه متون علمی و کتابهای دانشمندان مسلمان ایرانی توسط شمیدانهای اروپایی در قرون وسطی مانند آلبرت ماگنوس در اروپا شناخته شد. و به این دلیل اسید سولفوریک را شیمیدانهای قرون وسطی به نام جوهر گوگرد شناختند. از آن تاریخ به بعد مدارک زیادی در مورد اسید سولفوریک موجود میباشد. ولی تنها در قرن ۱۶ میلادی بود که محققان در مورد خواص و روشهای گوناگون تولید اسید سولفوریک شروع به تحقیق نمودند.
در قرن ۱۸میلادی تولید صنعتی اسید سولفوریک از طریق سوزاندن گوگرد در حضور نیتریت پتاسیم (KNO3 ) و در کشور انگلستان آغاز گردید. در این روش گوگرد و نیتریت پتاسیم به نسبت ۸ به ۱ مخلوط و در زیر یک فلاسک شیشه ای حاوی بخار آب سوزانده میشدند که در نتیجهی آن اسید سولفوریک تشکیل شده و پس از کندانس شدن روی سطح شیشه جمعآوری میگردید. روشهای اولیه تولید صنعتی اسید سولفوریک بازده خیلی کمی داشتند و نمیتوانستند به پیش از ۵۰ درصد برسند. ولی حتی با وجود این بازده کم مقدار تولید اسید سولفوریک همچنان سیر صعودی خود را طی میکرد.
با رشد تقاضای اسید سولفوریک و افزایش مصرف آن روش های دیگری برای افزایش سرعت و مقدار تولید آن به کار گرفته شد و محفظههای سربی جایگزین فلاسک شیشهای برای انجام واکنش بین گوگرد و نیتریت پتاسیم شدند.
با این همه صنایع رنگرزی و سایر صنایع شیمیایی خواهان اسید سولفوریک با غلظت بودند. این امر با تقطیر خشک کانیها، شبیه همان روش اولیه رازی ممکن شد. در این روش سولفید آهن در اثر حرارت در هوا تولید سولفات آهنɪɪ میکند و فرآوردهی حاصل با گرمادهی بیشتر اکسید شده و تولید سولفات آهنɪɪɪ میکند که آن هم در اثر حرارت در ۴۸۰ درجه سانتی گراد تجزیه شده و اکسید آهن و گوگرد تری اکسید ایجاد میکند. عبور دادن آرامتر اکسید گوگرد از میان آب، اسید سولفوریک با غلظت بالا ایجاد میکند.
در سال ۱۸۲۷ با معرفی برجهای سربی برای بازیافت اکسیدهای نیتروژن توسط گیلوساک قدم مهمی در تولید اسید سولفوریک برداشته شد و نخستین بهینهسازی انجام یافته بر روی آن مبتنی بر افزودن هوای محیط به سیستم به منظور پیشرفت بیشتر واکنش بود. همچنین به جای استفاده از سیستم ناپیوسته(batch) از سیستم پیوستهی سوزاندن گوگرد در آن استفاده گردید. ۳۲ سال بعد “جان گلاور” اولین برج حذف نیتروژن و افزایش غلظت اسید سولفوریک را معرفی نمود. برجهای گیلوساک و گلاور اولین برج حذف نیتروژن و افزایش غلظت اسیدسولفوریک را معرفی نمود. برجهای گیلوساک و گلاور بخشهای اصلی سیستمی را که ما امروزه به نام ” فرایند تولید اسید سولفوریک اتاق سربی” میشناسیم، تشکیل میدهند.
سیستم یاد شده با معرفی سیستم تماسی( Contact) همچنان به عنوان روش اصلی تولید اسید سولفوریک باقی ماند. کارهای ابتدایی روی فرایند تماسی توسط فیلیپس در سال ۱۸۳۱انجام گردید. در آن زمان تحقیقات روی انجام واکنش بین گوگرد دی اکسید و اکسیژن با نسبت های استوکیومتری متمرکز بود. در سال ۱۹۰۱ با گشوده شدن رموز پارامترهای فرایندی واکنش اکسیداسیون کاتالیکی گوگرد دی اکسید توسط شرکت BASF فرایند مدرن تماسی متولد شد و اولین کارخانه تولید اسید سولفوریک به روش تماسی توسط آن شرکت و در خاک آمریکا ساخته شد. اکنون حدود یک قرن از معرفی فرایند تماسی گذشته است و اگرچه مبانی مورد استفاده آن در کارخانههای تولید اسید سولفوریک ثابت باقی مانده ولی واحدها بزرگتر و پیچیدهتر شدهاند و با اینکه صنعت تولید اسید سولفوریک یک صنعت قدیمی محسوب میشود ولی توسعهی پیوستهی آن برای ساخت واحدهای بهینهتر ادامه دارد. در واحدهای مدرن اسید سولفوریک اهداف بر روی کاهش آلودگیها، بهبود بازده و ایمنی، کاهش هزینه های ساخت و بهره برداری متمرکز شده است.