சல்பூரிக் அமில உற்பத்தி செயல்முறை

சல்பூரிக் அமில உற்பத்தி செயல்முறை

சல்பூரிக் அமிலம் (H₂SO₄) உலகின் மிக முக்கியமான தொழில்துறை இரசாயனங்களில் ஒன்றாகும். பாஸ்பேட் உரங்கள் மற்றும் அம்மோனியம் சல்பேட் உற்பத்தி, பெட்ரோலியம் பதப்படுத்துதல், உலோக சுத்திகரிப்பு, ஈய-அமில மின்கல உற்பத்தி, ஜவுளி மற்றும் மருந்துத் தொழில்கள் என இதன் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளின் காரணமாக, இது பெரும்பாலும் "இரசாயனத் தொழிலின் முதுகெலும்பு" என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. சல்பூரிக் அமிலத்திற்கான அதிகத் தேவை, திறமையான, சிக்கனமான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த உற்பத்தி செயல்முறைகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்துள்ளது. தற்போது, ​​தொழில்துறை அளவில் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பொதுவான முறை தொடர்புச் செயல்முறை (Contact Process) ஆகும்; இது ஈய அறைச் செயல்முறை (Lead Chamber Process) போன்ற பழைய முறைகளுக்குப் பதிலாக வந்துள்ளது.

சல்பூரிக் அமில உற்பத்தியின் கண்ணோட்டம்

பொதுவாக, தொடர்பு செயல்முறை மூலம் கந்தக அமிலத்தை உற்பத்தி செய்வதில் பல முக்கிய நிலைகள் உள்ளன: (1) கந்தக டை ஆக்சைடு (SO₂) உருவாக்கம், (2) வாயுவை சுத்திகரித்து உலர்த்துதல், (3) ஒரு வினையூக்கியைக் கொண்டு SO₂-ஐ கந்தக டிரையாக்சைடாக (SO₃) ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல், (4) செறிவூட்டப்பட்ட கந்தக அமிலத்தில் SO₃-ஐ உறிஞ்சி ஓலியம் உருவாக்குதல், மற்றும் (5) விரும்பிய செறிவுள்ள கந்தக அமிலத்தில் ஓலியத்தை நீர்த்தல். அதிகபட்ச விளைச்சலைப் பெறவும், தீங்கு விளைவிக்கும் வாயு வெளியேற்றங்களைக் குறைக்கவும் ஒவ்வொரு நிலைக்கும் வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் வாயு கலவையின் மீது கடுமையான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.

1. கந்தக டை ஆக்சைடு (SO₂) உருவாதல்

சல்பூரிக் அமில உற்பத்தியின் முக்கிய மூலப்பொருட்கள் தனிம கந்தகம், எண்ணெய் சுத்திகரிப்பு நிலையங்களிலிருந்து கிடைக்கும் H₂S வாயு அல்லது உலோக சல்பைடு தாதுக்கள் (எ.கா., பைரைட் FeS₂) ஆக இருக்கலாம். தனிம கந்தகத்தை உலர் காற்றில் எரிப்பதே மிகவும் பொதுவான முறையாகும்.

S(s) + O₂(g) → SO₂(g) + ஆற்றல்

இந்த வினை வெப்ப உமிழ்வு கொண்டது (வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது). இதன் விளைவாக உருவாகும் வெப்பம் பெரும்பாலும் நீராவியை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, எனவே கந்தக அமில ஆலைகள் பெரும்பாலும் ஆற்றல் மீட்பு அமைப்புகளுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படுகின்றன. மூலப்பொருள் சல்பைடு தாதுவாக இருந்தால், SO₂-ஐ உற்பத்தி செய்ய அந்தத் தாது வறுக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், தனிம கந்தகத்தின் பயன்பாடு தூய்மையான வாயுவை உற்பத்தி செய்வதோடு, சுத்திகரிப்பு செயல்முறையையும் எளிதாக்குகிறது.

2. வாயு சுத்திகரிப்பு மற்றும் உலர்த்துதல்

எரிவாயுக்கள் காற்றில் இருந்து வரும் SO₂ மற்றும் N₂ ஆகியவற்றை மட்டும் கொண்டிருக்கவில்லை, மாறாக அவை தாதுவிலிருந்து உருவானால் தூசி, நீராவி மற்றும் ஆர்சனிக் சேர்மங்கள் அல்லது வினையூக்கித் துகள்கள் போன்ற பிற அசுத்தங்களையும் கொண்டிருக்கக்கூடும். இந்த அசுத்தங்கள் அபாயகரமானவை, ஏனெனில் அவை ஆக்சிஜனேற்ற கட்டத்தின் போது வினையூக்கியை நஞ்சாக்கிவிடும். எனவே, அந்த வாயு ஒரு சுத்திகரிப்பு அலகு மூலம் பதப்படுத்தப்பட வேண்டும், உதாரணமாக:

– தூசி/நுண் துகள்களைப் பிடிக்க சைக்ளோன் பிரிப்பான் அல்லது நிலைமின் வீழ்படிவாக்கி
– சில கரையக்கூடிய அசுத்தங்களைக் குறைக்க உதவும் ஸ்க்ரப்பர்
– நீராவி உறிஞ்சப்படுவதற்கு அடர் கந்தக அமிலத்தைப் பயன்படுத்தும் உலர்த்தி (உலர்த்தும் கோபுரம்).

வாயுவை உலர்த்துவது மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் நீரின் இருப்பு அமிலப் புகை உருவாவதைத் தூண்டலாம், SO₃ உறிஞ்சும் செயல்முறையில் குறுக்கிடலாம் மற்றும் உபகரணங்களில் அரிப்பை அதிகரிக்கலாம்.

3. SO₂ ஐ SO₃ ஆக ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்தல் (தொடர்பு செயல்முறையின் முக்கிய கட்டம்)

தொடர்பு செயல்முறையின் மையப் படிநிலை என்பது சல்பர் டை ஆக்சைடை சல்பர் ட்ரை ஆக்சைடாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்வதாகும்:

2 SO₂ (g) + O₂ (g) ⇌ 2 SO₃ (g)

இந்த வினை ஒரு வெப்ப உமிழ் வினையாகும், மேலும் இது ஒரு சமநிலை வினையாகும். கோட்பாட்டளவில், குறைந்த வெப்பநிலை SO₃ உருவாவதற்குச் சாதகமாக உள்ளது (ஏனெனில் இந்த வினை ஒரு வெப்ப உமிழ் வினையாகும்). இருப்பினும், மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை வினையின் வேகத்தைக் குறைக்கிறது. எனவே, தொழில்துறை உகந்த நிலைமைகளைத் தேர்ந்தெடுக்கிறது: சுமார் 400–450°C வெப்பநிலை மற்றும் வளிமண்டல அழுத்தத்திற்கு நெருக்கமான (அல்லது சற்று அதிகமான) அழுத்தம். வினையை வேகப்படுத்த, ஒரு வெனேடியம்(V) ஆக்சைடு (V₂O₅) வினையூக்கி பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது மாற்றியில் உள்ள வினையூக்கிப் படுக்கையில் வைக்கப்படுகிறது.

மாற்றிகள் பொதுவாக இடைக்குளிரூட்டும் அமைப்புடன் கூடிய பல வினையூக்கிப் படுகைகளைக் கொண்டிருக்கும். இது வெப்பநிலை உகந்த வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது: வெப்பநிலை மிகவும் சூடானால், சமநிலை மீண்டும் SO₂-க்கு மாறிவிடும், அதே சமயம் அதீத வெப்பநிலைகளில் வினையூக்கியின் செயல்திறனும் குறையக்கூடும்.

செயல்திறனை மேம்படுத்தவும், வெளியேற்றங்களைக் கட்டுப்படுத்தவும், பல நவீன ஆலைகள் இரட்டைத் தொடர்பு இரட்டை உறிஞ்சுதல் (DCDA) திட்டத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த அமைப்பில், வாயு ஒரு மாற்றி வழியாகச் செல்கிறது, அங்கு SO₃-ன் ஒரு பகுதி உறிஞ்சப்படுகிறது. பின்னர், இறுதி உறிஞ்சுதலுக்கு முன்பு, மேலும் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்வதற்காக அந்த வாயு மீண்டும் மாற்றிக்குத் திருப்பி அனுப்பப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, அதிக SO₂ மாற்றமும் குறைந்த வெளியேற்றங்களும் ஏற்படுகின்றன.

4. SO₃ உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஓலியம் உருவாக்கம்

அடுத்த கட்டம் SO₃-ஐப் பிடிப்பதாகும். முதல் பார்வையில், SO₃-ஐ தண்ணீருடன் வினைபுரியச் செய்வது சுலபம் என்று தோன்றலாம்:

SO₃ (g) + H₂O (l) → H₂SO₄ (l)

இருப்பினும், தொழில்துறை நடைமுறையில், தண்ணீருடன் ஏற்படும் நேரடி வினை ஒரு பெரிய சிக்கலை ஏற்படுத்துகிறது: SO₃ மிக விரைவாக வினைபுரிந்து, ஒடுக்குவதற்கும் உறிஞ்சுவதற்கும் கடினமான ஒரு கந்தக அமிலப் புகையை உருவாக்குகிறது, இதனால் உற்பத்திப் பொருள் இழப்புகளும் வெளியேற்ற அபாயங்களும் அதிகரிக்கின்றன. எனவே, SO₃ தண்ணீரால் உறிஞ்சப்படுவதில்லை, மாறாக அடர் கந்தக அமிலத்தால் (பொதுவாக 98%) உறிஞ்சப்பட்டு ஓலியம் (SO₃-ஐ விட அதிகப்படியான கந்தக அமிலம்) உருவாகிறது.

SO₃ (g) + H₂SO₄ (l) → H₂S₂O₇ (l)

ஓலியம் (H₂S₂O₇) பைரோசல்ஃபியூரிக் அமிலம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இது SO₃-இன் ஒரு "சேமிப்பு வடிவம்" ஆகும், இதை திரவ அமைப்புகளில் கையாள்வது எளிது. அடர் கந்தக அமிலத்தில் SO₃-ஐ உறிஞ்சுவது, அமிலப் புகை உருவாவதைத் தடுக்கவும், உறிஞ்சும் திறனை அதிகரிக்கவும் உதவுகிறது.

5. ஓலியத்தை சல்பூரிக் அமிலத்தில் நீர்த்தல்

ஓலியம் உருவானவுடன், பொதுவான தொழில்துறை பயன்பாட்டிற்கு 98% அல்லது குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்குக் குறைந்த செறிவுகள் போன்ற, சந்தைத் தேவைக்கு ஏற்ற செறிவில் கந்தக அமிலத்தை உற்பத்தி செய்வதே இறுதிப் படியாகும். கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் தண்ணீரைச் சேர்ப்பதன் மூலம் நீர்த்தல் செய்யப்படுகிறது.

H₂S₂O₇ (l) + H₂O (l) → 2 H₂SO₄ (l)

இந்த நீர்த்தல் வினையும் ஒரு வெப்ப உமிழ் வினையாகும், எனவே இது கடுமையான வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு நடைமுறைகளுடன் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும். திடீரென வெப்பமடைவதால் ஏற்படும் தெறிப்பைத் தடுக்க, அமிலத்தை நீரில் சேர்க்க வேண்டும், மாறாக நீரை அமிலத்தில் சேர்க்கக்கூடாது என்பது நன்கு அறியப்பட்ட ஒரு பாதுகாப்பு நடைமுறையாகும். தொழிற்சாலை அளவில், வினையிலிருந்து வெளியாகும் வெப்பத்தைக் கட்டுப்படுத்த, கலவை அமைப்புகள் குளிரூட்டிகள், கலக்கிகள் மற்றும் வெப்பநிலை உணரிகளுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள்

கந்தக அமில உற்பத்தியில், வளிமண்டலத்தில் வெளியிடப்பட்டால் கடுமையான சுவாச எரிச்சலை ஏற்படுத்தி அமில மழைக்கு வழிவகுக்கும் அபாயகரமான வாயுக்கள் (SO₂, SO₃) அடங்கியுள்ளன. எனவே, இந்த ஆலை பின்வருவனவற்றைச் செயல்படுத்துகிறது:

1. SO₂ ஐ SO₃ ஆக மாற்றுவதை அதிகப்படுத்தவும், வெளியேற்றங்களைக் குறைக்கவும் DCDA அமைப்பு மற்றும் உறிஞ்சுதல் அலகு.
2. புகைபோக்கி வழியாக வெளியேற்றப்படுவதற்கு முன்பு, வாயு ஓட்டத்தில் உள்ள அமிலத் தெளிப்பைப் பிடிப்பதற்கான தெளிப்பு நீக்கி.
3. அரிப்பைத் தடுக்கும் பொருட்கள் (எ.கா. சில வகை எஃகுகள், சிறப்பு உலோகக் கலவைகள் அல்லது பாதுகாப்புப் பூச்சுகள்), ஏனெனில் H₂SO₄ அதிக அரிக்கும் தன்மை கொண்டது, குறிப்பாக குறிப்பிட்ட செறிவுகள் மற்றும் வெப்பநிலைகளில்.
4. சுற்றுச்சூழல் செயல்திறன் விதிமுறைகளுக்கு இணங்குவதை உறுதிசெய்ய, தொடர்ச்சியான உமிழ்வு கண்காணிப்பு.

மேலும், வெப்ப உமிழ் வினைகளின் வெப்பம் பெரும்பாலும் ஆற்றல் மீட்பு அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுவதால், அந்தச் செயல்முறை அதிக ஆற்றல் திறன் வாய்ந்ததாகிறது மற்றும் கார்பன் தடமும் குறைகிறது.

மூடுகிறது

அதன் உயர் செயல்திறன், நல்ல தயாரிப்புத் தரம் மற்றும் DCDA போன்ற தொழில்நுட்பங்களைக் கொண்டு கட்டுப்படுத்தக்கூடிய உமிழ்வுகள் ஆகியவற்றின் காரணமாக, நவீன கந்தக அமில உற்பத்தி செயல்முறைகளில் தொடர்புச் செயல்முறையே (Contact Process) ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. இதன் முக்கிய படிநிலைகளில், கந்தகத்தை எரித்து SO₂-ஐ உருவாக்குதல், வாயுவைச் சுத்திகரித்து உலர்த்துதல், வினையூக்கி மூலம் SO₃-ஐ ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல், அடர் கந்தக அமிலத்தில் SO₃-ஐ உறிஞ்சி ஓலியம் உருவாக்குதல், பின்னர் தேவைக்கேற்ப ஓலியத்தை நீர்த்துப்போகச் செய்து கந்தக அமிலமாக்குதல் ஆகியவை அடங்கும். கட்டுப்படுத்தப்பட்ட இயக்க அளவுருக்கள், பொருத்தமான ஆலை வடிவமைப்பு மற்றும் வலுவான பாதுகாப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளுடன், இந்தத் தொழில்துறை பல்வேறு பொருளாதாரத் துறைகளுக்கு ஆதரவளிக்க, அதிக அளவிலான கந்தக அமிலத்தை நம்பகத்தன்மையுடன் உற்பத்தி செய்ய முடியும்.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையின் ஒரு பதிப்பை, “அறிமுகம்–முறை–முடிவுகள்–கலந்துரையாடல்” என்ற துணைத் தலைப்புகளுடன் மேலும் கல்விசார் கட்டமைப்பில் என்னால் உருவாக்க முடியும் அல்லது, புரிந்துகொள்வதை எளிதாக்குவதற்காக ஒரு செயல்முறைப் பாய்வு வரைபடத்தைச் சேர்க்க முடியும்.