தொடுகைச் செயன்முறை

தொடுகைச் செயன்முறை (contact process) என்பது மிகவும் அடர்த்தியான கந்தக அமிலத்தைத் தயாரிப்பதற்கு நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படும் தயாரிப்பு முறையாகும். இத்தகைய மிகவும் செறிவு மிகுந்த கந்தக அமிலம் தொழிற்சாலைகளில் பயன்படுகிறது. பிளாட்டினம் இவ்வினையில் வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஊட்டு மூலப்பொருளாகக் கந்தகம் உள்ள நிலையில் ஆசனிக்கு மாசுகளுடன் பிளாட்டினம் எளிதில் வினைபுரியும் தன்மை கொண்டிருப்பதால், வனேடியா இவ்வினைக்காகத் தற்பொழுது பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.^[1]

1831ஆம் ஆண்டில் ஆங்கிலேய வினாகிரி வணிகர் பெரெகிரின் பிலிப்புசு இந்தச் செயன்முறைக்குக் காப்புரிமை பெற்றிருந்தார். முந்தைய ஈய அறைச் செயன்முறையை விட அடர்த்தியான கந்தக அமிலம் தயாரிப்பதற்காக மிகவும் சிக்கனமான செயன்முறையாக தொடுகைச் செயன்முறையை இவர் கருதினார்^[2]. கந்தக அமிலம் தயாரிப்பதோடு கூடுதலாக இம்முறையில் கந்தக மூவொட்சைட்டும் ஓலியமும் தயாரிக்கப்பட முடியும் என்பது இம்முறையின் சிறப்பாகும்.

செயன்முறை

தொடுகைச் செயன்முறையை ஐந்து படிநிலைகளாகப் பிரிக்க இயலும்.

1. கந்தகத்தையும் ஒட்சிசனையும் இணைத்தல்.
2. கந்தகவீரொட்சைட்டைத் தூய்மைப்படுத்தல் அலகில் தூய்மைப்படுத்துதல்.
3. 1 – 2 வளிமண்டல அழுத்தத்திலும் 450 பாகை செல்சியசு வெப்பநிலையிலும் இருவனேடியம் ஐயொட்சைட்டின் முன்னிலையில் கந்தகவீரொட்சைட்டுடன் கூடுதலாக ஒட்சிசன் சேர்த்தல்.
4. உருவாகும் கந்தக மூவொட்சைட்டைக் கந்தக அமிலத்துடன் சேர்த்து ஓலியம் (இருகந்தக அமிலம்) தயாரித்தல்.
5. ஓலியத்தைத் தண்ணீருடன் சேர்த்து இறுதியாக மிகவும் அடர்த்தியான கந்தக அமிலம் தயாரித்தல்

என்பன இம்முறையிலுள்ள ஐந்து நிலைகளாகும்.

வினையூக்கியின் வீரியம் குறையாமல் இருக்க கந்தகவீரொட்சைட்டையும் காற்றையும் தூய்மைப்படுத்துவது அவசியமாகும். தூய்மையாக்கலுக்குப் பின்னர் வளிமமானது நீரினால் கழுவப்பட்டு, கந்தக அமிலத்தால் உலர்த்தப்படுகிறது.

வெப்பப் பரிமாற்றிகள் மூலமாக வினையூக்கிக்கு மாற்றப்படும் வெளியேற்றப்படும் வளிமங்களால் வினைக் கலவையைச் சூடாக்குவதன் மூலம் ஆற்றல் இங்கு சேமிக்கப்படுகிறது.

கந்தகவீரொட்சைட்டும் ஒட்சிசனும் இம்முறையில் பின்வருமாறு வினைபுரிகின்றன.

2 SO_2(g) + O_2(g) ⇌ 2 SO_3(g) : ΔH = -197 kJ mol⁻¹

இலீச்சற்றலியரின் தத்துவத்தின்படி அழுத்தத்தைக் கூட்டும்போது முன்னோக்குவினை நிகழ்வது சாத்தியமாகிறது. அதனால் கூடிய உற்பத்தியும் நிகழ்கிறது. வெப்பநிலை குறைக்கப்பட்டால் பொருளாதார நலனுக்கும் கீழாக உற்பத்திவீதம் குறைந்து விடுகிறது. எனவே, வினைகலனில் தூய கந்தக ஈராக்சைடு மற்றும் ஆக்சிசன் வாயுக்கள் 1 – 2 வளிமண்டல அழுத்தத்தில் எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது. வெப்பநிலையை 450 பாகை செல்சியசு வெப்பநிலைக்கு உயர்த்த வனேடியம் ஐந்தாக்சைடு வினையூக்கி பயன்படுத்தப்பட்டு 96 சதவீதம் உற்பத்தியை அடையமுடிகிறது. பிளாடினம் வினையூக்கி வனேடியம் ஐந்தாக்சைடைவிட அதிக பலனளித்தாலும் அதன் உயர்ந்த விலை காரணமாகவும் எளிதில் இதன் வினையூக்கிப் பண்பு பாதிக்கப்படுவதாலும் இதை அதிகமாகப் பயன்படுத்துவதில்லை. மேலும், வினையில் வேதிச்சமநிலையைப் பாதிக்கப்படாமல் வினையின் வேகத்தை அதிகரிக்க மட்டுமே வினையூக்கியானது பயன்படுகிறது. வினையூக்கியின் செயற்பாட்டை விளக்கும் வினைவழி முறையை இரு படிநிலைகளில் விளக்கலாம்.

1. SO₂ வை V⁵⁺ அயனி SO₃ யாக ஆக்சிசனேற்றம் செய்கிறது.

2 SO₂ + 4V⁵⁺ + 2 O²⁻ → 2 SO₃ + 4V⁴⁺

2. ஆக்சிசனிழந்த V⁴⁺ ஆக்சிசனேற்றம் அடைந்து மீண்டும் V⁵⁺ அயனியாக மீட்டாக்க வினையூக்கியாகிறது.

4 V⁴⁺ + O₂ → 4 V⁵⁺ + 2 O²⁻

சூடான கந்தக மூவாக்சைடு வெப்ப பரிமாற்றி வழியாக செலுத்தப்பட்டு ஈர்ப்பு கோபுரத்தில் கந்தக அமிலத்தில் கரைக்கப்பட்டு ஓலியம் உருவாகிறது.

H₂SO_{4(திரவம்)} + SO_{3(வாயு)} → H₂S₂O_{7(திரவம்)}

அதிகமான வெப்பம் உமிழப்படும் வினையாக இருப்பதால் நேரடியாக கந்தக மூவாக்சைடை தண்ணீரில் கரைத்து ஓலியம் மற்றும் கந்தக அமிலம் தயாரிப்பது நடைமுறைக்கு சாத்தியமற்றதாக உள்ளது. திரவம் உருவாதலுக்குப் பதிலாக அமில நீராவி அல்லது மூடுபனி இம்முறையில் உருவாகும் வாய்ப்பும் உள்ளது.

ஓலியம் நீருடன் வினைபுரிந்து மிகவும் செறிவு மிகுந்த கந்தக அமிலம் உருவாகிறது.

இவ்வினையின் சராசரி உற்பத்தி வீதம் கிட்டத்தட்ட 30 சதவீதம் ஆகும்.

H₂S₂O_{7(திரவம்)} + H₂O_{(திரவம்)} → 2 H₂SO_{4(திரவம்)}

சுத்திகரிப்பு அலகு

இவ்வலகு, தூவுதல் கோபுரம், குளிர்விக்கும் குழாய்கள், தூய்மையாக்கும் கோபுரம், உலர்த்தும் கோபுரம், ஆர்சனிக் தூய்மையாக்கி, சோதனைப் பெட்டி முதலான பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது.

இரட்டைத்தொடுகை இரட்டையீர்ப்பு

தொடு முறை செயல்முறையின் அடுத்த படிநிலை இரட்டைத்தொடுகை இரட்டையீர்ப்பு எனப்படுகிறது தயாரிப்பு வாயுக்கள் (SO₂) மற்றும் (SO₃) வாயுக்கள் இந்தச் செயல்பாட்டில் இரண்டு முறை ஈர்ப்பு கோபுரங்கள் வழியாகச் செலுத்தப்படுகின்றன. இதனால் கந்தக ஈராக்சைடு மேலும் மேலும் கந்தக மூவாக்சைடாக மாற்றப்பட்டு அதிகமான கந்தக அமிலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.

SO₂ நிறைந்த வாயுக்கள் முதல் நிலை மாற்றமடைவதற்காக வினையூக்கி மாற்றிக்குள் நுழைகின்றன, வழக்கமாக வினையூக்கி மாற்றியென்பது பல வினையூக்கிப் படுகைகள் கொண்டிருக்கும் கோபுரமாகும். இக்கோபுரத்தில் இருந்து வெளிப்படும் வாயுவில் SO₂ மற்றும் SO₃ வாயுக்கள் உள்ளன. இவ்வாயுக்கள் கந்தக அமிலம் துளித்துளியாகச் சொட்டும் இடைநிலை ஈர்ப்பு கோபுரங்கள் வழியாக செலுத்தப்படும் போது கந்தக மூவாக்சைடு தண்ணீரில் கரைந்து கந்தக அமிலத்தின் செறிவை அதிகரிக்கிறது. ஒருவேளை கந்தக ஈராக்சைடும் இடைநிலை கோபுரத்தில் உட்புக நேர்ந்தாலும் அது மாற்றமேதுமின்றி ஈர்ப்பு கோபுரத்திலிருந்து வெளிப்படுகிறது.

இவ்வாறு வெளிவரும் SO₂ வாயு குளிவிக்கப்பட்டு மீண்டும் வினையூக்கி மாற்றி கோபுரத்திற்குள் செலுத்தப்படுகிறது. இங்கு SO₂ வாயு SO₃ வாயுவாக மாறும் நிகழ்வு இந்நிலையில் கிட்டத்தட்ட 99.8% மாற்றமாக இருக்கிறது. இறுதியாக இவ்வாயுக்கள் கடைசி ஈர்ப்பு கோபுரத்தில் செலுத்தப்பட்டு செறிவு மிகுந்த கந்தக அமிலம் தயாரிக்கப்படுகிறது.

முறையான வெப்பக் கட்டுப்பாடு மற்றும் சீராக வாயுக்கள் செலுத்துதல் வீதம் ஆகியவற்றால் உற்பத்தி வீதம் மற்றும் செறிவு மிகுத்தல் செயல்பாடுகள் மேம்படுத்தப்படுகின்றன.