نوشته‌ها

روش های تولید سود پرک سود سوز آور سدیم هیدروکسید کاستیک سودا

روش های تولید هیدروکسید سدیم (سود پرک)

روش های تولید هیدروکسید سدیم (سود پرک)

 

 

پیش تر روش های تولید انواع مواد شیمیایی را در طرح های تولیدی سود آور شیمیایی ذکر کرده بودیم . اکنون به روش تولید سدیم هیدروکسید  می پردازیم

 

تولید هیدروکسید سدیم به وسیله الکترولیز نمک

واکنش :

۲ NaCl + 2 H2O ——-> 2NaOH + Cl2

(راندمان عمل ۹۵-۹۷ درصد می باشد)

 

مواد اولیه و امکانات مورد نیاز:

جهت تولید ۱ تن هیدروکسید سدیم(سود سوز آور NaOH – سود پرک – کاستیک سودا)  (۹۹ درصد) به علاوه ۸۸۵ کیلو گرم کلر و ۲۷۵ متر مکعب (۲۵ کیلوگرم)هیدروژن

 

نمک                                                   ۱۵۰۰ کیلو گرم

کربنات سدیم(۵۸ درصد)                          ۲۵ کیلو گرم

(قبلا روش های تولید کربنات سدیم را شرح داده بودیم)

اسید سولفوریک  (وزن مخصوص ۱٫۸۴)         ۱۰۰ کیلو گرم

(قبلا روش های تولید اسید سولفوریک را شرح داده بودیم)

بخار                                                    ۱۰۰۰۰ کیلو گرم

جریان الکتریسیته                                   ۲۷۵۰ کیلو وات ساعت

یخ ساز                                                 ۹۰۰ کیلو گرم

روش تولید

هیدروکسید سدیم به دو روش تولید می شود . ۱- آب آهک سودا  ۲-الکترولیت

در روش اول آب آهک (Ca(OH)2) کشته شده با کربنات سدیم یا سودا اش Na2CO3 وارد عمل می شود و هیدروکسیلد سدیم تولید می نماید و در نتیجه کربنات کلسیم ( روش های تولید کربنات کلسیم رسوبی) ته نشین می گردد . مخلوط حاصل را حرارت می دهند تا دی اکسید کربن را جدا نمایند و در نتیجه آهک (CaO) دوباره کشته شده و مجددا به چرخش در می آید . روش آب آهک سودا در سالهای قدیم بیشتر متداول بود ولی اکنون این روش متروکه شده است ، بجز موارد کمی که محصول فرعی کربنات سدیم را با اضافه کردن آهک مجددا قلیائی نموده و تبدیل به هیدروکسید می نمایند .

 

روش های تولید سود پرک سود سوز آور سدیم هیدروکسید کاستیک سودا

در روش الکترولیتی ، جریان مستقیم از میان محلول (نمک) کلرید سدیم در سل های مخصوص که برای این منظور طراحی شده اند ، عبور می کند . آب نمک به وسیله جریان الکتریسته تجزیه می شود و به صورت محلول ۱۰-۱۲ درصد هیدوکسید سدیم به همراه گاز هیدروژن در کاتد و گاز کلر در آند به عنوان محصولات فرعی تشکیل می شوند .

دو نوع سل ، کاتد جیوه ای و دیافراگمی مورد استفاده قرار می گیرد ؛ ولی واحد های جدید تولیدی ، به خاطر خطر آلودگی پساب های جیوه و تا حدودی گران تر بودن عملیات ، از نوع دوم استفاده می کنند . هر چند که شرایط نسبی اقتصادی هر دو روش قابل بحث و تأمل می باشد .

در روش سل جیوه ای ، نمک جامد جهت تهیه الکترولیت مورد نیاز است . در روش سل دیافراگمی می توان از نمک جامد ، آب نمک طبیعی یا آب دریایی تغلیظ شده به وسیله تبخیر یا جدیدا به وسیله دیالیز (تجزیه) استفاده نمود . در هر حالتی الکترولیت یک محصول اشباع شده (تقریبا ۲۵ درصد) نمک می باشد که آنرا گرم نموده و به داخل مخزن تصفیه و خالص سازی می ریزند . در آنجا با کربنات سدیم و مقداری سود سوز آور ترکیب می کنند و در نتیجه ترکیبات کلسیم و منیزیم را جدا می نمایند . اگر سولفات در آن نمک زیاد باشد ، مقداری کلرید باریم به آن اضافه می کنند . چنین روش خالص سازی هم برای ایجاد نوع مرغوب محصول و هم برای کاهش انسداد دیافراگم لازم است ، به شرط آنکه از سل الکترولیتیکی استفاده شود . آب نمک تصفیه شده با اسید کلریدریک ختنی می شود سپس آنرا دوباره گرم می کنند و جهت الکترولیز به داخل سل ها می ریزند .

در این سل، جیوه قطب کاتد را تشکیل می دهد و سدیم فلزی ، ته نشست الکتریکی معمولی از محلول آبی نمی باشد ، بلکه ته نشینی داخل جیوه بصورت ملغمه صورت می گیرد که این عمل به وسیله ولتاژ زیاد هیدروژن بر روی جیوه میسر خواهد بود . ملغمه در قسمت دیگر سل به وسیله آب تجزیه شده و تولید هیدروژن و هیدروکسید سدیم خیلی خالص (عاری از کلر) با غلظت ۵۰ درصد را می نماید . کلر در آندهای گرافیتی که با دانسیته جریان ۴۸۰۰ آمپر بر متر مربع و افت ولتاژ ۴٫۵ ولت بر سل کار می کند ، تشکیل می گردد . راندمان این سلها تقریبا ۹۵ درصد می باشد . سلها در درجه حرارت ۶۰-۷۰ درجه سانتیگراد کار می کنند .

آب نمک را به سل جیوه ای وارد می کنند ، کلرورسدیم ۲۶ درصد ، فقط به کلرو سدیم ۲۲ درصد به ازاء هر بار عبور از میان سلول ، تقلیل می یابد . نمک جامد جهت  اشباع کردن آب نمک که مجددا به چرخش در می آید ، بکار می رود . این عمل لازم و ضروری است زیرا ، بر خلاف عملیات سل دیافراگمی ، در این سیستم هیچگونه پاک سازی و خالی کردن آب وجود ندارد . همچنین اب نمک بایستی قبل از چرخش مجدد (جریان مجدد) کلر گیری شود . آب نمک مصرف شده را با اسید کلریدریک تا ph برابر ۳ اسیدی می نمایند ، و سپس تحت شرایط خلا و به وسیله دمیدن جریان هوا به آن در  برج پاشش ، گاز آن گرفته (گازگیری) می شود . آخرین آثار باقیمانده کلر و یون کلرات با اضافه کردن بی سولفیت سدیم تخریب  و از بین می روند . سپس آب نمک به وسیله سود سوز آور خنثی می شود و مجددا با محلول نمک اشباع می گردد . یون های فلزات سنگین ، منیزیم ، کلسیم و یونهای سولفات با اضافه کردن کربنات سدیم یا باریم به ظرف حل کننده ، از آن جدا می گردند . رسوب بدست آمده توسط فیلتر کردن جدا می شود . محصول حاصل از سل جیوه ای نوع بسیار خوب و غلیظ محلول قلیائی (کاستیک)  است که ممکن است در صنایع ابریشم مصنوعی بدون تخلیص بعدی مورد استفاده قرار گیرد .

 سل دیافراگم ، حاوی دیافراگمی از پنبه نسوز می باشد که گرانیت یا آند فلزی را از تور فلزی با سیم کاتد جدا می کند . آب نمک را به داخل قسمت آن می ریزند ، در آنجا کلر ظاهر می شود ، و سپس به یونها اجازه داده می شود که از میان دیافراگم متخلخل عبور کنند . اما انتشار محصولات از قسمت کاتد که در آنجا هیدروکسید سدیم و هیدروژن تشکیل می شود، تقلیل می یابد . در اینجا کاتد شامل قاب فولادی فلنج دار در قسمت فوقانی و تحتانی می باشد . یک تور فولادی به داخل قاب فولادی جهت کامل کردن کاتد جوش خورده شده است . دیافراگم به وسیله غوطه ور نمودن کاتد در حمام پنبه نسوز جهت ته نشین شدن بر روی تور فولادی بکار می رود . سپس کاتد با دیافراگم ته نشست شده بر روی آند های گرافیتی سوار می شود و قسمت فوقانی سل متحدالمرکز را در داخل جایش قرار می دهند و با بتونه مهر و موم می کنند ، میزان ۳۲۲ گرم بر لیتر آب نمک در حرارت ۷۵- ۶۵ درجه سانتیگراد از میان سوراخ قسمت فوقانی سل به داخل آن جریان می یابد ، سپس به داخل قسمت اند ، که در آنجا کلر تشکیل می شود و متعاقب آن از میان دیافراگم متخلخل عبور می کند .  سل با یک کاتولیت ۹۹٫۵  درجه سانتی گراد در ۳۰۰۰۰ آمپر با بیشتر و با افت ولتاژ اصلی ۳٫۹۵ ولت کار می کند ، که باعث افزایش عمر مفید سل می گردد ، دیگر مشخصه های سل عبارتند از:

 ۲۵ کیلو وات ساعت بر تن (متریک) کلر ، ۹٫۱۴ کیلوگرم کلر و ۱۰۳۰ کیلوگرم هیدروکسید سدیم به ازاء هر روز کارکرد سل ، ۱٫۴ کیلوگرم کلرید سدیم بر کیلوگرم سود سوز آور ، عمر آند ۲۸۰ روز ، که در این مدت ۲ یا ۳ دیافراگم مورد استفاده قرار می گیرد .

محلول آب نمک سود سوزآور از قسمت کاتد و از میان یک لوله تصفیه و به خارج جریان می یابد و هیدروژن از قسمت پشتی سل تخلیه می گردد که از آنجا از میان یک لوله به منبع اصلی ، انتقال می یابد . لوله کشی آب نمک، هیدروژن و محلول سود سوزآور معمولا از جنس سرامیکی با پلی استر می باشد . سل دیافراگمی حدود ۵۰ درصد آب نمک را تجزیه می کند تا تولید محلول سود سوزآور ۱۰-۲۰ درصد حاوی کلرید سدیم تجزیه شده نماید . سود سوزآور ضعیف را به داخل دستگاه تبخیر چندگانه که توسط نیکل آستر و روکش شده است ، می ریزند ، که در آنجا محلول هیدروکسید سدیم ۵۰ درصد تولید می شود . بیشتر نمک نه نشین شده و از سود سوزآور غلیظ خارج می گردد و در داخل جداکننده نمک بازیافت می گردد . بعد از فیلتر و شستشو کردن ، نمک برگردانده می شود و جهت شارژ (خوراک) آب نمک مصرف می گردد . محلول سود سوزآور ۵۰ درصد ، که حاوی حدود ۱ درصد کلرو سدیم است ممکن است به همان حالت ، به عنوان مایع سود سوزآور استاندارد ، فروخته شود و یا بیشتر خالص و تعلیظ گردد .

عملیات تصفیه و تخلیص

چندین روش تخلص ممکن است مورد استفاده قرار گیرد که بستگی به نحوه عملکرد و روش کار دارد که با مایع ۵۰ درصد نوع مرغوب با محصول تغلیظ شده با کیفیت بالا بادست می آیند . بعضی از ناخالصی های مزاحم در محلول سود کاستیک ۵۰ درصد که به وسیله الکترولیز سل دیافراگمی تولید می شود عبارتند از: کلرید سدیم ، کلرات سدیم و آهن کلوئیدی

آهن کلوئیدی ممکن است در اثر ترکیب مایع با مقدار ۱ درصد وزنی کربنات کلسیم و فیلتر کردن مخلوط حاصله ، و یا بوسیله ترکیب با کلر ، جدا و خارج گردد کلرید سدیم و کلرات ها ممکن است به وسیله عملیات جریان متقابل مایع با آمونیاک ۹۰ – ۷۰ درصد در برج انتشار و پاشش مایع ، جدا گردند، نتیجتا محلول سود سوزآور مرغوب ۵۰ درصد به صورت خالص ، مشابه محصول تولید شده توسط سلولهای جیوه ای ، بدست می آید که آن را یا می فروشند و یا تغلیظ می نمایند .

روش دیگر ، کاهش مقدار نمک شامل خنک کردن محلول تا ۲۰ درجه سانتی گراد و سپس فیلتر کردن کلرید سدیم متبلور می باشد . سایر مراحل شامل عملیات تخلیص و تغلیظ می باشد . برای مثال ممکن است که آمونیاک به محلول سود سوز آور ۵۰ درصد اضافه شود و هیدرات های هیدروکسید سدیم را که حاوی آب کمتر از مایع اصلی هستند ته نشین سازد .متناوبا ، بلور های بدون آب آزاد هیدروکسید سدیم ممکن است توسط ترکیب سود سوز آور (کاستیک) ۵۰ درصد با آمونیاک بی آب توسط دستگاه جریان متقابل فشار تشکیل گردند .

محلول سود کاستیک ۷۰-۷۵ درصد حاصل از دستگاه تقطیر نهایی را به دیگ های ذوب می ریزند که از جنس چدن مخصوصی ساخته شده اند . اینجا در حرارت نهایی ۵۰۰-۶۰۰ درجه سانتی گراد ، عمدتا تمامی آب جوشیده و خارج می گردد . کاستیک مذاب معمولا با گوگرد ترکیب شده و آهن ته نشین می گردد و پس از ته نشینی ، آن را به داخل بشکه های فولادی  نازک (سبک ) جهت فروش  به عنوان سود کاستیک جامد تخلیه می کنند و یا این که هیدروکسید سدیم بدون آب داغ را به داخل یک پرک کننده منتقل می کنند تا سود کاستیک پرک تولید کنند . بسته به خلوص مایع سود کاستیک ۷۳ درصد شارژ شده که متاثر از مراحل ساخت یا تخلیص می باشد ، یا سود کاستیک بدون آب استاندارد که حاوی ۲ تا ۳ درصد ناخالصی  است و یا نوع هیدروکسید سدیم  بدون آب مرغوب  ، با ناخالصی کمتر از ۱ درصد بدست می آید . گاز کلر مرطوب و داغ  در آند سل ها به وجود می آید که بعد از خنک شدن بازیافت می گردد .

خصوصیات:

دانه های سفید آب شونده (با نم هوا ) ، کلوخه و یا به هم چسبیده  می باشد که هم آب و هم دی اکسید کربن هوا را جذب می کند.

این ماده در آب ، اتر ، اتانول و گلیسیرین محلول بوده ولی در استن نامحلول است .

وزن مولکلولی آن ۴۰  و وزن مخصوص آن ۲٫۱۳۰ است .

نقطه ذوب آن ۳۱۸٫۴ درجه سانتی گراد می باشد و نقطه جوش آن نیز ۱۳۹۰ درجه سانتی گراد است.

کابرد ها و موارد مصرف

در صنایع خمیر کاغذ و کاغذ سازی ، آلومینیوم ، نساجی ، تصفیه نفت ، ابریشم مصنوعی ، صابون سازی و پاک کننده ها ، سلفون و سایر مواد شیمیایی به کار می رود .

بررسی جایگاه صنعتی

برای سالهای متمادی، تولید سود کاستیک هم برای تولید کننده های کلر الکترولیتیکی و هم برای صنایع سودا – امونیاک مفید و پر منفعت بود. در مورد دوم: مقادیر زیادی از سود کاستیک به وسیله ترکیب و اصلاح سودااش با دوغاب آهک تولید می شد . در اوایل، تولید سود کاسنیک از سودا اش در مقایسه با روش الکترولیتیکی خیلی بیشتر انجام می شد . هر چند  همانطوری که میزان درخواست مصرف کلر افزایش می یافت بازار یابی محصول فرعی سود کاستیک هم بایستی انجام می شد ، و بنابراین قیمت ها به منظور رقابت با سودا اش ، کاهش یافت .

از آنجائیکه صنایع آلومینیوم تقریبا کاملا سود کاستیک را به جای سودا اش  جایگزین کرده اند ، سایر عملیاتی که می توانند از این ماده استفاده کند شامل منومر های وینیل و کلرید و ینیلیدن، هیدروکربنهای کلردار شده ، گلیسرین و گلیکول ها ، فسفات ها و سیلیکات ها، و فلوئورید سدیم می باشند .

از آنجایی که سود کاستیک و کلر محصولات فرعی می باشند ، به نسبت های متفاوت به وسیله روشهای الکترولیتیکی تولید می شوند ، مشکل اصلی تولید کنندگان نوسان درخواست این مواد می باشد ، زیرا انبار کردن آنها از لحاظ اقتصادی برای مدت زیادی مقرون به صرفه نیست . در حال حاضر همه تولید کننده ها به مقدار کم هر دو ماده را عرضه می کند .

 

نمودار جریان تولید اسید کلریدریک Hcl

روش تولید اسید کلریدریک (هیدروکلریک اسید)

روش تولید اسید کلریدریک(هیدروکلریک اسید):

اسید کلریدریک از سال ۸۰۰ میلادی و با فرمول HCl شناخته شده است  . گلوبر آن را از طریق حرارت دادن مخلوط نمک معمولی و اسید سولفوریک غلیظ به دست آورد. در این مقاله به بررسی روش تولید اسید کلریدریک می پردازیم .

 

اسید کلریدریک یک ماده شیمیایی معدنی مهمی است که کاربرد های فراوانی دارد که همچنین از طریق روش های ذیل قابل تولید می باشد.

۱-از کلر و هیدروژن

۲-از اسید کلریدریک بدون آب

در اینجا ما روش تولید اسید کلریدریک از نمک معمولی و اسید سولفوریک غلیظ را بررسی می کنیم. اسید کلریدریک ممکن است به وسیله واکنش اسید سولفوریک با نمک معمولی یا به وسیله سوزاندن کلر با هیدروژن تهیه گردد.

طرز تهیه اسید کلریدریک از نمک معمولی

واکنش:                              

NaCl + H2SO4 ——> HCl + NaHSO4

NaCl+H2NaHSO4———-> HCl + Na2SO4

مواد اولیه مورد نیاز جهت تولید یک تن اسید کلریدریک (بومه ۲۰ درجه) و ۵۷۲ کیلو گرم خمیر نمک از اسید سولفوریک یا ۱۲۸۰ کیلو گرم خمیر نمک از خمیر نیترات.

نمودار جریان تولید اسید کلریدریک Hcl

نمودار جریان تولید اسید کلریدریک HCl

 

نمک                               ۴۷۸ کیلو گرم

اسید سولفوریک                  ۴۲۰ کیلو گرم

یا

خمیر نیترات                     ۱۱۹۰ کیلو گرم

زغال سنگ                       ۳۳۵ کیلو گرم

 

روش تولید اسید کلریدریک HCl:

نمک و اسید سولفوریک (بومه ۶۰ درجه ) یا نمک و مقدار آن خمیر نیترات را به داخل یک کوره که مجهز به یک همزن می باشد وارد می کنند. سپس مواد مذکور را تا حدود ۸۴۰ درجه سانتی گراد (درجه حرارتی که دقیقا کمتر از درجه حرارت ذوب می باشد) حرارت می دهند. اسید کلریدریک ظاهر می شود و آن را پس از سرد کردن و متراکم کردن، از میان جذب کننده عبور می دهند. همچنین نمک را از پیرامون کوره خارج می نمایند.

گاز  های احتراق که حاوی ۳۰ درصد اسید کلریدریک می باشد در درجه حرارت ۸۴۰ درجه سانتی گراد کوره را ترک می کنند و از برج خنک کننده سیلیکاتی که به شکل S خمیره می باشد و توسط آب خارجی خنک می شود، عبور می نماید و سپس در درجه حرارت ۳۸ درجه سانتیگراد برج خنک کننده را ترک می نماید.

سپس گاز های سرد شده را از میان یک برج مخصوص کک عبور می دهند تا اسید سولفوریک و ناخالصی های جامد دیگر را جدا نمایند. پس از این مرحله ، گاز از میان یک دستگاه جذب کننده عبور می نماید تا تولید اسید کلریدریک را بنماید. گاز های خروجی از دستگاه جذب کننده توسط آب پاکیزه شده و در هوا رها می شود.

 

طرز تهیه اسید کلریدریک از کلر و هیدروژن

تولید اسید کلریدریک از هیدروژن و کلر

جریان تولید اسیدکلریدریک از هیدروژن و کلر

 

فرمول واکنش تولید اسید کلریدریک از هیدروژن و کلر:

H2 + Cl2 ———–> ۲HCl

مواد اولیه مورد نیاز جهت تولید یک تن اسید کلریدریک (با بومه ۲۰ درجه)

کلر                                ۳۰۰ کیلو گرم

هیدروژن                          ۹ کیلو گرم

 

روش تولید اسید کلریدریک HCl:

کلر را با کمی بیش از حد معمول هیدروژن می سوزانند تا تولید کلروهیدروژن گردد. برای این منظور از کوره سیلیکاتی ، کوره لعاب دار شده با سرامیک ، کوره گرافیتی و یا کوره فولادی که توسط آب پوشش دار شده است ، استفاده می کنند. گاز های کوره که عملا کلرور هیدروژن خالص می باشند ، سرد، جذب و سپس نظیف می گردند. اسید کلریدریک قوی (با بومه ۲۲ درجه ) مستقیما از انتهای سرد کننده و اسید کلریدریک ضعیف (با بومه ۱۸ درجه ) را از انتهای  دستگاه جذب کننده خارج می کنند. دستگاه جذب کننده ممکن است از جنس تانتانیوم و کربن و نیز سیلیکا باشد.

شفافیت محصول به دست آمده از این روش ، شبیه شفافیت آب می باشد.

به طور کلی غلظت کلرور هیدروژن موجود در گاز های کوره بستگی به خلوص کلر مصرف شده دارد. سازندگان اسید کلریدریک اغلب تاکید دارند که از کلر صد درصد استفاده کنند که در این صورت اسید کلریدریک ۹۰ درصد به دست می آید. زیرا ۵ تا ۱۰ درصد هیدروژن اضافی مصرف می شود.

 

طرز تهیه اسید کلریدریک بی آب

اسیدکلریدریک بدون آب در سیلندر های فولادی در بازار موجود می باشند که ممکن است به وسیله عبور گاز های کوره در حرارت (۲۶۰ درجه سانتی گراد ) از روی کلرور کلسیم بدون آب سرد تهیه گردند. سپس کلرور هیدروژن خشک را متراکم نموده و در داخل سیلندر های فولادی قرار می دهند.

 

خصوصیات اسید کلریدریک

گاز اسید کلریدریک ، بی رنگ با بوی تند گازی و با طعم اسیدی است  و از هوا سنگین تر می باشد. این ماده به آسانی به مایع تبدیل شده و ایجاد یک مایع بی رنگ را می نماید و در حالت منجمد دارای کریستال های سفید جامد می باشد.

در حالت مرطوب یا محلول ، ماده آبی رنگ لیتموس را به رنگ قرمز در می آورد. این ماده با فلزات و اکسید های فلزی و هیدروکسید آنها ترکیب می شود.

وزن مولکولی                                  ۳۶٫۴۷

وزن مخصوص                                ۱٫۲۶۸

دانسیته                                       ۱٫۶۳۹ گرم بر لیتر

نقطه ذوب                                     -۱۱۲ درجه سانتیگراد

نقطه جوش                                   -۳۵ درجه سانتیگراد

 

کاربرد و موارد مصرف اسید کلریدریک

اسید کلریدریک در ساخت بسیاری از مواد معدنی ، آلی و محصولات وابسته آنها مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از:

۱-در ساخت گلوکز از نشاسته

۲-در ساخت کلر و کلرور ها

۳-همچنین در پزشکی و به عنوان معرف در آزمایشگاه مورد استفاده قرار می گیرد.

انواع اسید کلریدریک

وزن مخصوص                    درصدHCl                                 میزان درجه بومه

۱٫۱۲۴                             ۲۴٫۵                              ۱۶

۱٫۱۴۲                             ۲۸                                 ۱۸

۱٫۱۶۰                             ۳۲                                 ۲۰        

۱٫۱۷۹                             ۳۶                                 ۲۲

ظرف اسید کلریدریک:

ظرف محتوی اسید کلریدریک می بایست دارای لایه ای از لاستیک یا لایه ای از شیشه باشد.

روش های تولید پر اکسید هیدروژن( آب اکسیژنه) :

روش های تولید پر اکسید هیدروژن( آب اکسیژنه) :

روش های تولید پر اکسید هیدروژن( آب اکسیژنه) :

 

پر اکسید هیدروژن  ، همچنین تحت نام آب اکسیژنه  H2O2 معروف است که به مقدار کم در جو  و در بعضی از گیاهان به وجود می آید. این ماده خاصیتی دارد که باکتری ها را از بین می برد لذا کاربرد زیادی به عنوان ضد عفونی کننده و میکروب کش دارد . در این مقاله به بررسی روش تولید پر اکسید هیدروژن می پردازیم. 

 

 

خصوصیات پر اکسید هیدروژن(آب اکسیژنه) :

۱- پر اکسید هیدروژن مایع شیره مانندی است که بی رنگ و بی بو می باشد.

۲- دارای وزن مخصوص برابر ۱٫۴۶ و نقطه ذوب ۸۵ درجه سانتیگراد در حالت بدون آب است.

۳- این ماده با آب و الکل به هر نسبتی امتزاج پذیر است.

۴- پر اکسید هیدروژن یک ترکیب ناپایدار است . در اثر ماندن و در اثر حرارت تولید آب و اکسیژین می نماید.

۵- این ماده یک عامل اکسید کننده قوی می باشد.

کاربرد و موارد مصرف پر اکسید هیدروژن (آب اکسیژینه):

۱- به عنوان عامل اکسید کننده در بعضی از واکنش های آزمایشگاهی استفاده می شود.

۲- به عنوان نیروی محرکه رانش موشک به کار می رود.

۳- برای تعمیر و تجدید رنگ های حاوی سرب به کار می رود.

۴- به عنوان ماده سفید کننده جهت مو ، پشم ، عاج و بعضی از انواع چرم مورد استفاده قرار می گیرد

۵- به عنوان ضد عفونی کننده و میکروب کش جهت شستشوی زخم ها ، دندان ها و گوش ها مصرف می شود.

۶- پر اکسید هیدروژن به عنوان یکی از سفید کننده های مهم در منسوجات کاربرد دارد.

 

بررسی جایگاه صنعتی پر اکسید هیدروژن (آب اکسیژنه):

پر اکسید هیدروژن یک ماده شیمیایی بسیار با اهمیت است که کاربرد های متنوعی در صنایع ، داروسازی و پزشکی دارد. تقاضا جهت مصرف این ماده سیر صعودی دارد.

 

روش تولید پر اکسید هیدروژن (آب اکسیژنه):

پر اکسید هیدروژن را می توان به روش های مختلفی تولید نمود که عبارتند از:

۱- از پراکسید باریم و اسید سولفوریک

۲-  از پراکسید سدیم و اسید سولفوریک

۳- از طرسق اکسیداسیون خود به خود

۴- روش الکترولینیکی

 

در بین همه این روش ها ، طرقه الکترولیز یک روش مدرن و تجارتی است. پر اکسید هیدروژن به وسیبه الکترولیز اسید سولفوریک ۵۰ درصد در یک سل دیافراگمی و تقطیر در خلا تولید می گردد. حاصل تقطیر محلول ۳۰ درصد پر اکسید هیدروژن خالص می باشد. اولین محصول الکترولیز پر سولفوریک اسید H2S2O8 می باشد که بعدا با آب وارد واکنش شده و هنگام تقطیر تولید پر اکسید هیدروژن می نماید. واکنش ذیل اتفاق می افتد.

H2SO4   <——-> H + HSO4

۲ HSO4 <—–> H2S2O8 + 2e

H2S2O8 + H2O <—> H2SO4 + H2O2

۲H + 2e —–> H2

تغلیظ هیدروژن پر اکسید (آب اکسیژنه)

عملیات تغلیظ پر اکسید هیدروژن خطرناک است زیرا ناخالصی های موجود مخصوصا مواد آلی ممکن است به عنوان کاتالیزور عمل نموده و باعث تجزیه شیمیایی و انفجار گردد. با این وجود ، با عملیات تبخیر دقیق و با احتیاط محلول بدست آمده فوق الذکر را توسط حمام آب تیجیحا تحت فشار پایین( کاهش فشار ) و با استفاده از تقطیر جز به جز تغلیظ می نمایند.

پر اکسید هیدروژین به طور قابل ملاحظه ای از آب کمتر فراریت دارد و آب از دست می دهد تا محلول ۳۰ درصد به دست آید . تغلیظ بیش از ۳۰ درصد مطلوب نمی باشد.

تغلیظ بیش از ۳۰ درصد:

به وسیله تقطیر تحت فشار پایین (کاهش فشار) در درجه حرارات زیر ۶۰ درجه سانتیگراد عملیات تغلیظ تا غلظت ۹۰ درصد ممکن خواهد بود. جهت تهیه محلول غلیظ و در نهایت پر اکسید هیدروژن خالص ، محلول ۹۰ درصد را سرد می کنند. تا میزان بلور های پر اکسید هیدروژن فراوان تر از محلول هنوز مانده گردد. بلور های را جدا سازی ، ذوب و آب می کنند که در نتیجه غلظت بیشتر به دست می آید.

روش های تولید پر اکسید هیدروژن( آب اکسیژنه) :

نمودار جربان تولید پر اکسید هیدروژن (آب اکسیژنه)

 

 

لیست تجهیزات و ماشین آلات :

۱- سل دیافراگمی

۲- ژنراتور دی سی

۳- برج تقطیر خلا

۴- بویلر ثانویه

۵- کندانسور جت

۶- کندانسور تبخیر کننده سطح

۷- پمپ خلا چند مرحله ای

۸- کمپرسور گاز هیدروژن

۹- مخزن ذخیره سازی گاز هیدروژن

۱۰ –  مخازن ذخیره سازی پر اکسید هیدروژن

۱۱- مخزن ذخیره سازی اسید سولفوریک

۱۲- بویلر

روش های تولید اسید سولفوریک چگونه به وجود می آید

روش تولید اسید سولفوریک

روش تولید اسید سولفوریک

 

اسید سولفوریک یک اسید قوی ، روغنی غلیظ محلول در آب ، بی رنگ و غیر فرار است که آب موجود در هوا را جذب می کند. اسید سولفوریک ، اسیدی با خورندگی شدید می باشد که اگر با پوست بدن تماس یابد شدیدا می سوزاند. این ماده به مقدار فراوان در صنایع شیمیایی بخصوص  در صنایع انفجاری ، نفت خام و پتروشیمی و صنایع نساجی مصرف می شود. در این مقاله به بررسی روش تولید اسید سولفوریک می پردازیم .

خصوصیات اسید سولفوریک:

۱-شکل ظاهری: مایع غلیظ ، چسبناک ، بی رنگ

۲- وزن مخصوص: ۱٫۸۳۴ (نوع صنعتی)

۳- درصد وزنی اسید سولفوریک: ۹۵

۴- حلالیت: به هر نسبتی در آب  محلول است و  معمولا هنگام مخلوط با آب واکنش گرمازاست.

 

کاربرد و موارد مصرف اسید سولفوریک:

اسید سولفوریک یکی از پر مصرف ترین اسید ها به شمار می آید و میزان تولید آن نشانه مطمئن و قابل اعتمادی برای کل تولیدات شیمیایی و فعالیت های صنعتی کشور به شمار می آید.

صنایعی که از مصرف کنندگان عمده اسید سولفوریک هستند به شرح زیر می باشند:

  • صنایع تولید کود شیمیایی ، کود های فسفاته ، سولفات آمونیوم و …
  • صنایع شیمیایی
  • پالایش نفت خام
  • صنایع تولید آهن و فولاد
  • سایر صنایع آهنی و غیر آهنی
  • صنایع رنگ و رنگدانه
  • ابریشم مصنوعی (rayon) و فیلم سلولوزی
  • تولید نمک ها

 

روش تولید  اسید سولفوریک :

عمدتا دو روش برای تولید اسید سولفوریک مورد استفاده قرار می گیرد.

  • روش اتصالی (contact process)
  • روش اتاقی(chamber process)

در هر دو روش تولید اسید سولفوریک ، گوگرد به عنوان ماده خام اولیه مورد استفاده قرار می گیرد. اختلاف عمده دو روش تولید در نحوه اکسید کردن دی اکسید گوگرد به تری اکسید گوگرد است . گرچه در روش اتاقی راحت تر می توان از دی اکسید گوگرد با درجه خلوص پایین تر استفاده کرد.

این روش جهت تولید اسید سولفوریک از پیریت ها و ضایعات آن پذیرفته شده و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

مراحل تولید اسید سولفوریک به روش اتصالی به قرار ذیل می باشد.

  • انتقال گوگرد
  • ذوب کردن گوگرد
  • پمپ و تبدیل به ذرات کردن گوگرد مذاب
  • سورزاندن گوگرد
  • خشک کردن هوای احتراق
  • خنک کردن گاز SO2
  • اکسیداسیون SO2  به SO3 توسط مبدل
  • جذب SO3 به صورت اسید قوی
  • خنک کردن اسید از طریق جاذب ها
  • پمپ کردن اسید و انبار کردن آن

روش های تولید اسید سولفوریک چگونه به وجود می آید

دی اکسید گوگرد تصویه شده که از طریق سوزاندن گوگرد به دست می آید محتوی گرد و خاک ، دی اکسید کربن ، نیتروژن و اکسیژن می باشد. هوای مورد نیاز جهت سوختن ، در ابتدا جهت جلوگیری از ایجاد خورندگی خشک می شود. گاز کوره بسیاری از گرمایش را به گرمای تلف شده  بویلر ها جهت تولید بخار انتقال می دهد. گاز ها قبل از انتقال به مبدل ها ، جهت افزایش سرعت واکنش گرم می شوند.

مواد حاصله ، از سه مرحله مبدل عبور می کنند جایی که کاتالیست گلوله ای شکل پنتواکسید وانادیوم وجود دارد. در مرحله اول ، درجه حرارت مبدل بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد است که در مرحله دوم به ۴۰۰ تا ۴۵۰ درجه سانیگراد تقلیل می یابد و در مرحله پایانی مبدل ، بستر کاتالیست در حرارت ۵۷۰ الی ۵۹۵ درجه سانتیگراد نگهداشته می شود و جذب ۸۵ درصد عملیات تبدیل پایان می یابد . گاز ها خنک شده  و به دستگاه جاذب ، جایی که اولئوم به آنجا پاشیده می شود، ارسال می شود.

اسید حاصله تغلیظ و محل جمع آوری می شود و سپس خنک و انبار می گردد و گاز های جذب نشده تخلیه می شوند.