Lead chamber process
लीड चैम्बर प्रक्रिया एक औद्योगिक विधि थी जिसका उपयोग बड़ी मात्रा में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए किया जाता था। यह काफी हद तक संपर्क प्रक्रिया द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। 1746 में बर्मिंघम, इंग्लैंड में, जॉन रोबक ने सीसा-पंक्तिबद्ध कक्षों में सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन शुरू किया, जो मजबूत और कम महंगे थे और जिन्हें पहले उपयोग किए गए कांच के पात्रों की तुलना में बहुत बड़ा बनाया जा सकता था। इसने सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के प्रभावी औद्योगीकरण की अनुमति दी, और कई परिशोधनों के साथ, यह प्रक्रिया लगभग दो शताब्दियों तक उत्पादन की मानक विधि बनी रही। प्रक्रिया इतनी मजबूत थी कि 1946 के अंत तक, कक्ष प्रक्रिया अभी भी निर्मित सल्फ्यूरिक एसिड का 25 प्रतिशत थी। सल्फर डाइऑक्साइड को भाप और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के साथ शीट सीसे के साथ पंक्तिबद्ध बड़े कक्षों में पेश किया जाता है जहां गैसों को पानी और कक्ष एसिड (62-70% सल्फ्यूरिक एसिड) के साथ छिड़का जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड घुल जाते हैं, और लगभग 30 मिनट की अवधि में सल्फर डाइऑक्साइड सल्फ्यूरिक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाता है। प्रतिक्रिया के उचित दर पर आगे बढ़ने के लिए नाइट्रोजन डाइऑक्साइड की उपस्थिति आवश्यक है। प्रक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी है, और कक्षों के डिजाइन का एक प्रमुख विचार प्रतिक्रियाओं में बनी गर्मी को नष्ट करने का एक तरीका प्रदान करना था। प्रारंभिक पौधों में बहुत बड़े सीसा-पंक्तिबद्ध लकड़ी के आयताकार कक्षों (फॉल्डिंग बॉक्स कक्ष) का उपयोग किया जाता था जिन्हें परिवेशी वायु द्वारा ठंडा किया जाता था। आंतरिक सीसा आवरण ने संक्षारक सल्फ्यूरिक एसिड को शामिल करने और लकड़ी के कक्षों को जलरोधक बनाने का काम किया। उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में, ऐसे पौधों को एक किलोग्राम जले हुए सल्फर के बराबर सल्फर डाइऑक्साइड को संसाधित करने के लिए लगभग आधा घन मीटर मात्रा की आवश्यकता होती थी। 19वीं शताब्दी के मध्य में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ जोसेफ लुई गे-लुसाक ने कक्षों को पत्थर के बर्तनों से भरे चिनाई सिलेंडरों के रूप में फिर से डिज़ाइन किया। 20वीं शताब्दी में, मिल्स-पैकर्ड कक्षों का उपयोग करने वाले पौधों ने पहले के डिजाइनों को बदल दिया। ये कक्ष लंबे टेपर सिलेंडर थे जिन्हें कक्ष की बाहरी सतह से नीचे बहने वाले पानी द्वारा बाहरी रूप से ठंडा किया जाता था। प्रक्रिया के लिए सल्फर डाइऑक्साइड मौलिक सल्फर को जलाकर या एक भट्टी में हवा की धारा में सल्फर युक्त धातु अयस्कों को भूनकर प्रदान किया गया था। निर्माण की प्रारंभिक अवधि के दौरान, नाइट्रोजन ऑक्साइड का उत्पादन एसिड की उपस्थिति में उच्च तापमान पर नाइटर के अपघटन से किया गया था, लेकिन इस प्रक्रिया को धीरे-धीरे एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में अमोनिया के नाइट्रिक ऑक्साइड में वायु ऑक्सीकरण द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। नाइट्रोजन के ऑक्साइड की पुनर्प्राप्ति और पुनः उपयोग एक कक्ष प्रक्रिया संयंत्र के संचालन में एक महत्वपूर्ण आर्थिक विचार था। प्रतिक्रिया कक्षों में, नाइट्रिक ऑक्साइड नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। कक्षों के नीचे से तरल पदार्थ को पतला किया जाता है और कक्ष के शीर्ष पर पंप किया जाता है, और एक महीन धुंध में नीचे की ओर छिड़का जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड तरल में अवशोषित हो जाते हैं, और सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक ऑक्साइड बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। मुक्त नाइट्रिक ऑक्साइड पानी में कम घुलनशील होता है, और कक्ष में गैस में लौटता है जहां यह नाइट्रोजन डाइऑक्साइड को सुधारने के लिए हवा में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड का कुछ प्रतिशत प्रतिक्रिया शराब में नाइट्रोसिलसल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड के रूप में अलग किया जाता है, इसलिए प्रक्रिया के आगे बढ़ने पर ताजा नाइट्रिक ऑक्साइड जोड़ा जाना चाहिए। चैम्बर संयंत्रों के बाद के संस्करणों में चैम्बर शराब से नाइट्रोजन ऑक्साइड को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक उच्च तापमान वाला ग्लोवर टॉवर शामिल था, जबकि चैम्बर एसिड को 78 प्रतिशत एच2एसओ4 तक केंद्रित किया गया था। कक्षों से निकलने वाली गैसों को एक मीनार में पारित करके साफ़ किया जाता है, जिसके माध्यम से कुछ ग्लोवर एसिड टूटी हुई टाइल पर बहता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड को नाइट्रोसिलसल्फ्यूरिक एसिड बनाने के लिए अवशोषित किया जाता है, जिसे फिर नाइट्रोजन के ऑक्साइड को पुनः प्राप्त करने के लिए ग्लोवर टावर में वापस कर दिया जाता है। प्रतिक्रिया कक्षों में उत्पादित सल्फ्यूरिक एसिड लगभग 35 प्रतिशत सांद्रता तक सीमित है। उच्च सांद्रता पर, नाइट्रोसिलसल्फ्यूरिक एसिड 'चैम्बर क्रिस्टल' के रूप में सीसे की दीवारों पर अवक्षेपित होता है, और अब ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में सक्षम नहीं है। रसायन विज्ञान सल्फर डाइऑक्साइड मौलिक सल्फर को जलाने या हवा की धारा में पाइरिटिक अयस्क को भूनने से उत्पन्न होता हैः S8 + 8 O2 → 8 SO2 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 नाइट्रोजन ऑक्साइड सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में नाइटर के अपघटन से, या नाइट्रोसिलसल्फ्यूरिक एसिड के हाइड्रोलिसिस से उत्पन्न होते हैंः 2 NaNO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + NO2 + O2 2 NOHSO4 + H2O → 2 H2SO4 + NO2 प्रतिक्रिया कक्षों में, सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड प्रतिक्रिया में घुल जाते हैं। नाइट्रोजन डाइऑक्साइड को नाइट्रस एसिड का उत्पादन करने के लिए हाइड्रेटेड किया जाता है, जो फिर सल्फर डाइऑक्साइड को सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक ऑक्साइड में ऑक्सीकृत करता है। प्रतिक्रियाओं की अच्छी तरह से विशेषता नहीं है, लेकिन यह ज्ञात है कि नाइट्रोसिलसल्फ्यूरिक एसिड कम से कम एक मार्ग में एक मध्यवर्ती है। प्रमुख समग्र प्रतिक्रियाएँ हैंः 2 एन. ओ. 2 + एच. 2. ओ. + एच. एन. ओ. 3. एस. ओ. 2 (ए. क्यू.) + एच. एन. ओ. 3. एन. ओ. एच. एस. ओ. 4. एन. ओ. एच. एस. ओ. 4. + एच. एन. ओ. 2. एच. 2. एस. ओ. 4. + एन. ओ. ओ. 2. एस. ओ. 2. (ए. क्यू.) + 2. एच. एन. ओ. 2. एच. 2. एस. ओ. 4. + 2. एन. ओ. नाइट्रिक ऑक्साइड प्रतिक्रिया शराब से निकलता है और बाद में आणविक ऑक्सीजन द्वारा नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में पुनः आक्सीकरण किया जाता है। यह प्रक्रिया में समग्र दर निर्धारित करने वाला चरण हैः 2 एन. ओ. + ओ. 2 → 2 एन. ओ. 2 नाइट्रोजन ऑक्साइड इस प्रक्रिया में अवशोषित और पुनः उत्पन्न होते हैं, और इस प्रकार समग्र प्रतिक्रिया के लिए एक उत्प्रेरक के रूप में काम करते हैंः 2 एस. ओ. 2 + 2 एच. 2 ओ. + ओ. 2 → 2 एच. 2 एस. ओ. 4 संदर्भ आगे पढ़ने के लिए बाहरी लिंक सीसा कक्ष प्रक्रिया द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड निर्माण की प्रक्रिया प्रवाह पत्रक औद्योगिक प्रक्रियाएँ सल्फर उत्प्रेरण का नेतृत्व करती हैं।