Sulphuric acid manufacture via the Contact process Tamil revision short notes in plain paragraphs: step one burning purified molten sulphur in air to give sulphur dioxide; step two the reversible catalytic oxidation of sulphur dioxide to sulphur trioxide over vanadium pentoxide, with the compromise temperature of 400 to 500 degrees Celsius, low pressure of 1 to 2 atmospheres, and excess air explained, spread across four catalyst beds with intermediate cooling; step three absorption of sulphur trioxide into concentrated sulphuric acid to form oleum, which is then diluted to give sulphuric acid, and why sulphur trioxide is never added directly to water.

A/L இரசாயனவியல் · அலகு 14 · குறு குறிப்பு (14g)

🧠 மனப்படம்
🏭
H₂SO₄ — தொடுகைத் தொழிற்சாலை
Sulphuric Acid — Contact Plant

1 முறையின் கண்ணோட்டமும் மூலப்பொருள்களும்

சல்பூரிக் அமிலம் (H₂SO₄) தயாரிப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படும் கைத்தொழில் முறை தொடர்பு முறை (Contact process) எனப்படும். இம்முறையின் மூலப்பொருள்களாகக் கந்தகம் (sulphur) — அல்லது சல்பைட்டுக் கனியங்களை வறுத்துப் பெறப்படும் SO₂ — வளிமண்டல வளி, மற்றும் நீர் ஆகியன பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒசுவால்ட் முறையைப் போலவே, இம்முறையும் மூன்று படிமுறைகளைக் கொண்டுள்ளது.

2 படிமுறை 1 — SO₂ உற்பத்தி

கந்தக மூலகம் வளியில் தகனமுறச் செய்யப்பட்டுக் கந்தகவீரொட்சைட்டு (SO₂) உருவாக்கப்படுகின்றது. கைத்தொழில் ரீதியில், திண்மநிலை மாசுக்களை நீக்குவதற்காகக் கந்தகம் முதலில் 140 °C இல் திரவமாக்கப்பட்டு வடிக்கப்படுகின்றது; இதன் பின்னரே தகனமுறச் செய்யப்படுகின்றது.

S(s) + O₂(g) → SO₂(g)    (புறவெப்பம்)

3 படிமுறை 2 — SO₂ ஐ SO₃ ஆக ஒட்சியேற்றல் (மீளும்தாக்கம்)

இது இம்முறையின் மையமான, மீளும்தாக்கப் படிமுறையாகும். SO₂ வாயு வனேடியம்(V) ஒட்சைட்டு (V₂O₅) வினையூக்கியின் மேற்பரப்பின் மீது செலுத்தப்பட்டு, ஒட்சிசனால் ஒட்சியேற்றமடைந்து கந்தகமூவொட்சைட்டை (SO₃) உருவாக்குகின்றது.

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)    ΔH = −197 kJ mol⁻¹ (புறவெப்பம்)

இது ஒரு புறவெப்ப மீளும்தாக்கம் ஆதலால், அதிக விளைச்சலைப் பெறுவதற்கான நிபந்தனைகள் கவனமாகத் தெரிவு செய்யப்பட வேண்டும். வெப்பநிலை சுமார் 400–500 °C இல் பேணப்படுகின்றது; வெப்பநிலை மிகத் தாழ்ந்தால் தாக்க வீதம் (rate) குறைவாகும், மிக உயர்ந்தால் புறவெப்பத் தாக்கத்தின் விளைச்சல் குறைவாகும் — எனவே இது ஒரு சமரசமான (compromise) வெப்பநிலையாகும். அமுக்கம் சுமார் 1–2 atm மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றது; ஏனெனில் ஒரு வளிமண்டல அமுக்கத்திலேயே விளைச்சல் சுமார் 99% வரை உயர்வானது, எனவே அதிக உயர் அமுக்கம் பிரயோகித்தல் அவசியமன்று. ஒட்சிசன் செறிவை அதிகரிக்க மலிவான வளிமண்டல வளி மிகையாக வழங்கப்படுகின்றது; இது மீளும்தாக்கத்தை வலது பக்கமாக முனைப்புறுத்தி SO₃ விளைச்சலை அதிகரிக்கின்றது.

நினைவில் வைக்க
400–500 °C = வீதத்துக்கும் (குறைந்த வெப்பநிலையில் மெதுவாகும்) புறவெப்ப விளைச்சலுக்கும் (உயர் வெப்பநிலையில் குறையும்) இடையிலான சமரசம். 1–2 atm போதுமானது — ஏனெனில் 1 atm இலேயே ~99% விளைச்சல் கிடைக்கின்றது.

தாக்கத்தின்போது பிறப்பிக்கப்படும் வெப்பத்தை நீக்கும் வகையில், ஒட்சியேற்றம் நான்கு படிமுறைகளாக (catalyst beds) வேறாக்கப்படுகின்றது. ஒவ்வொரு படிமுறையிலும் வாயுக்கலவை வினையூக்கி அறையின் ஊடாகச் சென்ற பின் வெப்பப் பரிமாற்றியால் (heat exchanger) குளிர்த்தப்படுகின்றது; இவ்வாறு செய்வதால் மொத்த SO₂ இன் ஏறத்தாழ 99.5% SO₃ ஆக மாற்றப்படுகின்றது.

4 படிமுறை 3 — SO₃ அகத்துறிஞ்சல் — ஒலியம் வழி மட்டுமே

நீருக்கும் SO₃ இற்கும் இடையிலான தாக்கம் மிக வேகமான, அதிக புறவெப்பத் தாக்கமாகும். SO₃ ஐ நேரடியாக நீரில் சேர்த்தால் நீர் ஆவியாகி, அடர்த்தியான சல்பூரிக் அமிலப் புகார் (acid mist) தோன்றும். இத்தடங்கலைத் தவிர்ப்பதற்காக, SO₃ முதலில் செறிந்த சல்பூரிக் அமிலத்தில் அகத்துறிஞ்சச் செய்யப்பட்டு ஒலியம் (oleum, H₂S₂O₇) உருவாக்கப்படுகின்றது. பின்னர் இவ்வொலியம் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் நீர்த்தாக்கப்பட்டு (diluted) சல்பூரிக் அமிலம் பெறப்படுகின்றது.

SO₃(g) + H₂SO₄(l) → H₂S₂O₇(l)    (ஒலியம்)
H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → 2H₂SO₄(l)
பொதுவான தவறு
SO₃ ஐ நேரடியாக நீரில் சேர்ப்பதில்லை; செறிந்த H₂SO₄ இல் அகத்துறிஞ்சி ஒலியம் உருவாக்கி, பின்னர் நீர்த்தாக்கப்படுகின்றது. இதுவும் இம்முறையின் வினையூக்கி V₂O₅ (Pt/Rh அல்ல, அது ஒசுவால்ட் முறைக்குரியது) என்பதையும் SO₂ ⇌ SO₃ மீளும்தாக்கம் ஆதலால் → அல்ல ⇌ அம்புக்குறி பயன்படுத்த வேண்டும் என்பதையும் தேர்வில் நினைவில் வைக்க வேண்டும்.
learn.gtdigital.tech · A/L இரசாயனவியல் · அலகு 14 கோபிரமணன் திருசெந்திவேல், MSc