ස්පර්ශ ක්‍රමයෙන් සල්ෆියුරික් නිපදවීම

කාර්මික කටයුතු සඳහා අධි සාන්ද්‍රිත  සල්ෆියුරික් අම්ලය නිපදවීමේ වත්මන් ක්‍රමය ස්පර්ශ ක්‍රමය වෙයි.  වැනේඩියම්(V) ඔක්සයිඩ් (වැනේඩියම් පෙන්ටොක්සයිඩ්)  උත්ප්‍රේරකය ලෙසින් උපයෝගී කර ගැනේ.

මෙම ක්‍රියාවලිය සඳහා ස්වාධිකාරිය 1831 දී බ්‍රිතාන්‍ය  විනාකිරි වෙළෙඳ මහතෙකු වූ පෙරිග්‍රීන් පිලිෆ්ස් විසින් දිනාගැනිණි. සාන්ද්‍ර සල්ෆියුරික් අම්ලය නිපදවීම සඳහා පෙරදී පැවැති ඊයම් කුටීර ක්‍රමයට වඩා බොහෝ සෙයින් ලාභදායී ක්‍රමයක් වීමට අමතරව, ස්පර්ශ ක්‍රමය මගින්  සල්ෆර් ට්‍රයොක්සයිඩ් සහ ඔලියම් නිපදවීමද සිදුකෙරේ. 

ක්‍රියාවලිය 
ක්‍රියාවලිය අවස්ථා තුනකට බෙදා දැක්විය හැක.

සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් නිෂ්පාදනය හා පිරිසිදු කිරීම
සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් සල්ෆර් ට්‍රයොක්සයිඩ් බවට උත්ප්‍රේරිත ඔක්සිකරණය (වැනේඩියම් ඔක්සයිඩ් උත්ප්‍රේරක)
සල්ෆර් ට්‍රයොක්සයිඩ් සල්ෆියුරික් අම්ලය බවට පරිවර්තනය

උත්ප්‍රේරක විෂවීම වැළැක්වීමට වාතය හා SO2 පිරිසිදු කිරීම අත්‍යවශ්‍ය වේ. (මෙය උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාවන් නිශේධනය සඳහා වේ) ඉන්පසුව වායුව ජලයෙන් සෝදා H2SO4 මගින් වියලනු ලැබේ.

ශක්තිය ද ඉතිරි කර ගැනීමට මිශ්‍රණය රත් කරනු ලබන්නේ තාප හුවමාරු මගින් උත්ප්‍රේරක පරිවර්තනවලින් පිටවන විවෘත වායු යොදා ගෙනය. ඉන්පසුව සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් හා ඔක්සිජන් පහත පරිදි ප්‍රතික්‍රියාවේ.
2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g) : ΔH = −197 kJ mol−1

ප්‍රතික්‍රියා සීඝ්‍රතාව ඉහළ නැංවීමට අධික උෂ්ණත්ව (450 °C)  අධික පීඩන (10 atm)  හා වැනේඩියම්(V) ඔක්සයිඩ් (V2O5)   භාවිතා කරන අතර එමගින් 99.5% කට පරිවර්තනයක් සිදු වේ. ප්ලැටිනම් වඩා සුදුසු උත්ප්‍රේරකයක් වන නමුත් ලෙහෙසියෙන් විෂවන අතර අධික මිළෙන් යුක්ත වේ. උත්ප්‍රේරක මගින් සිදු කරනු ලබන්නේ ප්‍රතික්‍රියා සීඝ්‍රතාව ඉහළ නැංවීමට පමණි. සෑදෙන SO3 ප්‍රමාණයට එමගින් බලපෑමක් නැත. 

උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාවෙහි යාන්ත්‍රණය පහත පරිදි වෙයි:

 2SO2 + 4V5+ + 2O2- → 2SO3 + 4V4+

 4V4+ + O2 → 4V5+ + 2O2-

උණු සල්ෆර් ට්‍රයොක්සයිඩ් තාප හුවමාරුව හරහා ගොස් අවශෝෂක කුළුණේ දී සාන්ද්‍ර H2SO4 හි දිය වී ඕලියම් සෑදේ.

H2SO4(l) + SO3(g) → H2S2O7(l)

SO3 කෙළින්ම ජලයට අවශෝෂණය නොකරන්නේ ප්‍රතික්‍රියාවේ අධික තාපදායක ස්වභාවය නිසාය. ද්‍රවය වෙනුවට ආම්ලික වාෂ්පයක් හෝ දුමාරයක් සෑදේ. ඕලියම් ජලය සමග ප්‍රතික්‍රියා කර සාන්ද්‍ර H2SO4 සාදාගනු ලැබේ. 

මෙම ප්‍රතික්‍රියාවේ මධ්‍යයක ප්‍රතිශත අස්වැන්න 30% ක් පමණය.
H2S2O7(l) + H2O(l) → 2 H2SO4(l)

ද්විත්ව ස්පර්ශ ද්විත්ව අවශෝෂණ ක්‍රමය

ස්පර්ශ ක්‍රමයෙහි ඊලඟ අදියර වන්නේ ද්විත්ව ස්පර්ශ ද්විත්ව අවශෝණය වේ. මෙම ක්‍රියාවලියෙහිදී ප්‍රතික්‍රියා වායුන් (SO2) සහ (SO3) දෙවරක් අවශෝෂණ කුළුණු තුලින් යවන්නේ තවදුරටත් අවශෝෂණය සිදුකරමින් සහ  SO2 වායුව SO3 වෙතට පරිවර්තනය වීම සිදු වී උසස් මාත්‍රයෙහි සල්ෆියුරික් අම්ලය නිපදවීම සිදුවීමටය. 

සාමාන්‍යයෙන් බහු උත්ප්‍රේරක තට්ටු වලින් සමන්විත වන, උත්ප්‍රේරක පරිවර්තකයට ඇතුළු වන  SO2 යෙන් සරු වායුන්, SO3 බවට පරිවර්තනය වී, පරිවර්තනයෙහි පළමු අදියර සම්පූර්ණ කරයි. මෙම අදියරෙන් නිකුත් වන වායුන්  SO2 සහ SO3 වායුන් ද්වයයෙන්ම සමන්විත වන අතර ඉක්බිතිව, සල්ෆියුරික් අම්ලය ඇසුරූ ස්තම්භයන්පහතට රූරා වැටෙන අතරමැදි අවශෝෂණ  කුළුණක් තුලින් යැවීමෙන් සහ  SO3 ජලය සමග ප්‍රතික්‍රියා කරවීමට සැලසීමෙන් සල්ෆියුරික් අම්ල සාන්ද්‍රණය ඉහළ නැංවේ. කුළුණ තුලින්  SO2 යැවුනද එය අප්‍රතික්‍රීයකව අවශොෝෂණ කුළුණ තුලින් ඉවතට පැමි‍ණේ. 

අවශ්‍ය සිසිලන ක්‍රියාවලියෙන් අනතුරුව, SO2 අඩංගු මෙම වායු ප්‍රවාහය, උතප්‍රේරක තට්ටු කුළුණ තුලින් නැවත යැවෙනුයේ SO2 වායුව SO3 වෙත 99.8% පරිවර්තනයකට ලක් කොට නැවත අවසන් අව‍ශෝෂන කුළුණ තුලින් යැවීමෙන් SO2 සඳහා උච්ච පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවයක් එළඹවීම මෙන්ම උච්ච සාන්ද්‍රණයකින් යුතු සල්ෆියුරික් අම්ලය H2SO4 නිපදවීම හේතුකාරක කරවමිනි.

සල්ෆියුරික් අම්ලයෙහි කාර්මික නිෂ්පාදනයෙහිදී උෂ්නත්වයෙහි හා වායුන්ගේ ගැලීම් සීඝ්‍රතාවයන්හී  මනා පාලනය වැදගත් වනුයේ, පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාවය හා අවශෝෂණය යන මෙම ද්වයම ඒවා මත්තෙහි රඳා පවතින බැවිනි.

ආශ්‍රිත


ප්‍රවර්ගය:රසායනික ක්‍රියාවලීන්
ප්‍රවර්ගය:වැනේඩියම්
ප්‍රවර්ගය:සල්ෆර්
ප්‍රවර්ගය:උත්ප්‍රේරණය