सल्फर डेली क्वेश्चन – 11 मार्च, 2016। 5 वेल्थ पुरस्कार हैं; जो भी बेहतर उत्तर देगा, उसे 10 वेल्थ पुरस्कार मिलेंगे।

इस पोस्ट को अंतिम बार “सल्फर-जिंक-एल्यूमिनियम” द्वारा 2016-3-19 09:04 पर संपादित किया गया। अमोनिया एवं हाइड्रोजन सल्फाइड दोनों ही पानी में घुलकर आयनीकरण करते हैं:
NH3 + H2O = NH4+ + OH- (1)
H2S = HS- + H+ (2)
पानी में अमोनिया की घुलनशीलता, हाइड्रोजन सल्फाइड की घुलनशीलता से अधिक होती है; लेकिन तापमान बढ़ने पर दोनों की घुलनशीलता कम हो जाती है। जब हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया पानी में एक साथ मौजूद होते हैं, तो वे रासायनिक आयनीकरण एवं चरण-संतुलन की स्थिति में रहते हैं:
HS⁻ + NH₄⁺ = NH₄HS = (NH₃ + H₂S)द्रव = (NH₃ + H₂S)गैस (3)
सामान्य तापमान पर, हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया पानी में घुलकर आयनों में विभाजित हो जाते हैं, एवं ऐसे ही पानी में मौजूद रहते हैं। जब तापमान बढ़ जाता है, तो (3)• समीकरण में दर्शाए गए तीनों संतुलन दाईं ओर खिसक जाते हैं। सीवेज को वाष्पीकृत करने हेतु इसी सिद्धांत का उपयोग किया जाता है; सीवेज को 140°C से अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है, जिससे पानी में मौजूद हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया का संतुलन टूट जाता है, और ये पदार्थ तरल अवस्था से वाष्प अवस्था में चले जाते हैं। ； साथ ही, वाष्पीय अवस्था में हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया के दबाव को कम करने हेतु जलवाष्प का उपयोग किया जाता है; इससे पानी में हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया की मात्रा कम हो जाती है, जिससे सीवेज को शुद्ध किया जा सकता है।

इस पोस्ट को अंतिम बार “सल्फर-जिंक-एल्यूमिनियम” द्वारा 2016-3-19 09:04 पर संपादित किया गया। सल्फर युक्त कच्चे तेल के प्रसंस्करण के दौरान, विभिन्न उपकरणों से बड़ी मात्रा में अम्लीय जल (सल्फर युक्त अपशिष्ट जल) निकलता है; इस अपशिष्ट जल में बड़ी मात्रा में अमोनिया एवं फेनॉल जैसे पदार्थ भी होते हैं।； अपशिष्ट जल में सल्फर एवं अमोनिया मुख्य रूप से NH4HS एवं (NH4)2S के रूप में मौजूद होते हैं। अम्लीय जल में मौजूद सल्फर एवं अमोनिया युक्त पदार्थों को लगातार गर्म करके स्ट्रिपर टॉवर में विघटित किया जाता है; इस प्रक्रिया में टॉवर के ऊपरी हिस्से से अम्लीय गैसें निकलती हैं, जबकि टॉवर के निचले हिस्से से शुद्ध जल प्राप्त होता है।

कृपया अम्लीय वाष्पीकरण इकाई (या सीवेज वाष्पीकरण इकाई) के कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त विवरण दें। अम्लीय जल डिस्टिलेशन में, अम्लीय जल विलयन को डिसोर्बेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, ताकि कच्चे पदार्थ (गैसीय अवस्था में) को डिसोर्ब किया जा सके। डिसॉर्ब्शन, अवशोषण की विपरीत प्रक्रिया है; यह भी गैस अवशोषण नामक एक ही प्रक्रिया का ही हिस्सा है। अवशोषण, ऊर्जा-हस्तांतरण प्रक्रियाओं का ही एक उदाहरण है; इसका उद्देश्य मिश्रित कच्चे पदार्थों (गैसीय अवस्था में) में मौजूद विभिन्न घटकों को अलग करना है।

कृपया अम्लीय वाष्पीकरण इकाई (या सीवेज वाष्पीकरण इकाई) के कार्य सिद्धांत का संक्षिप्त विवरण दें। अम्लीय जल डिस्टिलेशन में, अम्लीय जल विलयन को डिसोर्बेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, ताकि कच्चे पदार्थ (गैसीय अवस्था में) को डिसोर्ब किया जा सके। डिसॉर्ब्शन, अवशोषण की विपरीत प्रक्रिया है; यह भी गैस अवशोषण नामक एक ही प्रक्रिया का ही हिस्सा है। अवशोषण, ऊर्जा-हस्तांतरण प्रक्रियाओं का ही एक उदाहरण है; इसका उद्देश्य मिश्रित कच्चे पदार्थों (गैसीय अवस्था में) में मौजूद विभिन्न घटकों को अलग करना है।

अम्लीय जल डिस्टिलेशन में, अम्लीय जल विलयन को डिसोर्बेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, ताकि कच्चे पदार्थ (गैसीय अवस्था में) को डिसोर्ब किया जा सके। डिसॉर्ब्शन, अवशोषण की विपरीत प्रक्रिया है; यह भी गैस अवशोषण नामक एक ही प्रक्रिया का ही हिस्सा है। अवशोषण, ऊर्जा-हस्तांतरण प्रक्रियाओं का ही एक उदाहरण है; इसका उद्देश्य मिश्रित कच्चे पदार्थों (गैसीय अवस्था में) में मौजूद विभिन्न घटकों को अलग करना है।

इस पोस्ट को अंतिम बार “सल्फर-जिंक-एल्यूमिनियम” द्वारा 2016-3-19 09:05 पर संपादित किया गया। अम्लीय जल, ऐसा जलीय घोल है जिसमें H2S, NH3 एवं CO2 जैसे कम वाष्पशील विद्युत-विभाजक पदार्थ मौजूद होते हैं। उपरोक्त घटक पानी में NH4HS, (NH4)2CO3 एवं NH4HCO3 जैसे अमोनियम लवणों के रूप में मौजूद होते हैं। ये कमजोर अम्ल/क्षार लवण पानी में विघटित हो जाते हैं, एवं इस प्रक्रिया में H2S, NH3 एवं CO2 जैसे अणु बनते हैं। ये अणु, आयनों के साथ विघटन संतुलन में रहने के साथ-साथ वायुमंडल में मौजूद अणुओं के साथ भी संतुलन में रहते हैं। यह प्रणाली, रासायनिक संतुलन, विघटन संतुलन एवं चरण संतुलन का संयोजन है; अर्थात् यह एक जटिल प्रणाली है। अतः, रासायनिक प्रक्रियाओं, आयनीकरण एवं चरण-संतुलन को नियंत्रित करने हेतु उपयुक्त परिस्थितियाँ तैयार करना, तथा उचित संचालन-परिस्थितियों का चयन करना ही महत्वपूर्ण है। चूँकि आयनीकरण एवं जलविघटन दोनों ही विपरीत प्रक्रियाएँ हैं, इसलिए विभिन्न पदार्थ तरल अवस्था में आयनीय एवं आणविक दोनों रूपों में मौजूद रहते हैं। आयन, तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में नहीं जा सकते; इसलिए इन्हें “स्थिर अवस्था” कहा जाता है। जबकि अणु, तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जा सकते हैं; इसलिए इन्हें “मुक्त अवस्था” कहा जाता है। जल में विभिन्न पदार्थों की आयनीय एवं आणविक अवस्थाओं में मौजूद मात्रा, संचालन तापमान, संचालन दबाव एवं जल में उनकी सांद्रता पर निर्भर है। H2S, NH3 एवं CO2-H2O इन चार तत्वों की विशेषताओं के आधार पर, NH4HS (अमोनियम हाइड्राइड) जैसे पदार्थों की जल में होने वाली जलविघटन प्रक्रिया संबंधी स्थिरांक KH, तापमान बढ़ने के साथ बढ़ जाता है। अर्थात्, जल में मौजूद H2S, NH3 एवं CO2 अणुओं की मात्रा तापमान बढ़ने के साथ बढ़ जाती है। इसलिए, स्ट्रिपिंग टॉवर का तापमान 110°C से अधिक होना आवश्यक है। आपेक्षिक संतुलन, तरल अवस्था में विभिन्न चरणों की सांद्रता, घुलनशीलता, वाष्पीकरण क्षमता, एवं घोल में मौजूद अन्य अणुओं/आयनों के साथ होने वाली अभिक्रियाओं से संबंधित है। चूँकि CO2 की पानी में घुलनशीलता बहुत कम होती है, इसलिए इसकी सापेक्ष वाष्पीकरण क्षमता एवं घोल में मौजूद अन्य अणुओं/आयनों के साथ होने वाली अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक संतुलन स्थिरांक भी बहुत कम होते हैं। इस कारण CO2 आसानी से तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जा सकता है। लेकिन NH3 के मामले में ऐसा नहीं है; क्योंकि NH3 की पानी में घुलनशीलता बहुत अधिक होती है, एवं H2S एवं CO2 के साथ होने वाली अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक संतुलन स्थिरांक भी अधिक होते हैं। केवल तभी ही मुक्त NH3 अणु तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जा सकते हैं, जब वे किसी विशेष परिस्थिति में संतृप्त हो जाते हैं। जाहिर है, जलवाष्प के प्रवाह से गर्मी पैदा होती है, एवं H2S, NH3 एवं CO2 जैसे तत्वों का दबाव कम हो जाता है। इसके कारण ये तत्व तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जाते हैं; इस प्रकार अम्लीय जल को शुद्ध किया जा सकता है।

इस पोस्ट को अंतिम बार “सल्फर-जिंक-एल्यूमिनियम” द्वारा 2016-3-19 09:05 पर संपादित किया गया। अम्लीय जल विलयन का उपयोग डिसोर्बेंट के रूप में किया जाता है, ताकि कच्चे पदार्थों (गैसीय अवस्था में) को डिसोर्ब किया जा सके। डिसॉर्ब्शन, अवशोषण की विपरीत प्रक्रिया है; यह भी गैस अवशोषण नामक एक ही प्रक्रिया का ही हिस्सा है। अवशोषण, ऊर्जा-हस्तांतरण प्रक्रियाओं का ही एक उदाहरण है; इसका उद्देश्य मिश्रित कच्चे पदार्थों (गैसीय अवस्था में) में मौजूद विभिन्न घटकों को अलग करना है।

इस पोस्ट को अंतिम बार “सल्फर-जिंक-एल्यूमिनियम” द्वारा 2016-3-19 09:06 को संपादित किया गया।
**अम्लीय वाष्पीकरण उपचार प्रक्रिया का सिद्धांत:** निश्चित दबाव वाली भाप का उपयोग करके, सीवेज में मौजूद वाष्पशील हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया को अलग-अलग निकाला जाता है; इस तरह सीवेज को शुद्ध किया जाता है, एवं हाइड्रोजन सल्फाइड एवं अमोनिया भी प्राप्त किए जाते हैं।

उच्च सल्फर युक्त अपशिष्ट जल, हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया एवं कार्बन डाइऑक्साइड जैसे पदार्थों से बना एक बहुलक जलीय घोल है। हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया एवं कार्बन डाइऑक्साइड, जल में NH4SH, NH42S, NH42CO3, NH4HCO3 जैसे अमोनियम लवणों के रूप में मौजूद होते हैं। ये कमजोर अम्ल/क्षार लवण, जल में विघटित होने के बाद स्वतंत्र हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया एवं कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं का निर्माण करते हैं। ये अणु, वायुमंडल में मौजूद अणुओं के साथ संतुलन बनाए रखते हैं। इस प्रकार, यह प्रणाली रासायनिक संतुलन, आयनीकरण संतुलन एवं चरण संतुलन का संयोजन वाली एक जटिल प्रणाली है। अतः, रासायनिक प्रक्रियाओं, आयनीकरण एवं चरण-संतुलन को नियंत्रित करने हेतु उपयुक्त परिस्थितियाँ बनाना, सल्फरयुक्त अपशिष्ट जल का उचित तरीके से निपटारा करने एवं उपयुक्त संचालन परिस्थितियों का चयन करने उपरोक्त तीनों संतुलनों को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं – तापमान एवं अणुओं का अनुपात। चूँकि जलविघटन एक ऊष्मा-अवशोषक अभिक्रिया है, इसलिए तापन से जलविघटन की प्रक्रिया तेज हो जाती है; जिससे मुक्त हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया एवं कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं की मात्रा बढ़ जाती है। लेकिन क्या ये मुक्त अणु तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जा सकते हैं? यह उनकी तरल अवस्था में सांद्रता, घुलनशीलता, वाष्पीकरण क्षमता, एवं घोल में मौजूद अन्य अणुओं/आयनों के साथ होने वाली अभिक्रियाओं पर निर्भर है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड की पानी में घुलनशीलता बहुत कम है, लेकिन इसकी वाष्पीकरण क्षमता बहुत अधिक है; इसके अलावा, इसकी अन्य अणुओं/आयनों के साथ होने वाली अभिक्रियाओं का संतुलनांक भी बहुत कम है। इसलिए कार्बन डाइऑक्साइड आसानी से तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जा सकता है। लेकिन अमोनिया के मामले में ऐसा नहीं है; अमोनिया की पानी में घुलनशीलता बहुत अधिक है, एवं हाइड्रोजन सल्फाइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड के साथ होने वाली अभिक्रियाओं का संतुलनांक भी अधिक है। इसलिए अमोनिया के मुक्त अणु तभी ही तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जा सकते हैं, जब वे किसी विशेष परिस्थिति में संतृप्त अवस्था में हों। स्ट्रीपिंग टॉवर में पानी की भाप डालने से दोहरा प्रभाव होता है – एक तो गैसीय अवस्था में सल्फाइड ऑफ हाइड्रोजन, अमोनिया एवं कार्बन डाइऑक्साइड का दबाव कम हो जाता है, और दूसरा यह कि ये पदार्थ तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में जाने में सहायता पाते हैं। इस प्रकार जल की गुणवत्ता में सुधार होता है।