【प्रतिदिन एक प्रश्न】11.23 – निर्णयात्मक प्रश्न: सल्फाइड ऑफ आयरन का स्व-दहन बिंदु 50 है।℃
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निर्णयात्मक प्रश्न: आयरन सल्फाइड का स्वयं-दहन बिंदु 50℃ है – यह गलत है।सहभागिता के लिए +2 अंक; सही उत्तर देने पर +5 अंक। विस्तारपूर्वक चर्चा करने पर +8 अंक।
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आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। यह गलत है।
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है (गलत)। वास्तव में, आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 40 है।℃
गलत। वायु में सल्फाइड ऑफ आयरन के स्वतः दहन होने के कारण एवं इसकी स्वतः दहन प्रक्रिया से संबंधित जानकारी:
1.1 सल्फाइड ऑफ आयरन के भौतिक गुण: यह गहरे भूरे या काले रंग का ठोस पदार्थ है; यह पानी में अघुलनशील है। इसका घनत्व 4.74 ग्राम/सेमी³ है, जबकि इसका गलनांक 1193℃ है। जब यह अकार्बनिक अम्लों में घुलता है, तो हाइड्रोजन सल्फाइड गैस उत्पन्न होती है। नम वायु में यह सल्फर एवं टेट्राऑक्साइड ऑफ आयरन में विघटित हो जाता है। 1.2 आयरन सल्फाइड के निर्माण के कारण
1.2.1 विद्युत-रासायनिक क्षय प्रक्रिया द्वारा आयरन सल्फाइड का निर्माण
कच्चे तेल में 80% से अधिक सल्फर, सामान्य दबाव वाले तेलों में ही मौजूद होता है। इन सल्फाइडों की संरचना काफी जटिल होती है; उच्च तापमान की स्थितियों में ये आसानी से विघटित होकर हाइड्रोजन सल्फाइड एवं छोटे आकार के सल्फाइल यौगिकों में बदल जाते हैं। जब पानी मौजूद होता है, तो ये हाइड्रोजन सल्फाइड एवं थायोल आयरन से बने उपकरणों को गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त कर देते हैं। इस प्रतिक्रिया में, सल्फर एवं आयरन मिलकर आयरन सल्फाइड बनाते हैं: Fe + S = FeS↓. बनने वाली आयरन सल्फाइड संरचना काफी हल्की होती है, एवं यह उपकरणों एवं पाइपों की आंतरिक सतहों पर समान रूप से चिपक जाती है। 1.2.2 वायुमंडलीय क्षय प्रक्रिया के कारण फेरस सल्फाइड बनता है। लंबे समय तक उपकरणों का उपयोग न किए जाने के कारण, उपकरणों के आंतरिक घटक लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहते हैं; इस कारण वायुमंडलीय क्षय होता है, एवं जंग बन जाती है। चूँकि जंग को पूरी तरह से हटाना मुश्किल है, इसलिए उत्पादन प्रक्रिया के दौरान यह हाइड्रोजन सल्फाइड के संपर्क में आकर आयरन सल्फाइड बना देता है। अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं:
Fe + O2 + H2O → Fe2O3·H2O
Fe2O3·H2O + H2S → FeS↓ + H2O
यह अभिक्रिया आसानी से हो जाती है। लंबे समय तक उपयोग न करने के कारण, एवं उचित सुरक्षा उपाय न किए जाने के कारण, ऐसे उपकरणों में फेरस सल्फाइड बनने की प्रवृत्ति होती है। 1.2.3 उच्च तापमान पर सल्फर के कारण होने वाला क्षय: सल्फर के कारण होने वाला क्षय एक रासायनिक क्षय प्रक्रिया है; तापमान बढ़ने से इस प्रक्रिया की गति भी बढ़ जाती है। इसलिए, उच्च तापमान वाले सामान्य दबाव वाले टॉवरों के तल हेतु, साथ ही सामान्य अपशिष्ट प्रसंस्करण इकाइयों एवं निम्न दबाव वाली प्रणालियों में उच्च तापमान के कारण सल्फर-आधारित क्षय होने की संभावना अधिक होती है। – 1.2.4 पानी एवं क्लोरीन की उपस्थिति से उपकरणों में सल्फर-आधारित क्षय होता है। सल्फाइड ऑफ आयरन के निर्माण की प्रक्रिया से पता चलता है कि पानी की उपस्थिति से रासायनिक क्षय तेज हो जाता है। जब क्लोरीन भी मौजूद हो, तो कम तापमान पर भी निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
74 लियू जिंगयुन: सल्फाइड ऑफ आयरन का निर्माण एवं आत्म-दहन की रोकथाम
FeCl2 + H2S → FeS↓ + 2HCl
Fe + H2S → FeS↓ + H2↑
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
सामान्य दबाव वाली टॉवर सिस्टमों में, जैसे टॉवर के शीर्ष, तेल/गैस वाष्पीकरण लाइनें, वॉटर कूलर एवं रिफ्लक्स टैंक आदि में, कम तापमान पर क्षय होने की संभावना अधिक होती है। 1.3 आयरन सल्फाइड के स्वतः दहन की प्रक्रिया एवं लक्षण
1.3.1 आयरन सल्फाइड के स्वतः दहन की प्रक्रिया
वायु में, गर्मी या प्रकाश के कारण आयरन सल्फाइड एवं लोहे के अन्य सल्फाइडों में निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
FeS + 3/2 O₂ → FeO + SO₂ + 49 KJ
2 FeO + 1/2 O₂ → Fe₂O₃ + 271 KJ
FeS₂ + O₂ → FeS + SO₂ + 222 KJ
Fe₂S₃ + 3/2 O₂ → Fe₂O₃ + 3S + 586 KJ
1.3.2 आयरन सल्फाइड के स्वतः दहन के लक्षण
जब आयरन सल्फाइड स्वतः दहन होता है, तो यदि कोई ज्वलनशील पदार्थ उपलब्ध न हो, तो सफ़ेद रंग की SO₂ गैस उत्पन्न होती है। इसे अक्सर जलवाष्प समझ लिया जाता है; लेकिन इसमें तीव्र गंध होती है। ； साथ ही, बड़ी मात्रा में ऊष्मा भी उत्पन्न होती ह जब आसपास कोई अन्य ज्वलनशील पदार्थ (जैसे तेल) मौजूद होता है, तो घना धुआँ उत्पन्न होता है, जिससे आग एवं विस्फोट हो सकता है। प्रसंस्करण उपकरणों में सल्फाइड ऑफ आयरन का वितरण आम तौर पर इसी नियम के अनुसार होता है – जितनी अधिक मात्रा में माध्यम में सल्फर होता है, उतने ही अधिक सल्फाइड ऑफ आयरन के क्षय उत्पाद बनते हैं। लेकिन ऐसे उपकरणों में भी, जहाँ माध्यम में सल्फर की मात्रा केवल कुछ मिलियन भाग प्रति भाग होती है, सल्फाइड ऑफ आयरन स्वयं ही जल सकता है। इसका कारण, माध्यम में सल्फर की अधिक मात्रा नहीं है; बल्कि सूक्ष्म आयरन सल्फाइड अपघटन उत्पाद, कुछ विशेष क्षेत्रों में आसानी से जमा हो जाते हैं। विशेष रूप से, फिलर टावरों में प्रयोग होने वाले फिलरों में अलग-अलग घटकों को अलग करने की क्षमता के अलावा, उच्च दक्षता वाली फिल्टरिंग क्षमता भी होती है; इस कारण ऊपर से आने वाला सल्फाइड ऑफ आयरन आसानी से रोका जा सकता है। साथ ही, धातुयुक्त भराव पदार्थों का आपेक्षिक सतह क्षेत्रफल अधिक होता है; इस कारण ये पदार्थों के संपर्क में आने वाले क्षेत्रफल को बढ़ा देते हैं। इसके परिणामस्वरूप, भले ही पदार्थ में सल्फर की मात्रा बहुत कम हो, फिर भी ये भराव पदार्थ क्षय हो जाते हैं। चूँकि फिलर टावर में पदार्थों का प्रवाह दर कम होती है, इसलिए फिलर की सतह पर होने वाले अपघटन के कारण बनने वाला आयरन सल्फाइड, पदार्थों के साथ बाहर निकलने में असमर्थ रहता है। इस प्रकार, उच्च भार, लंबी अवधि एवं निरंतर संचालन वाले फिलर टॉवरों में, टॉवर के अंदर निश्चित मात्रा में आयरन सल्फाइड जमा हो जाता है। चूँकि टावर उपकरणों में मौजूद सल्फाइड ऑफ आयरन शुद्ध पदार्थ नहीं होता, इसलिए यह कोक के चूर्ण, तेल की गंदगी आदि के साथ मिलकर गंदगी बना देता है; इस कारण इसकी संरचना आम तौर पर कमजोर होती है। नम हवा में जब सल्फाइड ऑफ आयरन ऑक्सीकृत होता है, तो द्विमूल्यीय आयरन आयन त्रिमूल्यीय आयरन आयन में परिवर्तित हो जाते हैं, जबकि ऋणात्मक द्विमूल्यीय सल्फर चतुर्मूल्यीय सल्फर में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है स्थानीय तापमान में वृद्धि के कारण, आसपास के फेरोसल्फाइड का ऑक्सीकरण तेज हो जाता है, जिससे एक श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है। यदि गंदगी में कार्बन एवं भारी तेल मौजूद हों, तो सल्फाइड ऑफ आयरन के प्रभाव से वे तेजी से जल जाते हैं, जिससे अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। ऐसी स्व-दहन प्रक्रिया से आग लगने एवं विस्फोट होने की संभावना बढ़ जाती है। 1.3.3 आयरन सल्फाइड के निर्माण दर पर प्रभाव डालने वाले कारक: आयरन सल्फाइड के निर्माण की प्रक्रिया को देखने से पता चलता है कि, वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया में आयरन सल्फाइड, सक्रिय सल्फाइडों की उपस्थिति में लोहे के रासायनिक क्षय के परिणामस्वरूप ही बनता है। अतः, रासायनिक क्षय प्रक्रियाओं पर नियंत्रण रखना, सल्फाइड आयरन के निर्माण को सीमित करने हेतु एक महत्वपूर्ण उपाय है। जब हम उन स्थानों की पहचान कर लें, जहाँ उत्पादन उपकरणों में सल्फर के कारण क्षय होने की संभावना है, और उन स्थानों की विशेषताओं के आधार पर उचित उपाय किए जाएँ, तो फेरस सल्फाइड के निर्माण को कम किया जा सकता है। इस तरह, फेरस सल्फाइड के कारण होने वाली आग लगने की घटनाओं को भी रोका जा सकता है। तेल में सल्फर की मात्रा, तापमान, पानी एवं Cl- आयनों की उपस्थिति जैसे कारक, इस विद्युत-रासायनिक क्षय प्रक्रिया की गति को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं।
1.1 सल्फाइड ऑफ आयरन के भौतिक गुण: यह गहरे भूरे या काले रंग का ठोस पदार्थ है; यह पानी में अघुलनशील है। इसका घनत्व 4.74 ग्राम/सेमी³ है, जबकि इसका गलनांक 1193℃ है। जब यह अकार्बनिक अम्लों में घुलता है, तो हाइड्रोजन सल्फाइड गैस उत्पन्न होती है। नम वायु में यह सल्फर एवं टेट्राऑक्साइड ऑफ आयरन में विघटित हो जाता है। 1.2 आयरन सल्फाइड के निर्माण के कारण
1.2.1 विद्युत-रासायनिक क्षय प्रक्रिया द्वारा आयरन सल्फाइड का निर्माण
कच्चे तेल में 80% से अधिक सल्फर, सामान्य दबाव वाले तेलों में ही मौजूद होता है। इन सल्फाइडों की संरचना काफी जटिल होती है; उच्च तापमान की स्थितियों में ये आसानी से विघटित होकर हाइड्रोजन सल्फाइड एवं छोटे आकार के सल्फाइल यौगिकों में बदल जाते हैं। जब पानी मौजूद होता है, तो ये हाइड्रोजन सल्फाइड एवं थायोल आयरन से बने उपकरणों को गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त कर देते हैं। इस प्रतिक्रिया में, सल्फर एवं आयरन मिलकर आयरन सल्फाइड बनाते हैं: Fe + S = FeS↓. बनने वाली आयरन सल्फाइड संरचना काफी हल्की होती है, एवं यह उपकरणों एवं पाइपों की आंतरिक सतहों पर समान रूप से चिपक जाती है। 1.2.2 वायुमंडलीय क्षय प्रक्रिया के कारण फेरस सल्फाइड बनता है। लंबे समय तक उपकरणों का उपयोग न किए जाने के कारण, उपकरणों के आंतरिक घटक लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहते हैं; इस कारण वायुमंडलीय क्षय होता है, एवं जंग बन जाती है। चूँकि जंग को पूरी तरह से हटाना मुश्किल है, इसलिए उत्पादन प्रक्रिया के दौरान यह हाइड्रोजन सल्फाइड के संपर्क में आकर आयरन सल्फाइड बना देता है। अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं:
Fe + O2 + H2O → Fe2O3·H2O
Fe2O3·H2O + H2S → FeS↓ + H2O
यह अभिक्रिया आसानी से हो जाती है। लंबे समय तक उपयोग न करने के कारण, एवं उचित सुरक्षा उपाय न किए जाने के कारण, ऐसे उपकरणों में फेरस सल्फाइड बनने की प्रवृत्ति होती है। 1.2.3 उच्च तापमान पर सल्फर के कारण होने वाला क्षय: सल्फर के कारण होने वाला क्षय एक रासायनिक क्षय प्रक्रिया है; तापमान बढ़ने से इस प्रक्रिया की गति भी बढ़ जाती है। इसलिए, उच्च तापमान वाले सामान्य दबाव वाले टॉवरों के तल हेतु, साथ ही सामान्य अपशिष्ट प्रसंस्करण इकाइयों एवं निम्न दबाव वाली प्रणालियों में उच्च तापमान के कारण सल्फर-आधारित क्षय होने की संभावना अधिक होती है। – 1.2.4 पानी एवं क्लोरीन की उपस्थिति से उपकरणों में सल्फर-आधारित क्षय होता है। सल्फाइड ऑफ आयरन के निर्माण की प्रक्रिया से पता चलता है कि पानी की उपस्थिति से रासायनिक क्षय तेज हो जाता है। जब क्लोरीन भी मौजूद हो, तो कम तापमान पर भी निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
74 लियू जिंगयुन: सल्फाइड ऑफ आयरन का निर्माण एवं आत्म-दहन की रोकथाम
FeCl2 + H2S → FeS↓ + 2HCl
Fe + H2S → FeS↓ + H2↑
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
सामान्य दबाव वाली टॉवर सिस्टमों में, जैसे टॉवर के शीर्ष, तेल/गैस वाष्पीकरण लाइनें, वॉटर कूलर एवं रिफ्लक्स टैंक आदि में, कम तापमान पर क्षय होने की संभावना अधिक होती है। 1.3 आयरन सल्फाइड के स्वतः दहन की प्रक्रिया एवं लक्षण
1.3.1 आयरन सल्फाइड के स्वतः दहन की प्रक्रिया
वायु में, गर्मी या प्रकाश के कारण आयरन सल्फाइड एवं लोहे के अन्य सल्फाइडों में निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
FeS + 3/2 O₂ → FeO + SO₂ + 49 KJ
2 FeO + 1/2 O₂ → Fe₂O₃ + 271 KJ
FeS₂ + O₂ → FeS + SO₂ + 222 KJ
Fe₂S₃ + 3/2 O₂ → Fe₂O₃ + 3S + 586 KJ
1.3.2 आयरन सल्फाइड के स्वतः दहन के लक्षण
जब आयरन सल्फाइड स्वतः दहन होता है, तो यदि कोई ज्वलनशील पदार्थ उपलब्ध न हो, तो सफ़ेद रंग की SO₂ गैस उत्पन्न होती है। इसे अक्सर जलवाष्प समझ लिया जाता है; लेकिन इसमें तीव्र गंध होती है। ； साथ ही, बड़ी मात्रा में ऊष्मा भी उत्पन्न होती ह जब आसपास कोई अन्य ज्वलनशील पदार्थ (जैसे तेल) मौजूद होता है, तो घना धुआँ उत्पन्न होता है, जिससे आग एवं विस्फोट हो सकता है। प्रसंस्करण उपकरणों में सल्फाइड ऑफ आयरन का वितरण आम तौर पर इसी नियम के अनुसार होता है – जितनी अधिक मात्रा में माध्यम में सल्फर होता है, उतने ही अधिक सल्फाइड ऑफ आयरन के क्षय उत्पाद बनते हैं। लेकिन ऐसे उपकरणों में भी, जहाँ माध्यम में सल्फर की मात्रा केवल कुछ मिलियन भाग प्रति भाग होती है, सल्फाइड ऑफ आयरन स्वयं ही जल सकता है। इसका कारण, माध्यम में सल्फर की अधिक मात्रा नहीं है; बल्कि सूक्ष्म आयरन सल्फाइड अपघटन उत्पाद, कुछ विशेष क्षेत्रों में आसानी से जमा हो जाते हैं। विशेष रूप से, फिलर टावरों में प्रयोग होने वाले फिलरों में अलग-अलग घटकों को अलग करने की क्षमता के अलावा, उच्च दक्षता वाली फिल्टरिंग क्षमता भी होती है; इस कारण ऊपर से आने वाला सल्फाइड ऑफ आयरन आसानी से रोका जा सकता है। साथ ही, धातुयुक्त भराव पदार्थों का आपेक्षिक सतह क्षेत्रफल अधिक होता है; इस कारण ये पदार्थों के संपर्क में आने वाले क्षेत्रफल को बढ़ा देते हैं। इसके परिणामस्वरूप, भले ही पदार्थ में सल्फर की मात्रा बहुत कम हो, फिर भी ये भराव पदार्थ क्षय हो जाते हैं। चूँकि फिलर टावर में पदार्थों का प्रवाह दर कम होती है, इसलिए फिलर की सतह पर होने वाले अपघटन के कारण बनने वाला आयरन सल्फाइड, पदार्थों के साथ बाहर निकलने में असमर्थ रहता है। इस प्रकार, उच्च भार, लंबी अवधि एवं निरंतर संचालन वाले फिलर टॉवरों में, टॉवर के अंदर निश्चित मात्रा में आयरन सल्फाइड जमा हो जाता है। चूँकि टावर उपकरणों में मौजूद सल्फाइड ऑफ आयरन शुद्ध पदार्थ नहीं होता, इसलिए यह कोक के चूर्ण, तेल की गंदगी आदि के साथ मिलकर गंदगी बना देता है; इस कारण इसकी संरचना आम तौर पर कमजोर होती है। नम हवा में जब सल्फाइड ऑफ आयरन ऑक्सीकृत होता है, तो द्विमूल्यीय आयरन आयन त्रिमूल्यीय आयरन आयन में परिवर्तित हो जाते हैं, जबकि ऋणात्मक द्विमूल्यीय सल्फर चतुर्मूल्यीय सल्फर में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है स्थानीय तापमान में वृद्धि के कारण, आसपास के फेरोसल्फाइड का ऑक्सीकरण तेज हो जाता है, जिससे एक श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है। यदि गंदगी में कार्बन एवं भारी तेल मौजूद हों, तो सल्फाइड ऑफ आयरन के प्रभाव से वे तेजी से जल जाते हैं, जिससे अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। ऐसी स्व-दहन प्रक्रिया से आग लगने एवं विस्फोट होने की संभावना बढ़ जाती है। 1.3.3 आयरन सल्फाइड के निर्माण दर पर प्रभाव डालने वाले कारक: आयरन सल्फाइड के निर्माण की प्रक्रिया को देखने से पता चलता है कि, वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया में आयरन सल्फाइड, सक्रिय सल्फाइडों की उपस्थिति में लोहे के रासायनिक क्षय के परिणामस्वरूप ही बनता है। अतः, रासायनिक क्षय प्रक्रियाओं पर नियंत्रण रखना, सल्फाइड आयरन के निर्माण को सीमित करने हेतु एक महत्वपूर्ण उपाय है। जब हम उन स्थानों की पहचान कर लें, जहाँ उत्पादन उपकरणों में सल्फर के कारण क्षय होने की संभावना है, और उन स्थानों की विशेषताओं के आधार पर उचित उपाय किए जाएँ, तो फेरस सल्फाइड के निर्माण को कम किया जा सकता है। इस तरह, फेरस सल्फाइड के कारण होने वाली आग लगने की घटनाओं को भी रोका जा सकता है। तेल में सल्फर की मात्रा, तापमान, पानी एवं Cl- आयनों की उपस्थिति जैसे कारक, इस विद्युत-रासायनिक क्षय प्रक्रिया की गति को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं।
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है – यह गलत है; वास्तव में यह 40℃ है।
गलती। ---40 डिग्री---------------------------------------
आयरन सल्फाइड का आत्म-दहन बिंदु 50℃ है, यह गलत है; वास्तव में यह 40 डिग्री सेल्सियस है। ।
गलत। शुष्क वायु में, शुष्क सल्फाइड आयरन का स्व-दहन तापमान आमतौर पर 300–350 डिग्री होता है। लेकिन अपने स्वयं-दहन से पहले, इसमें लंबे समय तक “स्व-तापन” की प्रक्रिया होती है। यह स्व-तापन प्रक्रिया, विशेष परिस्थितियों में आयरन सल्फाइड एवं वायु के बीच होने वाली ऑक्सीकरण अभिक्रिया के कारण होती है। इस ऑक्सीकरण अभिक्रिया से उत्पन्न ऊष्मा के कारण प्रणाली का तापमान बढ़ जाता है, जिससे अंततः आयरन सल्फाइड का स्वयं-दहन संभव हो जाता है।
इस पोस्ट को अंतिम बार wfs_bipt2014 द्वारा 2015-11-23 11:43 पर संपादित किया गया।
प्रश्न: सल्फाइड ऑफ आयरन का आत्म-दहन बिंदु 50℃ है।
उत्तर: गलत। बाइडू के अनुसार यह 40℃ है।
प्रश्न: सल्फाइड ऑफ आयरन का आत्म-दहन बिंदु 50℃ है।
उत्तर: गलत। बाइडू के अनुसार यह 40℃ है।
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। (गलत)
निर्णयात्मक प्रश्न: आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। – गलत
निर्णयात्मक प्रश्न: आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। – गलत
आयरन सल्फाइड का आत्म-दहन बिंदु 50℃ है; कुछ आंकड़ों के अनुसार, यह 40℃ पर ही आत्म-दहन कर सकता है।
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। (गलत)
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। (गलत)
आयरन सल्फाइड का आत्म-दहन बिंदु 50℃ है (गलत); वास्तव में यह 40℃ होना चाहिए।℃
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। (एक्स)
आयरन सल्फाइड का स्व-दहन बिंदु 50℃ है। गलत