सल्फर: प्रतिदिन एक प्रश्न – 4 मई------ 3 अंक, सही उत्तर देने पर 10 अंक।

अम्लीय गैसों में मौजूद अशुद्धियों के प्रकार एवं मात्रा, उन गैसों के स्रोत पर निर्भर है। इनमें मुख्य रूप से CO2, हाइड्रोकार्बन, H2O, NH3 शामिल हैं। कार्बन डाइऑक्साइड एवं हाइड्रोकार्बन, कार्बन-आधारित प्रदूषक हैं। इनका मुख्य नुकसान यह है कि ये मुख्य भट्टी में कार्बोनिल सल्फाइड एवं डाइसल्फाइड ऑफ कार्बन का निर्माण करते हैं (तापमान नियंत्रण के कारण)। जो हाइड्रोकार्बन पूरी तरह जल नहीं पाते, वे बेड लेयर में कार्बन के रूप में जमा ह ； जल स्वयं अभिक्रिया कक्ष में नहीं जाता है (पहले ही जल को अलग कर दिया जाता है), एवं अभिक्रिया के दौरान भी कुछ मात्रा में ही जल उत्पन्न होता है। लेकिन यदि कोई असामान्य स्थिति उत्पन्न हो जाए, तो जलवाष्प दहन कक्ष में जाकर तापमान को काफी कम कर देती है। बड़ी मात्रा में जलवाष्प उत्पन्न होने से भट्ठी का दबाव बढ़ जाता है, जिससे अग्निरोधक संरचनाएँ क्षतिग्रस्त हो जाती हैं। यदि मुख्य भट्ठी में पानी घुस जाए, तो इससे उत्प्रेरकों में जल-तापीय क्षय हो जाता है, जिससे उनका जीवनकाल कम हो जाता है। यदि अमोनिया को दहन कक्ष में जलाया नहीं जाता, तो इससे उत्प्रेरकों को नुकसान पहुँच सकता है। कम तापमान पर क्रिस्टलीय अमोनियम लवण बन जाते हैं, जिससे उपकरणों में रुकावटें आ जाती हैं (विशेष रूप से कूलिंग टॉवरों में)। सभी निष्क्रिय गैसें (कार्बन डाइऑक्साइड भी इनमें शामिल है) उपकरणों पर अतिरिक्त भार डालती हैं; इससे सल्फर पुनर्प्राप्ति की दर कम हो जाती है, एवं उपकरणों की लागत भी बढ़ जाती है।

जब अम्लीय गैसों की मात्रा सीमा से अधिक हो जाती है, तो इनका पूर्ण दहन नहीं हो पाता, जिससे कार्बन ब्लैक बन जाता है। इसके कारण कैटलिस्ट निष्क्रिय हो जाते हैं, एवं पाइपलाइनें भी अवर

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हाइड्रोकार्बनों के खतरे: जब हाइड्रोकार्बनों एवं अन्य कार्बनिक पदार्थों की मात्रा अधिक होती है, तो इससे न केवल दहन भट्टियों का तापमान बढ़ जाता है, बल्कि अपशिष्ट ऊष्मा बॉयलरों पर भी अतिरिक्त भार पड़ता है। साथ ही, भट्टी में आने वाली हवा की मात्रा भी बढ़ जाती है। दहन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाला CO2 एवं H2O, अक्रिय गैसों के रूप में क्रियाकारक पदार्थों को पतला कर देते हैं; इससे क्राउस अभिक्रिया में बाधा आती है। जब हाइड्रोकार्बनों की मात्रा में बहुत अधिक उतार-चढ़ाव होता है, तो दहन प्रक्रिया में आवश्यक वायु की आपूर्ति समय पर नहीं हो पाती। इसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की कमी हो सकती है। इसके अलावा, भारी हाइड्रोकार्बन, विशेष रूप से एरोमैटिक्स एवं अल्किल अल्कोहोल एमाइन, ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में विघटित होकर कार्बन जमा कर देते हैं; जिससे सल्फर उत्पाद दूषित हो जाते हैं, कैटालिस्ट बंद हो जाते हैं, एवं उनकी कार्यक्षमता खत्म हो जाती है। इसलिए, अम्लीय गैसों में हाइड्रोकार्बनों की मात्रा 2% से कम होनी आवश्यक है। CO2 का प्रभाव: अधिकांश मामलों में, H2S एवं CO2 मिलकर अम्लीय गैसों का निर्माण करते हैं। अम्लीय गैसों में मौजूद CO2 का, पतला करने के कार्य के अलावा, मुख्य हानिकारक प्रभाव यह है कि यह रिएक्शन चूल्हे में आग के तापमान को कम कर देता है, एवं दहन चूल्हे से निकलने वाली गैसों में COS एवं CS2 की मात्रा को बढ़ा देता है। यदि कम तापमान पर होने वाली उत्प्रेरक अभिक्रियाओं में CO2 का पूरी तरह विघटन न हो, तो इससे उपकरण की रूपांतरण दर एवं उत्पादन दर पर प्रभाव पड़ेगा। COS एवं CS2 का निर्माण, अम्लीय गैसों में मौजूद CO2 की सांद्रता एवं हाइड्रोकार्बनों की मात्रा पर निर्भर है। HO2 का प्रभाव: जलवाष्प का संचालन पर प्रभाव NH3 एवं CO2 की तुलना में उतना स्पष्ट नहीं है, लेकिन फिर भी यह काफी महत्वपूर्ण है। जलवाष्प एक निष्क्रिय पदार्थ के रूप में कार्य करता है, एवं क्राउस अभिक्रिया का भी एक उत्पाद है; इसलिए यह क्राउस संतुलन एवं अभिकारकों के प्रभावी दबाव पर प्रभाव डालता है।

यदि अम्लीय गैसों में हाइड्रोकार्बन (एमाइन) मौजूद हों, तो पर्याप्त हवा न होने के कारण हाइड्रोकार्बन/एमाइनों का भारी स्तर में संचय हो जाता है। खासकर एमाइनों के कारण चमकदार रंग का टार बन जाता है। इससे सल्फर उपकरणों के बंद रहने के दौरान जलने वाले पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे उपकरणों के बंद रहने का समय भी बढ़ ज इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि अत्यधिक कार्बन जमा होने से उपकरण सामान्य रूप से काम नहीं कर पाता; इसके कारण विस्फोट-रोधी झिल्ली टूट सकती है, जिससे विषाक्त गैसें बाहर निकल सकती हैं।

इससे हाइड्रोजन सल्फाइड का दबाव कम हो जाता है, जिससे अभिक्रिया सही तरीके से नहीं हो पाती, और परिणामस्वरूप रूपांतरण दर में कमी आ जाती है

अम्लीय गैसों के अशुद्धियों का सल्फर पुनर्प्राप्ति इकाई पर क्या प्रभाव पड़ता है? उत्तर: इनपुट एसिडिक गैसों में मौजूद अशुद्धियाँ – (1) हाइड्रोकार्बन एवं अल्कोहोल-अमीन जैसे विलायक। जब इन पदार्थों की मात्रा अधिक होती है, तो इसका प्रभाव यह होता है कि न केवल दहन कक्ष का तापमान बढ़ जाता है, बल्कि बॉयलर पर थर्मल स्ट्रेस एवं थर्मल लोड भी बढ़ जाता है। साथ ही, भट्टी में आने वाली हवा की मात्रा भी बढ़ जाती है। दहन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाला CO2 एवं H2O, अक्रिय गैसों के रूप में क्रियाकारक पदार्थों को पतला कर देते हैं; इससे क्राउस अभिक्रिया में बाधा आती है। अत्यधिक हाइड्रोकार्बनों की उपस्थिति से रिएक्शन रिएक्टर में COS एवं CS2 का उत्पादन बढ़ जाता है, जिससे सल्फर के रूपांतरण दर पर प्रभाव पड़ता है। जब हाइड्रोकार्बनों की मात्रा में बहुत अधिक उतार-चढ़ाव होता है, तो दहन प्रक्रिया में आवश्यक वायु की आपूर्ति समय पर नहीं हो पाती। इसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की कमी हो सकती है। इसके अलावा, भारी हाइड्रोकार्बन, विशेष रूप से एरोमैटिक्स एवं अल्किल अल्कोहोल अमीन्स, ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में विघटित होकर कार्बन जमा कर देते हैं। इससे सल्फर उत्पाद दूषित हो जाते हैं, कैटालिस्टों बंद हो जाते हैं, एवं सिस्टम का दबाव बढ़ जाता है। गंभीर स्थितियों में, संयंत्र को बंद करना ही पड़ जाता है। इसलिए, अम्लीय गैसों में हाइड्रोकार्बनों की मात्रा 3% से कम होनी आवश्यक है। (2) अमोनिया – कच्ची गैस में अमोनिया की मात्रा, सल्फर पुनर्प्राप्ति उपकरणों से जुड़ी एक और आम समस्या है। आम तौर पर, कच्ची गैस में अमोनिया की मात्रा 3% से अधिक नहीं होनी चाहिए। खनिज गैस में मौजूद अमोनिया, सल्फर पुनर्प्राप्ति उपकरणों के सामान्य संचालन के लिए भी हानिकारक है; इसका प्रभाव इस प्रकार है – अम्लीय गैस के भट्ठी में जाने से पहले, विभिन्न अमोनियम लवणों के कारण उपकरणों एवं पाइपलाइनों में रुकावटें आ जाती हैं, जिससे अम्लीय गैस का सामान्य परिवहन प्रभावित होता है। सिस्टम में प्रवेश करने के बाद, अमोनिया के दहन से उत्पन्न होने वाला नाइट्रोजन एवं पानी, क्राउस अभिक्रिया में निष्क्रिय घटक होते हैं; इससे सल्फर का दबाव कम हो जाता है, जिससे सल्फर प्राप्त करने की दर भी कम हो जाती है। अमोनिया का अपूर्ण दहन, प्रक्रिया संबंधी गैसों में मौजूद अम्लीय घटकों के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनियम हाइड्राइड या अमोनियम पॉलीसल्फाइड क्रिस्टल बना सकता है। ऐसे क्रिस्टल कंडेनसर की नलियों को अवरुद्ध कर देते हैं, जिससे सिस्टम में दबाव बढ़ जाता है; यहाँ तक कि उपकरणों को भी बंद करना पड़ सकता है अमोनिया एवं ऑक्सीडाइज्ड एल्यूमिनियम की प्रतिक्रिया से उत्प्रेरक निष्क्रिय हो जाता है। इस प्रतिक्रिया के द्वारा उत्पन्न होने वाले उप-उत्पाद, नाइट्रोजन ऑक्साइड, पर्यावरण प्रदूषण का कारण बनते हैं। साथ ही, नाइट्रोजन ऑक्साइड, डाइऑक्साइड ऑफ सल्फर के और अधिक ऑक्सीकरण में भी सहायक होता है; जिससे सल्फ्यूरिक एसिड उत्पन्न होता है, जिसके कारण उपकरणों को क्षति पहुँचती है एवं उत्प्रेरक भी (3) CO2 – अधिकांश मामलों में, H2S एवं CO2 मिलकर अम्लीय गैसों का निर्माण करते हैं। अम्लीय गैसों में मौजूद CO2 का, पतला करने के कार्य के अलावा, मुख्य हानिकारक प्रभाव यह है कि यह रिएक्शन चूल्हे में आग के तापमान को कम कर देता है, एवं दहन चूल्हे से निकलने वाली गैसों में COS एवं CS2 की मात्रा को बढ़ा देता है। यदि कम तापमान पर होने वाली उत्प्रेरक अभिक्रियाओं में CO2 का पूरी तरह विघटन न हो, तो इससे उपकरण की रूपांतरण दर एवं उत्पादन दर पर प्रभाव पड़ेगा। (4) पानी – पानी, एक निष्क्रिय पदार्थ होने के साथ-साथ क्राउस अभिक्रिया का भी एक उत्पाद है। इसलिए यह क्राउस संतुलन एवं अभिकारकों के प्रभावी दबाव पर प्रभाव डालता है; जिससे हाइड्रोजन सल्फाइड के रूपांतरण दर एवं सल्फर की प्राप्ति दर में कमी आ जाती है। सामान्य अम्लीय गैसों में जलवाष्प की मात्रा लगभग 2% से 5% होती है।

अम्लीय गैसों के अशुद्धियों का सल्फर पुनर्प्राप्ति इकाई पर प्रभाव (1) हाइड्रोकार्बन एवं अल्कोहोल-अमीन जैसे घोलक: जब इन पदार्थों की मात्रा अधिक होती है, तो इसका प्रमुख प्रभाव यह होता है कि न केवल दहन चूल्हों का तापमान बढ़ जाता है, बल्कि बॉयलर पर ऊष्मा-तनाव एवं ऊष्मा-भार भी बढ़ जाता है। साथ ही, चूल्हों में आने वाली हवा की मात्रा भी बढ़ जाती है। दहन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाला CO2 एवं H2O, अक्रिय गैसों के रूप में क्रियाकारक पदार्थों को पतला कर देते हैं; इससे क्राउस अभिक्रिया में बाधा आती है। अत्यधिक हाइड्रोकार्बनों की उपस्थिति से रिएक्शन रिएक्टर में COS एवं CS2 का उत्पादन बढ़ जाता है, जिससे सल्फर के रूपांतरण दर पर प्रभाव पड़ता है। जब हाइड्रोकार्बनों की मात्रा में बहुत अधिक उतार-चढ़ाव होता है, तो दहन प्रक्रिया में आवश्यक वायु की आपूर्ति समय पर नहीं हो पाती। इसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की कमी हो सकती है। इसके अलावा, भारी हाइड्रोकार्बन, विशेष रूप से एरोमैटिक्स एवं अल्किल अल्कोहोल अमीन्स, ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में विघटित होकर कार्बन जमा कर देते हैं। इससे सल्फर उत्पाद दूषित हो जाते हैं, कैटालिस्टों बंद हो जाते हैं, एवं सिस्टम का दबाव बढ़ जाता है। गंभीर स्थितियों में, संयंत्र को बंद करना ही पड़ जाता है। इसलिए, अम्लीय गैसों में हाइड्रोकार्बनों की मात्रा 3% से कम होनी आवश्यक है। (2) अमोनिया – कच्ची गैस में अमोनिया की मात्रा, सल्फर पुनर्प्राप्ति उपकरणों से जुड़ी एक और आम समस्या है। आम तौर पर, कच्ची गैस में अमोनिया की मात्रा 3% से अधिक नहीं होनी चाहिए। खनिज गैस में मौजूद अमोनिया, सल्फर पुनर्प्राप्ति उपकरणों के सामान्य संचालन के लिए भी हानिकारक है; इसका प्रभाव इस प्रकार है – अम्लीय गैस के भट्ठी में जाने से पहले, विभिन्न अमोनियम लवणों के कारण उपकरणों एवं पाइपलाइनों में रुकावटें आ जाती हैं, जिससे अम्लीय गैस का सामान्य परिवहन प्रभावित होता है। सिस्टम में प्रवेश करने के बाद, अमोनिया के दहन से उत्पन्न होने वाला नाइट्रोजन एवं पानी, क्राउस अभिक्रिया में निष्क्रिय घटक होते हैं; इससे सल्फर का दबाव कम हो जाता है, जिससे सल्फर प्राप्त करने की दर भी कम हो जाती है। अमोनिया का अपूर्ण दहन, प्रक्रिया संबंधी गैसों में मौजूद अम्लीय घटकों के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनियम हाइड्राइड या अमोनियम पॉलीसल्फाइड क्रिस्टल बना सकता है। ऐसे क्रिस्टल कंडेनसर की नलियों को अवरुद्ध कर देते हैं, जिससे सिस्टम में दबाव बढ़ जाता है; यहाँ तक कि उपकरणों को भी बंद करना पड़ सकता है अमोनिया एवं ऑक्सीडाइज्ड एल्यूमिनियम की प्रतिक्रिया से उत्प्रेरक निष्क्रिय हो जाता है। इस प्रतिक्रिया के द्वारा उत्पन्न होने वाले उप-उत्पाद, नाइट्रोजन ऑक्साइड, पर्यावरण प्रदूषण का कारण बनते हैं। साथ ही, नाइट्रोजन ऑक्साइड, डाइऑक्साइड ऑफ सल्फर के और अधिक ऑक्सीकरण में भी सहायक होता है; जिससे सल्फ्यूरिक एसिड उत्पन्न होता है, जिसके कारण उपकरणों को क्षति पहुँचती है एवं उत्प्रेरक भी (3) CO2 – अधिकांश मामलों में, H2S एवं CO2 मिलकर अम्लीय गैसों का निर्माण करते हैं। अम्लीय गैसों में मौजूद CO2 का, पतला करने के कार्य के अलावा, मुख्य हानिकारक प्रभाव यह है कि यह रिएक्शन चूल्हे में आग के तापमान को कम कर देता है, एवं दहन चूल्हे से निकलने वाली गैसों में COS एवं CS2 की मात्रा को बढ़ा देता है। यदि कम तापमान पर होने वाली उत्प्रेरक अभिक्रियाओं में CO2 का पूरी तरह विघटन न हो, तो इससे उपकरण की रूपांतरण दर एवं उत्पादन दर पर प्रभाव पड़ेगा। (4) पानी – पानी, एक निष्क्रिय पदार्थ होने के साथ-साथ क्राउस अभिक्रिया का भी एक उत्पाद है। इसलिए यह क्राउस संतुलन एवं अभिकारकों के प्रभावी दबाव पर प्रभाव डालता है; जिससे हाइड्रोजन सल्फाइड के रूपांतरण दर एवं सल्फर की प्राप्ति दर में कमी आ जाती है। सामान्य अम्लीय गैसों में जलवाष्प की मात्रा लगभग 2% से 5% होती है।

इसके कारण उत्प्रेरक निष्क्रिय हो जाता है, पाइपलाइनें अवरुद्ध हो जाती हैं, जिससे सल्फर पुनर्प्राप्ति की दर प

इससे भट्ठी का तापमान अस्थिर हो सकता है, जिससे भट्ठी के अंदर का तापमान एवं सिस्टम का दबाव प्रभावित होता है। साथ ही, काला सल्फर भी बन सकता है, जिससे उत्प्रेरक निष्क्रिय हो जाता है। बाकी के बारे में तो पता ही नहीं।

मुख्य दहन कक्ष के संचालन हेतु आवश्यक तापमान में वृद्धि से मुख्य दहन कक्ष के दीर्घकालिक सुरक्षित संचालन पर प्रभाव पड़ सकता है; सल्फर पुनर्प्राप्ति उपकरणों की दक्षता में कमी आ सकती है; हवा की खपत में वृद्धि हो सकती है; सल्फर की गुणवत्ता पर भी प्रभाव पड़ सकता है; ऊर्जा खपत में भी वृद्धि हो सकती है।