औद्योगिक गैसें कैसे बनाई जाती हैं?

1. औद्योगिक गैसों के निर्माण के लिए कच्चा माल
- औद्योगिक गैसों के निर्माण के लिए कच्चा माल विभिन्न स्रोतों से आता है। हवा से कई औद्योगिक गैसें प्राप्त की जा सकती हैं, जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन। वायु एक प्राकृतिक कच्चे माल का भंडार है, जिसमें नाइट्रोजन लगभग 78%, ऑक्सीजन लगभग 21% और आर्गन लगभग 0.93% है। इन गैसों को तकनीकी संचालन का उपयोग करके हवा को अलग करके प्राप्त किया जा सकता है।
- इसके अलावा कुछ औद्योगिक गैसें रासायनिक पदार्थों की प्रतिक्रिया से भी आती हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का उत्पादन जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जा सकता है, जहां पानी (\(H_2O\)) को हाइड्रोजन (\(H_2\)) और ऑक्सीजन (\(O{{) में विघटित किया जाता है। 3}}\)) जब बिजली लगाई जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड गैस भी है, जिसे रासायनिक उत्पादन प्रक्रिया में अपशिष्ट गैस से एकत्र किया जा सकता है या चूना पत्थर (\(CaCO_3\)) को कैल्सीन करके प्राप्त किया जा सकता है, जिसका रासायनिक सूत्र \(CaCO_3 है) \stackrel{温度}{=\!=\!=} CaO+CO_2↑\).

2. औद्योगिक गैसों के निर्माण की सामान्य विधियाँ
1. ऑक्सीजन का निर्माण
- सबसे आम तरीका वायु पृथक्करण है। सबसे पहले, हवा को द्रवीकृत करने के लिए उसे संपीड़ित और ठंडा करें। फिर, अंशांकन के लिए ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जैसी गैसों के विभिन्न क्वथनांक का उपयोग करें। ऑक्सीजन का क्वथनांक -183 डिग्री है, और नाइट्रोजन का क्वथनांक -196 डिग्री है। तापमान को धीरे-धीरे बढ़ाने से सबसे पहले नाइट्रोजन वाष्पित हो जाती है, और शेष मुख्य रूप से तरल ऑक्सीजन होती है। यह विधि उद्योग और चिकित्सा जैसे कई पहलुओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए बड़े पैमाने पर ऑक्सीजन का उत्पादन कर सकती है।
- ऑक्सीजन का उत्पादन रासायनिक तरीकों से भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, मैंगनीज डाइऑक्साइड (\(MnO_2\)) की उत्प्रेरक क्रिया के तहत हाइड्रोजन पेरोक्साइड (\(H_2O_2\)) ऑक्सीजन और पानी में विघटित हो जाता है, और रासायनिक समीकरण है \(2H_2O_2\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}2H{ {12}}ओ+ हे_2↑\). हालाँकि, यह रासायनिक विधि ऑक्सीजन के छोटे पैमाने पर उत्पादन के लिए अपेक्षाकृत उपयुक्त है और प्रयोगशालाओं और अन्य परिदृश्यों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
2. नाइट्रोजन का उत्पादन
- वायु पृथक्करण विधि के आधार पर, वायु के द्रवीकृत होने के बाद, नाइट्रोजन को इस विशेषता के आधार पर आसवन द्वारा अलग किया जाता है कि नाइट्रोजन का क्वथनांक ऑक्सीजन की तुलना में कम है। इस विधि द्वारा उत्पादित नाइट्रोजन की शुद्धता बहुत उच्च स्तर तक पहुंच सकती है, जो इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में नाइट्रोजन शुद्धता के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोग परिदृश्यों को पूरा कर सकती है।
- कुछ रासायनिक उत्पादन प्रक्रियाओं में, नाइट्रोजन का उत्पादन पार्श्व प्रतिक्रियाओं द्वारा भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, अमोनिया (\(NH_3\)) को कुछ शर्तों के तहत नाइट्रोजन और हाइड्रोजन में विघटित किया जा सकता है, और प्रतिक्रिया समीकरण \(2NH{{3%) \stackrel{कुछ शर्तें}{{{4) है }}\!=\!=} N_2+3H_2\), लेकिन यह विधि नाइट्रोजन उत्पादन की मुख्य विधि नहीं है।
3. हाइड्रोजन का उत्पादन
- ऊपर वर्णित जल इलेक्ट्रोलिसिस एक महत्वपूर्ण विधि है। प्रत्यक्ष धारा की क्रिया के तहत पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है। इस विधि से उत्पादित हाइड्रोजन उच्च शुद्धता का होता है, लेकिन बिजली की खपत अपेक्षाकृत अधिक होती है।
- हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए प्राकृतिक गैस (मुख्य घटक मीथेन\(CH_4\)) की सुधार विधि का भी उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मीथेन उच्च तापमान और उत्प्रेरक के तहत जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है, और रासायनिक समीकरण है \(CH_4 + H_2O\stackrel{उच्च तापमान, उत्प्रेरक}{=\!{55 \! शुद्धिकरण और पृथक्करण चरणों की एक श्रृंखला के बाद, शुद्ध हाइड्रोजन प्राप्त होता है।

3. औद्योगिक गैस विनिर्माण में गुणवत्ता नियंत्रण
- औद्योगिक गैस निर्माण की प्रक्रिया में गुणवत्ता नियंत्रण महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, कच्चे माल की शुद्धता और गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कच्चे माल का कड़ाई से परीक्षण किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का उत्पादन करने के लिए हवा को अलग किया जाता है, अगर हवा में बहुत अधिक अशुद्धियाँ हैं, तो अंतिम उत्पाद की शुद्धता प्रभावित होगी।
- उत्पादन प्रक्रिया में, प्रतिक्रिया की स्थिति को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, जब रासायनिक तरीकों से हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है, तो प्रतिक्रिया की दक्षता और उत्पाद की शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए तापमान, दबाव और उत्प्रेरक के उपयोग जैसे कारकों को सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। साथ ही, उपकरण की उम्र बढ़ने, रिसाव और गैस की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाली अन्य समस्याओं को रोकने के लिए उत्पादन उपकरणों का भी नियमित रूप से रखरखाव और निरीक्षण किया जाना चाहिए। उत्पाद के निर्माण के बाद सख्त गुणवत्ता परीक्षण की आवश्यकता होती है। परीक्षण वस्तुओं में गैस की शुद्धता, अशुद्धता सामग्री आदि शामिल हैं। केवल गुणवत्ता मानकों को पूरा करने वाली औद्योगिक गैसें ही बिक्री और अनुप्रयोग के लिए बाजार में प्रवेश कर सकती हैं।