روش هاي ساخت صنعتي فرآورده هاي شيميايي

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
استخراج نمك: انواع روش هاي استخراج نمك از نمكزارها در دوران مورد بررسي در اين گفتار- اواسط قرن16 تا اوايل قرن18- تحول خاصي نداشته است.
نمك سنگي از رگه هاي معدني موجود در لهستان، آلمان، »فرانش كنته« استخراج مي شد. اين استخراج برپايه روش قديمي بالا آوردن آب نمك به وسيله سطل يا بالابر دستي كاسه دار بود. در سده هجدهم تلمبه كاسه اي (تلمبه زنجيره اي) به جاي آن رواج يافت. خالص سازي اين نمك با تبلورهاي متعدد انجام مي گرفت. تنظيم دما براي تبلور و سرريز كردن مادر آب به مهارت سنتي نياز داشت. اجراي اين كار سبب مرغوبيت محصول بود. نمك را روي يك سطح شيب دار مي گذاشتند تا آب آن قطره قطره خارج شود و روي آتش ملايمي به شكل نان خشك شود. از سده شانزدهم به بعد، از ساختمانهاي پلكاني نيز استفاده مي كردند و اين بناها تا سده نوزدهم به كار مي رفت. اين بناها به شكل اهرمهايي بود كه از سبدهاي كاه يا شاخ و برگ ساخته مي شد. محلول غليظ نمك را روي آن مي ريختند و بلورهاي نمك روي اين سبدها تشكيل مي شد.
همه اين كارها نشان از دانش سنتي كاركنان اين صنعت از انواع واكشهاي شيميايي و محلولها داشت. جالب است كه اين قوانين حاكم بر نمكها را خيلي پيش از اينكه به وسيله فيزيكدانان و شيميدانان فرمولبندي شوند، كاركنان مربوطه به طور دقيقي در عمل مورد استفاده قرار مي دادند. اما توليد شوره مانند نمكهاي متعدد ديگري كه در بالا ذكر آنها رفت، مستلزم شناخت بسيار پيشرفته تري بود، زيرا مثلاً پديده هاي تجزيه دوگانه را مطرح مي ساخت كه هسته اصلي آن، پيش از آنكه تئوري آن شناخته شده باشد، مورد استفاده قرار مي گرفت.
شوره: در سده شانزدهم كار خالص سازي شوره در دوپخت متوالي (انحلال، تغليظ و تبلور) انجام مي گرفت. سپس شوره پخت دوم را در ظرف سرپوشيده آهني يا مسين ذوب مي كردند، كمي گوگرد روي شوره
مي ريختند كه همراه با ناخالصي هاي شوره كه بالا مي آمد مي سوخت، آنگاه مي گذاشتند تا شوره منجمد شود. انواع روشهاي خالص سازي تفاوتهايي هم داشت، اما همگي از اصولي يكسان پيروي مي كرد كه طي سده هفدهم كاملاً يكسان شد جنگهاي عهد لويي چهاردهم موجب افزايش بسيار توليد شوره در اروپا بود. در فرانسه توليد شوره بين سالهاي1690 تا1700 سه برابر شد. اين افزايش توليد، تكامل تكنيك آن را تسريع مي كرد. تا مدتها قسمت بيشتر شوره اي كه در باروت سازي مصرف مي شد از هند وارد مي گرديد. شوره اي كه از سطح خاك جمع آوري شده بود با نام شوره خاك معروف بود. دليل اين نامگذاري بهاي آن بود كه هزينه حمل هم به آن اضافه مي شد و با در نظر گرفتن وجود حالت جنگي، اين هزينه بسيار بالا رفته بود، به طوري كه منابع محلي شوره به مقدار زيادي استخراج مي شدند. در كشورهاي اروپايي براي جمع آوري شوره، همه ديوارهاي محلاتي را كه رطوبت و نوع مصالح به كار رفته باكتريهاي شوره ساز را تكثير كرده بودند، با مايع كف كننده اي از خاكستر گياهان مي شستند. ساخت صنعتي شوره در سده هجدهم و بخصوص ثلث آخر آن شروع شد.




در فرانسه در تاريخ11 مي1658 براي شوره سازان آيين نامه اي مقرر شد كه نه تنها شامل قواعد كلي در مورد جمع آوري، بازرسي كيفيت و تحويل مواد ساخته شده بود بلكه همه جزئيات توليد، حتي اندازه ظرفها و مشخصات درجات شوره اي را كه بايد به زرادخانه- رنگسازان، سازندگان اسيدنيتريك، شيشه گران، ريخته گران شوره خود را از آنجا دريافت مي داشتند- تحويل شود نيز تعيين مي كرد. بدين ترتيب همه اين شاخه هاي صنعت شيمي واجد شوره هايي با كيفيت ثابت مي شدند و اين امر به سود يكسان شدن روشهاي توليد و تجهيزات ساخت محصول بود.
محلول داراي شوره را سه بار پشت سرهم مي جوشاندند، در جريان اين پختها نخست ناخالصي هاي خاك بالا مي آمد و گرفته مي شد، نمك دريا هم از طريق تبلور جزء به جزء جدا مي شد. وقتي كه در اثر جوشيدن، محلول به غلظت معيني مي رسيد، نمك دريا رسوب مي كرد كه شوره سازان آن را»دانه« مي ناميدند. اين نمك را از ته ديگ برمي داشتند و روي سبد مي گذاشتند تا آب آن قطره قطره خارج شود. اين محلول تا اين لحظه آن قدر غليظ شده بود كه در اثر سرد كردن آن، تنها شوره بود كه متبلور مي شد. نمك دريا كه به شكل دانه رسوب نكرده بود در محلول باقي مي ماند زيرا انحلال پذيري آن، برخلاف شوره، با تغيير دما كم نمي شد. بلورهاي شوره را در آب جوش مي ريختند تا براي بار دوم و بعد بار سوم بجوشد. در پايان اين عمليات، محلول را صاف مي كردند تا آخرين ناخالصيها گرفته، شود، آنگاه كار تبلور انجام مي گرفت.
ديده شده است كه شوره ها و مادرآبهاي هرپخت، كاربرد مخصوص خود را دارند. براي تهيه باروت، شوره پخت سوم را نيز با ذوب كردن و منجمد ساختن، باز خالصتر مي كردند.

باروت: توليد باروت شامل مخلوط كردن سه تركيب شوره، گوگرد و زغال چوب بود. اين عمليات بايد به طور بسيار دقيقي انجام مي گرفت تا در جريان كوبيدن، بيشترين تأمين جاني وجود داشته باشد. تركيب اين مخلوط برحسب كيفيت باروت توليدي( باروت توپ، باروت تفنگهاي شكاري، باروت آتش بازي، باروت مين) فرق مي كند. در مورد باروت سلاحهاي جنگي بايد گفت كه برحسب اينكه در توپ، تفنگ قديمي(فتيله اي)، تفنگ كوتاه، تفنگ چخماقي كاربرد داشته باشد چندين نوع باروت تهيه مي شد.
روش سنتي باروت سازي چنين بود كه: نخست مخلوط گوگرد و شوره را مي كوبيدند و آرد مي كردند، سپس مقدار لازم زغال چوب و كمي آب به آن مي افزودند. عمليات در يك رديف از هاونهاي استوانه اي انجام
مي گرفت كه ته آنها نيمگرد بود. روي هر هاون دسته اي بود كه سر نيمگرد داشت. طي كوبيدن، محتوي يك هاون را به هاون ديگري منتقل مي كردند، بدين طريق مخلوط تا آخرين هاون به پيش مي رفت و اين برحسب درجه خشك شدن آن بود.
باروت را از هاون برداشته آن را براي دانه دانه شدن به محل مخصوصي مي بردند و در آنجا آن را در لاوك هايي مي ريختند تا خشك شود. آنگاه آن را از يك رديف سرند مي گذاشتند تا از نظر درشتي دانه تقسيم بندي شود، سپس با گذرانيدن از الك، خاكه آن را جدا مي كردند. در پايان كار عمل صيقل دادن انجام مي شد.
به تدريج كه مقدار توليد افزايش مي يافت، طي سده هفدهم، مواد تأسيسات ساخت باروت تكميل شد. به ويژه رديف هاونها بزرگتر و قويتر شد، و نيز همه آنها را ميله بادامكداري، كه يك چرخ هيدروليك آن را مي گردانيد، حركت مي داد. در سده شانزدهم رديف هاونها اكثراً، اگرنه تمام آنها، با دست عمل مي كردند. پيشرفت اين صنعت اساساً در تغيير شكل يافتن كارگاهها و ساختار سنتي آنها بود.



كيفيت باروتي كه ساخته مي شد طبيعتاً بهتر شده بود و روشهاي متعدد ديگري جهت توليد باروت براي مقاصد ديگر رواج يافت. مخلوط باروت مخصوص شكار در هاون تهيه نمي شد بلكه دربشكه هاي محتوي ساچمه هاي قلعي يا مسي كه افقي قرار مي گرفتند و به دور محور خود مي گرديدند، به دست مي آمد. گويا اين نخستين نمونه استوانه هاي گردان است كه بعدها در صنعت شيمي بسيار متداول شد، و قبل از بقيه در توليد سود صنعتي در سالهاي1860-1880 مورد استفاده قرار گرفت. باروتي كه هنوز مرطوب بود دوبار از آسيايي با دو سنگ عمودي كه به وسيله اسبگرد(مانژ) عمل مي كرد گذرانيده مي شد، سپس آن را به محل دانه اي شدن، پرداخت و خشك سازي مي بردند. براي توليد مينها، باروتي با دانه هاي گرد تهيه مي شد. براي اين كار ماده خرد شده را در يك استوانه افقي مي ريختند. اين استوانه رطوبت كنترل شده اي داشت. باروت كه در اثر گردش در استوانه مخلوط شده بود، اطراف قطرات آب به شكل كاملاً كروي جمع مي شد. با دقت در طرحي كه جزئيات توليد را ارايه مي دارد، مي توان دريافت كه مخترعان و سازندگان اين ماده، دانش بسيار عميقي از كار خود داشتند و دشواريهاي اين كار را با مهارتي كه به تكنيكهاي سده نوزدهم بسيار نزديكتر است تا طرز كار تجربي و احتياط آميز پيشينيان خود در سده هفدهم، از پيش پاي برداشته بودند.

گوگرد و جوهر گوگرد: گرچه از سده چهاردهم يا پانزدهم، اسيد سولفوريك را مي شناختند اما اين اسيد تا پيش از نيمه دوم سده هجدهم در مقياس صنعتي ساخته نمي شد. كاربرد اسيدسولفوريك طي سالها به آزمايشگاه ها يا داروخانه ها محدود شده بود و هزينه ساخت آن نيز بسيار زياد بود، بنابراين ساخت صنعتي آن زماني شروع شد كه پس از كشف عنصر كلر به وسيله شله شيميدان سوئدي، مواد رنگبر نيز شناسايي شدند. همچنين كارهاي برتوله(شيميدان فرانسوي) كه به اسيد سولفوريك به مقدار زياد احتياج داشت، تأثيرگذار بود. در اين زمان بود كه توليد آن پيوسته تكامل يافته است. در گذشته براي تهيه اسيد سولفوريك از دو راه استفاده مي شد: سوزاندن گوگرد، تكليس سولفات.
گوگرد خالص در طبيعت بسيار زياد است و مدتها لزومي به تهيه آن تركيباتش در كار نبود. با اين همه طي سده هفدهم در كشورهايي كه گوگرد خالص طبيعي در دسترس نبود به توليد آن از پيريت دست زدند. اين كار نخست در ساكس و بوهم انجام شد. اما تا آغاز سده نوزدهم، كه دارتيك- كوره مناسبي براي اين كار را اختراع كرد، در فرانسه از اين راه استفاده نشد.




تا آن زمان دو روش بسيار ابتدايي با بازده بسيار كم براي توليد گوگرد از پيريت به كار گرفته مي شد. ليكن ماده خام آن فراوان و محتوي گوگرد زياد بود. روش نخست به دست آوردن گوگرد از راه تقطير بود. پيريت(تركيب گوگرد با آهن) را روي بستري از هيزم مي گذاشتند و چوب را آتش مي زدند. انباري كه زير آن عمليات انجام مي گرفت، معبر پرپيچ و خمي داشت كه سبب مي شد بخارهاي بالا آمده در ظرف پرآبي وارد شوند و گوگرد در آن ظرف متراكم مي شد. در روش دوم، گوگرد مايع را جمع مي كردند. پيريت را روي ماده سوختي كنار هم مي چيدند و گوگرد مذاب در حفره هايي كه در كومه سوخت ايجاد كرده بودند، جمع مي شد و كارگري با ملاقه دسته بلند گوگرد مذاب را از حفره ها بر مي داشت.
اطلاع از اين كه اسيد سولفوريك از چه زماني شناخته شده دشوار است، همچنين اينكه نخست آن را با چه روشي مي ساختند. گويا در پايان سده شانزدهم دو روش: سوزانيدن گوگرد در جو مرطوب و پيروژناسيون (ايجاد واكنش شيميايي به كمك حرارت) سولفاتهاي طبيعي به كار مي رفتند. ليكن شيميدانها غافل بودند كه زيت يا جوهر گوگرد و زيت يا جوهر زاج يكي هستند. البته كمپلكس بودن موادي كه در توليد اسيد سولفوريك ايجاد
مي شوند، در حدي است كه طبيعي بود تكنسين هاي مربوطه در سده هاي شانزدهم و هفدهم تصور دقيقي از مواد مورد استفاده در كار خود نداشته باشند.
سوزانيدن گوگرد در ظرفي شيشه اي به شكل ناقوس انجام مي گرفت و طبيعي است كه مقدار زيادي گاز سولفورو ايجاد مي شد كه بيشتر آن به هوا مي رفت و كمي از آن در جو مرطوب ظرف با كمك آب، اسيد سولفوريك مي داد. اسيد سولفوريك مايع قطره قطره از كنار ناقوس جاري مي شد و در بشقابي كه زير آن بود جمع مي شد. ناقوس، آويزان بود. گوگردي كه مي بايست سوزانيده مي شد در يك نعلبكي در وسط بشقاب گذاشته مي شد. عمل سوخت به علت افزايش مداوم گوگرد، پيوسته بود. اين روش در شكل خام خود، همان روشي است كه به راههاي نوين توليد اسيدسولفوريك كشيده شد. پيش از سالهاي1740-1750 يك صنعتگر انگليسي با نام جواشواوارد نخستين اصلاح را در اين تكنيك وارد كرد.
روش پيروژناسيون زاجها هم گران و هم وقتگير بود. زاج سبز(سولفات آهن) و زاج آبي (سولفات مس) را در يك قرع شيشه اي كه در كوره گذاشته مي شد بي آب مي كردند و آن را مورد تكليس قرار مي دادند. گردن اين قرع از كوره به طور افقي بيرون آمده و به گردن ظرف بزرگ محتوي آب بطانه شده بود. مدت دو يا سه روز حرارت داده مي شد. طي اين عمليات، كمي هم انيدريد سولفوريك تشكيل مي شد. محصولي كه در آب حل شده بود تقطير مي شد تا اسيد بسيار غليظي به دست آيد. تخمين زده شده كه براي تهيه يك كيلوگرم اسيد سولفوريك با روش فوق، يك هفته كار لازم بود. اما با اين روش، تهيه اسيد سولفوريك غليظ و حتي اولئوم (اسيدسولفوريك داراي انيدريد سولفوريك) امكانپذير بود. در سده هجدهم، كارگاهي در نورد هاوزن در ارتفاعات هارتس (مركز آلمان) در توليد اين نوع اسيد شهره شد و اكنون هم نوع خاصي اسيدسولفوريك به اين نام خوانده مي شود.
 
بالا