روش های ساخت صنعتی فرآورده های شیمیایی

صنعت فرآورده هاي كاني
مرسوم شده است كه روش لبلان در تهيه كربنات سديم را سرآغاز صنايع بزرگ شيميايي به شمار آورند.»پاول بود« يكي از مورخان نخستين تاريخ شيمي مي نويسد» از اولين ربع سده نوزدهم، كارخانه هاي توليد كربنات دوسود به طريقه لبلان مايل بودند كه پديده اقتصادي تمركز را كه اينك»تمركز عمودي و تماميت« تعريف مي شود به معرض نمايش بگذارند. در اين پديده كارگاههاي متعدد يك مجتمع در محلهاي تهيه ماده خام، كه معمولاً از خاك استخراج
مي شود تحت يك رهبري، مجتمع مي شوند و محصولاتي را كه يكي از ديگري به دست مي آيند، توليد مي كنند.« بدون ترديد پيدايش پديده لبلان و تعداد ديگري از اين دست، طبيعت توليد شيمي صنعتي را تغيير داد و تحرك تازه اي به آن بخشيد؛ اما به نظر مي رسد كه جملات نقل شده از »پاول بود« را مي توان براي همه رشته هاي شيمي صنعتي ربع اول سده هجدهم تعميم داد و به جاي توليد كربنات سديم، اصطلاح اسيدنيتريك را گذاشت. همين نويسنده زماني كه از»شيمي فرانسه در سال1806« سخن مي گويد چنين اظهار مي دارد: »صنعت بزرگ شيمي با برپا شدن كارخانه توليد اسيد ويتريوليك (اسيدسولفوريك) اوكر و كربنات سديم لبلان تولد يافت.« كارخانه اسيدويتريوليك »اوكر« حدود سال1766 در روان تأسيس شد. اطاق سربي را اوكر در فرانسه رواج داد. اما توليد و مصرف اين اسيد در فرانسه هنوز كم بود، زيرا روش تازه در مختصات صنعت شيمي تغييراتي وارد ساخته بود.
در واقع در آن زمان ساخت اسيد نيتريك با غلظتهاي مختلف بدنه اصلي صنعت شيمي را تشكيل مي داد و اين صنعت حدود نيم سده پايدار ماند.

اسيد نيتريك
از اسيد نيتريك در سده شانزدهم براي جداسازي طلا از نقره استفاده مي شد. اسيد نيتريك را از شوره به دست مي آورند؛ بدين طريق كه سولفات آهن يا زاج را در حالت گرم روي شوره اثر مي دادند. اين طريقه توليد نشان مي دهد كه شوره مصرفي، خالص بوده است. به تركيبي از دو ماده، كمي ماسه، آهك و يا سفال شكسته مي افزودند؛ ماده به دست آمده را در يك شيشه كوچك درب دار مي ريختند. اين شيشه ها را در كوره آهك پزي
مي گذاشتند كه مي توانست دو رديف از اين شيشه ها را كه هر رديف چهار تا شيشه بود در برگيرد. اين شيشه ها را تا گردن در خاك يا خاكستر، كه سبب پخش گرما و جلوگيري از ترك برداري شيشه مي شد، قرار مي دادند. از در پوش شيشه ها لوله هايي خارج مي شد كه به همين تعداد شيشه هاي مايع كننده، برروي سكويي خارج از كوره متصل بودند. همه اتصالات بدقت آب بندي مي شدند. حرارت نخست معتدل بود تا ماده خام درون شيشه ها خشك شود، سپس هر شش ساعت به شش ساعت حرارت را زياد مي كردند، گازهاي نيترو بوسيله آب تبلور نمكها، به خارج كشيده مي شد. هر وقت رنگ محصول تقطير نشان مي داد كه تجزيه به پايان رسيده است، حرارت را به تدريج كم مي كردند.
روش سولفات آهن باز بوسيله گلوبر شرح داده شده است. اين روش بدون شك تا آغاز سده هجدهم، تنها روش مورد استفاده براي اين توليد بود. انگليسي ها و هلندي ها تا مدتها بعد هم از روش سولفات آهن استفاده مي كردند؛ اما در فرانسه روش آلومين جاي آن را گرفت. در سده پيش، توليد كنندگان اسيد نيتريك گمان مي بردند كه بازده توليد با روش آلومين از بازده آن با سولفات آهن كمتر است. كمي پس از آن نظر مخالف غلبه يافت بدون اينكه معلوم شود كه برپايه كدام مشاهدات اين تغيير عقيده ايجاد شده است. بديهي است كه كار آزمايشگاهي در اين عمل بي تأثير بوده است. محتواي كتابهاي شيمي شامل دستورهاي نسخه مانندي است كه مؤلفان آنها از عمل كنندگان دريافت داشته اند. گويا تغييرات در روشهاي سنتي در نتيجه ايجاد بازار بهتر و تقاضاهاي بيشتر بوده است.
در حقيقت اسيد نيتريك فقط براي عيارسنجي طلا به كار مي رفت و طي سده هاي متوالي مصرف صنعتي آن كم بود. طريقه توليد اين اسيد به شكل پيوست روشهاي متالوژي براي تصرف در فلزات گرانبها درج مي شد. رفته رفته صنايع ديگري، مصرف بيشتر اين اسيد را شروع كردند. علاوه بر زرگران و تميزكنندگان فلزات، كارگران ديگري هم كه در رشته هاي ديگر فلزي (مثلاً ريخته گران و سازندگان ديگ بخار) كار مي كردند، براي تميز كردن قطعات، آن را به كار مي بردند. صحافان نيز به همين منظور از آن استفاده مي كردند. رنگسازان براده هاي قلع را در آن حل مي كردند تا جلاي رنگدانه هاي قرمز، و همچنين رنگ پوست و چرم را جلا دهد؛ در كلاهدوزي از آن براي از بين بردن چربي از كلاه و واكس زدن چرم و آماده سازي
رنگدانه ها و در گراوورسازي به عنوان دندانه استفاده مي كردند. دشوار مي توان پذيرفت كه چون اسيدنيتريك به قيمت بسيار نازل و غلظتهاي كاملاً معيني داد و ستد مي شد و يا اينكه چون تقاضا براي خريد آن افزايش يافته بود توليد آن نيز افزايش يافت. محتمل است كه در مورد اسيدنيتريك طي دو سده مورد بحث تأثير متقابل عرضه و تقاضا وجود داشته است و اين امر به آهستگي توليد آن را متحول ساخت و بالاخره همين تحول بود كه سبب توسعه و رشد اين صنعت بزرگ شيميايي در سده نوزدهم شد.
كاربرد آلومين به عنوان ماده اوليه ارزان محققاً منجر به تجربه سنتي و تعداد زيادي آزمايشهاي كوركورانه شد. معلوم بود كه همه خاكهاي رس خالص و مناسب اين كار نيستند؛ بويژه خاكهاي داراي پيريت، رسهاي آبي يا خاكستري كه سفالگران از آنها كوره هاي قابل حمل مي ساختند. در فرانسه براي توليد اسيدنيتريك از خاك رس دهستان ژانتيلي استفاده مي شد كه به محل كارخانه نزديك بود.
شوره هاي تصفيه شده لازم براي توليد كلان اين اسيد فراهم بود. شوره سرخ پخت اول مادرآبهاي تبلور نخست كه محتوي مقدار زيادي نمك دريايي، نيتراتهاي قلياييهاي خاكي و منيزيم بود به كارگرفته مي شد. اين مادر آب را بر روي مخلوط خاك رس و شوره سرخ مي پاشيدند. گاهي هم آب مانده از تقطير اسيد نيتريك براي اين كار مورد استفاده قرار مي گرفت.
تحولات بسيار مهمي روي تأسيسات تقطير عملي شد. عنوان صنايع بزرگ شيميايي با اين تأسيسات پديد آمد. هرچند كه اصول كار تقطير تغييري نكرد اما كوره ها را بسيار بزرگتر مي ساختند. در فرانسه به اين كوره ها نام جهنم داده شده بود و مشخصات كاملاً معيني داشتند. مخلوط مورد تقطير را در ظروف گلي به نام Cuine مي گذاشتند. در بالاي اين ظرف لوله اي بود كه با ديگهاي سفالين كه تيزاب (اسيدنيتريك) در آنها جمع مي شد راه داشت. اين مواد و وسايل كاملاً استاندارد بودند. در اواسط سده هجدهم يك كارگاه سفالگري در ساويني تقريباً انحصار توليد اسيد نيتريك را داشت.
با تغيير دادن طريقه اداره تقطير و خالص سازي بعدي محصول، سه نوع اسيدنيتريك به دست مي آمد كه برپايه درجه غلظت و نيز خلوص، بويژه مقدار اسيد كلريدريك آن تقسيم بندي شده بود.
دو ماشي كه براي آكادمي علوم فرانسه كتاب »حرفه تقطيركننده اسيد نيتريك« را تأليف كرده است، در سال1773 مي نويسد:»روش تقطير اسيد نيتريك برپايه خاك رس بسيار جديد است و مي توان آن را اختراعي از فرانسه دانست.«
توليدكنندگان اسيد نيتريك در فرانسه روش سولفات آهن را كاملاً رها نكردند؛ تقطير روي كوره هاي چدني در انبيق هاي آهني صورت مي گرفت كه روي سكوهاي خاكي قرار داده مي شدند.
اسيد نيتريك كه با نام جوهر شوره فروخته مي شد در شيشه هاي گردن درازي در دسترس بود. اين روش هلنديها بود كه در شمال فرانسه رواج داشت.
اسيدنيتريك دود كننده به مقدار كم براي برخي كارها مورد استفاده قرار مي گرفت. براي تهيه آن اسيد سولفوريك را روي شوره تصفيه شده اثر مي دادند.
حول و حوش مراكز استقرار توليدكنندگان اسيد نيتريك در پايان سده هفدهم، بتدريج مجتمعي از كارخانه هاي جنبي تأسيس شد كه در آن از همان مواد خام لازم براي توليد اسيد نيتريك و يا محصولات جنبي آن استفاده
مي كردند.

جوهر نمك
يكي از فرآورده هاي بزرگ صنايع شيميايي، جوهر نمك (اسيدكلريدريك) بود. طرز تهيه اين اسيد شبيه طرز تهيه اسيد نيتريك بود.
مادرآبهاي مانده از تقطير اسيد نيتريك را روي خاك رس مي ريختند و اثر
مي دادند. اين مادر آب چيزي جز محلول غليظي از نمك دريا و كلرورهاي فلزات خاكي نبود. توليدكنندگان اسيد كلريدريك از زرادخانه ها، مادر آبهاي مانده از تصفيه شوره را مي خريدند، بنابراين ماده خام مورد نياز
اسيد كلريدريك و اسيد نيتريك از يك محل خريده مي شد.
عمليات توليد اسيدكلريدريك در همان وسايلي انجام مي گرفت كه اسيد نيتريك توليد مي شد: در ظرفهاي گلي و روي كوره. برشهاي مختلف تقطير كه به طور جدا جدا جمع مي شد درجاتي از غلظت اسيد كلريدريك داشت كه بتدريج كم شده بود. عيناً مانند كار توليد اسيد نيتريك، براي تهيه اسيد كلريدريك نيز از تأثير نمك دريا يا برروي زاج سبز(سولفات آهن)، يا اسيد سولفوريك غليظ استفاده مي شد.

محصولات جنبي
تمام فرآورده هاي جنبي در كارخانه به دست مي آمد كه يا به بازار فرستاده مي شد، و يا اينكه براي توليد مواد ديگر مورد استفاده قرار مي گرفت.
رس پخته اي كه از ظرف گلي بيرون مي آوردند براي تهيه سيمان مخصوص، بهترين ماده بود. براي تهيه اين سيمان، ماده خام فوق را آسيا و با آهك زنده مخلوط مي كردند. از اين سيمان براي فرش كردن حياط، انبار و تمام سطوحي كه بايد آب بندي مي شد، استفاده مي كردند. چنانچه اين سيمان با شستشو از مواد رنگي خود عاري مي شد آن را براي زينت در خيابانهاي باغ به كار مي بردند.
نوعي گرد سنباده از تأثير زاج سبز(سولفات آهن) روي شوره به دست مي آمد. اين گرد، كه از نمكهاي آهني غني است، پس از اينكه خشك و پخته شد ماده قرمز رنگي مي دهد كه با شستشو، همه نمكهاي محلول شونده آن خارج مي شود و تنها گل اخرا(قلقتار) باقي مي ماند كه درصد زيادي ناخالصي دارد. قلقتار را نيز مستقيماً به روش حرارت دادن سولفات آهن به دست مي آوردند.
چنانچه آب اين گرد سنباده را به ظرف ديگري انتقال دهند، آهني كه در آن محلول مانده است به كمك محلول قليايي پتاس رسوب داده مي شود، اين رسوب سولفات پتاسيم است. اگر همين كار با محلول قليايي سود انجام شود، نمك گلوبر(سولفات سديم) به دست مي آيد. سرانجام مانوفاكتورها به عنوان مكمل اين رديف توليدات، نمك زينت(تارترات دوگانه سديم و پتاسيم) را توليد مي كردند. براي اين كار كرم تارتر(تارترات پتانسيم) را كه معمولاً به صورت مونيليه تهيه و يا از آلمان وارد مي شد، با محلولي از سود عمل مي كردند. همه اين نمكها فقط مصرف دارويي داشت و با اينكه به مقدار زياد مصرف مي شد نيازي به توليد كارخانه آنها نبود چون هركس مي توانست آنها را به آساني و ارزان توليد كند. مثلاً سولفات پتاسيم كه در آلمان مستقيماً از اثر پتاسيم برروي زاج سبز(سولفات آهن) تهيه مي شد چنان ارزان به فروش مي رفت كه تقطيركنندگان اسيد نيتريك توليد آن را رها كردند. ديگر نمكهاي قليايي و اكسيد منيزيم در محل توليد مي شدند؛ كارگران استخراج نمك در مناطق ساحلي لورن، انگليس و فرانسه بدين كار مي پرداختند.
از مادر آب نيتر(يعني آب تصفيه شوره) مربوط به پخت اول و دوم، منيزي سفيد به دست مي آوردند. اين ماده در مادر آبِ رقيق شده با آب، با كمك محلول قليايي پتاسيم، ته نشين مي شود.