بررسی صنعت پتروشیمی-اوره و آمونیاک(1)

توضیح مختصری در خصوص اوره و آمونیاک

آمونیاک آمونیاک، پایه صنعت نیتروژن در جهان است. تقریبا تمام آمونیاک تولیدی به صورت بی آب است و به وسیله فرآیندهای کاتالیستی، تحت تاثیر دما و فشار از نیتروژن موجود در هوا و هیدروژن حاصل از منابع هیدروکربنی (معمولا گاز) تهیه می شود، آمونیاک در دما و فشار نرمال، به صورت گازی است بی رنگ، با بوی تند و غیر قابل اشتعال ضمن اینکه از هوا نیز سبک تر است و این امر ضمن اینکه سبب فرار بودن آن می شود، موجب اتلاف آن در زمان تبدیل به سایر مواد نیز خواهد شد، همچنانکه در طول حمل و نقل و انبار کردن آن نیز اتلاف فوق وجود دارد به گونه ای که به دلیل این اتلاف ها، حدود 10 درصد از آمونیاک تولیدی هرگز به بازار نمی رسد. آمونیاک حلال خوبی برای برخی از فلزات قلیایی و بسیاری از ترکیبات آلی و غیرآلی است. همچنین ازآن به عنوان یک ماده خیس کننده در فرآوری سنگ معدن و مس و همچنین برای استفاده در تصفیه پتاس استفاده می نمایند و نهایتا آمونیاک بهترین حلال برای ترکیبات نیتروژن است. از آمونیاک به عنوان حلال برای گوگرد در تهیه محلول های کود آمونیاکی-گوگردی نیز استفاده می شود. آمونياك براي توليد كودهاي شيميايي و در بعضي مواقع مستقيما در خاك (به شكل خالص) مصرف مي‌گردد. آمونياك عمدتا براي توليد كودهاي مايع يا جامد نظير اوره، آمونيوم نيترات (AN)، دي‌آمونيوم سولفات (DAP)، اسيد نيتريك و آمونيوم سولفات مصرف مي‌گردد. از آمونياك علاوه بر توليد كودهاي شيميايي در توليد اكريلونيتريل، كاپرولاكتام، آنيلين (از طريق اسيد نيتريك با نيتروژن)، مواد منفجره، محلول شيميايي براي حلال‌ها و پاك‌كننده در مصارف خانگي نيز استفاده مي‌گردد.

اوره محصول اوره بصورت پودر كريستالي بي رنگ و بی بو ، متمايل به سفيد مي باشد. درآب و الكل جوشان و در بنزن محلول مي باشد. ضمنا باعث سوزش پوست انسان مي شود. اوره به دلیل داشتن کربن در ساختار شیمیایی خود، در گروه مواد شیمیایی آلی قرار میگرید. از آنجایی که اوره از ترکیب آمونیاک و دی اکسیدکربن (محصول فرعی در فرآیند تولید آمونیاک) حاصل می شود، و به این لحاظ تمام واحد های تولیدی اوره در مجاورت و نزدیکی واحدهای تولیدی آمونیاک می باشند. توليد تجاري اوره از طريق واكنش آمونياك و 2CO حاصل مي‌گردد. بيشتر اوره توليد شده در جهان به صورت جامد و به شكل پريل (Prill)، گرانول (granular) و كريستال (براي مصارف خاص و به مقدار كم) مي‌باشد. 90 درصد مصرف اوره به عنوان كود شيميايي بوده و بخشي از آن نيز در توليد اوره آمونيوم نيترات، NPKs و كاربردهاي صنعتي (اوره فرمالييد، فرمالين و ...) بكار مي‌رود. محصولات ديگري نيز با اضافه كردن تركيبات مختل به اوره از جمله سولفات كلسيم، فسفات منوكلسيم و كلروآمونيوم بدست مي‌آيند. به طور کلی اوره پرمصرف ترین محصول نیتروژن دار است به گونه ای که در فرآیند تولید آن، بیش از نیمی از آمونیاک تولید شده در مرحله قبل به مصرف می رسد. اوره جامد به خاطر اینکه محتوی مقادیر زیادی نیتروژن است به عنوان کود کشاورزی شهرت فراوانی دارد. حمل و انبارش و استفاده آسان اوره در کنار قابلیت ترکیب آن با دیگر کودهای جامد، آن را به پرکاربردترین نوع کود در جهان تبدیل کرده است.

 زنجیره ارزش تولید نیتروژن در شکل ذیل زنجیره ارزش نیتروژن که از آن آمونیاک و اوره مستخرج می شود، قابل مشاهده است.

نمایه 1- زنجیره ارزش نیتروژن

الف) کشاورزی: بخش عمده از تولید اوره در دنیا، به منظور استفاده به عنوان کودهای شیمیایی حاوی نیتروژن است. در کاربردهای عمومی، اوره دارای بالاترین مقدار ازت در میان تمامی کودهای جامد نیتروژنی می‌باشد (46.7%). بر این اساس، اوره پایین‌ترین هزینه‌های حمل و نقل را به ازای هر واحد از تغذیه نیتروژنی به بار می‌آورد. اوره در خاک، هیدرولیز شده و به آمونیاک و دی اکسید کربن مبدل می‌گردد. آمونیاک حاصل از این فرایند، توسط باکتریهای موجود در خاک به نیترات اکسیده می‌شود، و در نتیجه می‌تواند توسط گیاه جذب گردد. اوره همچنین در بسیاری از موارد، در فرمولاسیون چند جزئی کودهای جامد نیز، مورد استفاده واقع می‌شود. از آنجا که اوره به میزان زیادی محلول در آب است، بنابراین برای استفاده در محلول‌های کودی نیز بسیار مناسب است. در به کارگیری کودها، شکل گرانولی کود بر شکل پریل آن ارجح است، چراکه به دلیل باریک تر بودن اندازه ذرات در نوع گرانولی توزیع و انتشار آن راحت تر انجام می‌پذیرد و این برای برنامه مکانیکی یک امتیاز به شمار می‌آید. اوره به طور معمول، به میزان بین ۴۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم به ازای هر هکتار [در اراضی کشاورزی] پخش می‌گردد، اما در مجموع این میزان، متفاوت است. در آبیاری محصولات کشاورزی، اوره را می‌توان به صورت خشک به خاک افزود، و یا آن را به صورت محلول و از طریق آب آبیاری به کار برد. اوره با وزن خودش به راحتی در آب قابل حل است، اما در صورتیکه غلظت آن افزایش پیدا کند، میزان انحلال آن در آب به طور فزاینده‌ای دشوار می‌شود. فرایند انحلال اوره در آب یک فرایند اندومتریک است که باعث افت دمای محلول در هنگام حل شدن اوره می‌شود. ب) صنایع شیمیایی: اوره ماده اولیه برای تولید بسیاری از ترکیبات شیمیایی مهم است، از جمله: • انواع پلاستیک، به ویژه رزین‌های فرمالدئید اوره. • انواع چسب، همچون اوره فرمالدئید و اوره ملامین فرمالدئید، که در ساخت تخته سه لایی مخصوص آب کاربرد دارد. • سیانات پتاسیم، یکی دیگر از محصولات صنعتی(خوراکی). • نیترات اوره، یک نوع ماده منفجره. ج) سیستم‌های خودرو: اوره در واکنشهای SNCR و SCR به منظور کاهش آلاینده‌های No دار، که در گازهای حاصل از احتراق موجود هستند، کاربرد دارد. به عنوان مثال، گازهایی که از نیروگاه‌ها و یا از موتورهای دیزلی خارج می شوند. در مورد موتورهای دیزلی، این فرآیند به نام فیلتر بازسازی ذرات دیزلی خوانده می شود. در مورد سیستمهای بلوتک BlueTec، به عنوان مثال، از تزریق اوره محلول در آب به سیستم اگزوز خودرو استفاده می شود. آمونیاک حاصل شده از فرایند تجزیه اوره، با اکسید نیتروژن خروجی واکنش داده و توسط یک مبدل کاتالیزوری، به نیتروژن و آب تبدیل می شود.