کودهایی شیمیایی در ترکیب خود دارای مواد غذایی به حالت املاح معدنی هستند و به دو گروه زیر تقسیم می شوند :
- کودهایی را که در ترکیب خود یک عنصر اصلی غذائی دارند ، کودهای ساده می گویند ، مانند : کودهای نیتروژن دار ، فسفردار ، پتاسیم دار و کودهایی دارای عناصر کم مصرف .
- کودهای مرکب ( مرکب مخلوط ، مخلوط ) : کودهای را گویند که در ترکیب خود دو یا چند عنصر اصلی غذائی دارند .
از میان کودهای ساده ، کود نیتروژن دار در بالا بردن عملکرد محصولات کشاورزی و در زیست گیاهان نقش بزرگ و با اهمیتی دارد. نیتروژن در ترکیب پروتئین که اصلی ترین جزء سیتوپلاسم را تشکیل می دهد و در ترکیب اسید نوکلیئک ، کلروفیل آنزیم ها ، فسفاتیدها و اکثر ویتامینها و سایر مولکولهای آلی که در فرآیند تبادل مواد گیاهان نقش موثر و مهمی به عهده دارند ، وجود دارد.
تولید صنعتی کودهای نیتروژن دار
روش سنتز آمونیاک بدین ترتیب است که نیتروژن مولکولی هوا و هیدروژن را به نسبت 1 : 3 همراه با کک داخل ژنراتور می کنند که تحت شرایط دما و فشار زیاد و وجود کاتالیزور مناسب ، آمونیاک تولید می شود.
هیدروژن مورد نیاز را از گازهای نفت یا گازهای کک به دست می آورند :
( در فشار و دما و کاتالیزور مناسب )
از آمونیاک ، نه تنها برای تولید املاح آمونیم ، بلکه برای تولید اسید نیتریک نیز استفاده می شود. اسید نیتریک به منظور تولید کودهای آمونیم و نیترات به کار می رود . کودهای نیتروژن دار به چهار گروه زیر تقسیم می شوند :
- کودهای نیتراتی : در این کودها نیتروژن به حالت نیترات است ، مانند نیترات سدیم و نیترات کلسیم
- کودهای آمونیاکی و آمونیاک ، که نیتروژن در آن به حالت آمونیوم است ، مانند سولفات آمونیم و کلرید آمونیم ، کودهای نیتروژن دار محلول ، مانند ( آمونیاک بدون مایع ، آمونیاک مایع ) و غیره .
- کودهای آمونیاکی – نیتراتی که نیتروژن در آن به حالت آمونی – نیترات است ، مانند نیترات آمونیم
- کودهای آمیدی که نیتروژن آنها به حالت آمید است ، مانند اوره
آمونیاک :
آمونیاک از آن جهت در این قسمت گنجانده شده که می توان آنرا به عبارتی پایه تشکیل اوره ( کود شیمیایی اوره ) نامید.
تاریخچه آمونیاک :
اگر چه تا سال 1773 میلادی به وجود گاز آمونیاک پی برده نشده بود ولی ترکیبات معینی از آن به ویژه کلروآمونیم حدود ده قرن قبل از هجرت توسط کاهنان مصری شناخته شده بود.
در این هنگام نیز عربها از تقطیر ماده ای که از شاخ گوزن گرفته می شود موفق به تولید محصول آمونیاک بدون اینکه شناختی از فرمول آن داشته باشند شده بودند.
در سال 1773 پریستلی ( PRIESTLY ) گاز آمونیاک را از طریق دادن حرارت به کلروآمونیم با آهک به دست آورد.
در سال 1776 کارل ویلهم و در سال 1784 بر تولت به فرمول شیمیائی آمونیاک و خواص آن پی بردند. گسترش واحدهای تقطیر زغال سنگ در قرن نوزدهم که به منظور تولید گاز زغال سنگ و کک ایجاد شده بود ، نقش عمده ای در شناسائی و کاربرد آمونیاک داشته است.
سنتز آمونیاک اولین بار در سال 1912 میلادی توسط فرتیزها ربر و کارل برش برندگان جایزه نوبل در سالهای 1917 و 1930 بنیانگذاری شد. هیدروژن لازم جهت سنتز آمونیاک تا قبل از جنگ جهانی دوم از هیدروکربورهای حاصله از منابع زغال سنگ به دست آمده بود ولی بعد از آن اغلب از گاز طبیعی و نفتا تامین شده است.
اوره ( کربامید ) :
اوره ( کربامید ) در ترکیب خود 46% نیتروژن دارد. این کود از لحاظ غلظت مقام اول را در بین کودهای ازتی دارد. اوره تحت فشار و دمای بالا از سنتز آمونیاک و دی اکسید کربن حاصل می شود.
در واکنش اول دی اکسید کربن و آمونیاک به کربامات آمونیم تبدیل می شود ، سرعت واکنش زیاد و گرمازا می باشد. در واکنش دوم که کند و گرم گیر است ، کربامت آمونیم به اوره و آب تبدیل می شود . درصد تبدیل کلی واکنش تبدیل اوره 75% می باشد که با استفاده از عملیات تلغیظ می توان آن را به حدود 99% رسانید. شکل ظاهری این کود، بلوری سفید رنگ است و در آب به خوبی حل می شود . اوره یک بار ضعیف است که با اسید قوی تشکیل نمک می دهد . خاصیت نمگیری آن در دمای 20 درجه سانتیگراد نسبتاً کم است ، ولی با افزایش دما به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
هنگام نگهداری ممکن است چسبندگی پیدا کند. اوره برای اولین بار در سال 1828 توسط وهلراز تبخیر محلول سیانات آمونیم به دست آمد. اوره در ادرار همۀ پستانداران و مقدار کمی هم در خون پستانداران و ماهیها وجود دارد.
قسمت عمدۀ مصرف اوره در کود حدود 75% و سپس ساختن رزین اوره – فرمالدئید می باشد. همچنین در ساختن و تهیه انواع چسبها ، و در دارو سازی و رنگ و .... کاربرد دارد.
صنایع کودهای شیمیائی در حال حاضر اوره را به صورت دانه هایی با قطر 1 تا 3 میلیمتر تولید می کنند. رطوبت آن 0.2 و دارای خواص فیزیکی خوبی است و از هم نمی پاشد.
هنگام دانه بندی اوره ، بیورت به وجود می آید که اگر ترکیب آن بیش از 1% باشد ، برای گیاهان زیان آور است. اوره به وسیله رطوبت خاک کاملاً جذب می شود و تحت تاثیر میکروبهای اوره ، باکتر و آنزیم اوره آز مدت 2 تا 3 روز تحت عمل آمونیاکی شدن به کربنات آمونیوم تبدیل می گردد:
کربنات آمونیوم مولکول ناپایداری است و در هوا تجزیه می شود و هیدروکربنات آمونیم و آمونیاک گازی شکل به وجود می آید.
به همین علت ، در صورت کاربرد سطحی آن بدون اینکه زیر خاک برده شود ممکن است باعث به هدر رفتن نیتروژن به حالت آمونیاک شود. این امر به ویژه در خاکهای خنثی و قلیائی صادق است.
هنگام زیر خاک بردن اوره ، آمونیم حاصل به وسیله اجزاء خاک جذب می شود و دائماً مورد استفاده گیاهان قرار می گیرد. همچنین بر اثر فرایند نیترات سازی ، اسید نیتریک به وجود می آید.
روزهای اول کاربرد اوره در خاک بر اثر به وجود آمدن کربنات آمونیم خاصیت قلیائی موضعی در خاک پیدا می شود که این امر جنبه موقتی دارد. هر اندازه که نیترات سازی کربنات آمونیم سریعتر انجام می گیرد به همان نسبت قلیائی شدن جای خود را به اسیدی شدن می دهد ، چون سولفات آمونیم و کلرید آمونیم که دارای خواص فیزیولوژی اسیدی هستند حاصل می شوند. در خاکهایی که بافتی سبک و خاصیت تامپونی ضعیف دارند ، کاربرد مقادیر زیاد کود اوره ، محیط قلیائی با اسیدی باقی می ماند.
اوره یکی از بهترین کودهای نیتروژن دار به شمار می رود و در اکثر زراعتها از لحاظ تاثیر مفید ، با نیترات آمونیم و در زراعت برنج با سولفات آمونیم دارای ارزش مساوی است.
اوره را می توان مانند کود اصلی و یا هنگام رویش در زراعتهای گوناگون به کار برد.
با کاربرد اوره در خاک باید بلافاصله آن را به زیر خاک برد. در غیر این صورت ، کاربرد سطحی آن ممکن است باعث به هدر رفتن آن گردد. این امر به ویژه در خاکهای کربناتی که دارای خواص قلیائی هستند اجتناب ناپذیر است. در مراتع و چراگاهها کاربرد اوره ممکن است منجر به هدر رفتن آمونیاک گردد ، زیرا آنزیم اوره آز در مراتع و چراگاهها شدیداً فعالیت دارد.
اوره را می توان به صورت محلول همراه آبیاری بارانی مورد استفاده قرار داد. این امر به ویژه در صیفی کاری و باغداری ، همچنین در زراعت گندم به منظور افزایش پروتئین در دانه ها به کار برده می شود.
اوره در مقایسه با سایر کودهای نیتروژن دار ، حتی اگر غلظت آن بیش از 50% باشد هنگام کاربرد برگهای گیاهان را نمی سوزاند و به خوبی قابل جذب است . اوره را در دامپروری نیز برای مکمل هیدروکربوره علوفه به کار می برند.
به منظور جلوگیری از تلفات نیتروژن اوره و افزایش تاثیر آن ، تکنولوژی تولید اوره که دارای خاصیت « تاثیر تدریجی » باشد ، مورد مطالعه و بررسی شیمی دانان قرار گرفته است. همچنین کودهای اوره کم حل شونده تولید می کنند که سرعت آزاد شوی نیتروژن در این نوع کودها تحت کنترل قرار می گیرد.
به منظور نگهداری نیتروژن کود و سایر کودهای نیتروژن دار در خاک آنها را به وسیله گوگرد می پوشانند. به این معنی که دانه های کود ، دارای سطح پوشش گوگردی هستند و یا در ترکیب کودها ماده ای به نام مواد مانع شونده نیترات سازی به آن اضافه می شود.
شرح فرآیند واحد اوره :
با توجه به افزایش جمعیت و نیاز بیشتر به محصولات کشاورزی ، بهبود کمی و کیفی محصولات کشاورزی از طریق تقویت خاک با افزایش ترکیبات مختلف معدنی و آلی اهمیت خاصی می یابند و در این میان کودهای شیمیائی ازته نقش ارزنده ای را در توسعه کشاورزی دارا می باشند.
کود شیمیائی اوره به صورتهای متفاوتی تولید می شود که ما در اینجا فرآیند تولید کود شیمیایی اوره مجتمع پتروشیمی خراسان را بررسی می نمائیم که Flow sheet این طرح در پایان فصل ارائه شده است. از ویژگیهای این طرح تولید به کار گیری پیشرفته ترین تکنولوژی و شیوه های فرآیندی و همچنین استفاده از شبکه بازیافت پساب به منظور کاهش آلودگی می باشد مواد اولیه آن گاز طبیعی و گوگرد خانگیران بوده و تولیدات سالانه آن بالغ 000/500 تن می باشد.
توضیح :
تمام اعداد داده شده در مورد فشار ، دما و ترکیب مواد با مقدار کمی خطا همراه است. این خطا به دلیل تغییر ظرفیت واحد ، خطای سیستم کنترل ، شرایط پروسسی غیر اپتیمم انحراف در مواد خام و ... می باشد.
اگر این انحرافات از یک رنج داده شده تجاوز نکند ، قابل قبول است ، این رنج را رنج عملیاتی می گویند.
رنجهای هر طرف رنج عملیاتی ، رنج فعالیت Action Ranges نامیده می شوند. فعالیت در این رنجها ضروری می باشد. محدوده رنجهای فعالیت به وسیله رنجهای عملیاتی مشخص می شود . محدوده خارجی این رنجها به وضوح مشخص نمی شوند . زیرا این رنجها از شرایط عملیاتی و پروسسی تأثیر می پذیرند.
آمونیاک و دی اکسید کربن به واحد
الف- آمونیاک : آمونیاک تحت شرایط زیر به واحد وارد می شود.
آمونیاک : 99.1% حجمی آب 0.1% حجمی
دما : 32.5 سانتیگراد فشار 24.5
آمونیاک ممکن است مستقیماً از واحد آمونیاک و یا مخزن آمونیاگ گرفته شود. فشار آن اندازه گیری می شود که همان است. فشار خیلی پائین در ساکشن پمپ آمونیاک به وسیله آلارم مشخص می شود . دما نیز کنترل و ثبت می شود.
از آنجا آمونیاک به پمپ آمونیاک فرستاده می شود و فشار آمونیاک تا افزایش می یابد. فشار خروجی توسط گیج محلی اندازه گیری می شود . در شرایط ساکشن ، این دما 41 درجه سانتیگراد می باشد. جریان آمونیاک از پمپ توسط کنترل شده سرعت پمپ کنترل می شود.
آمونیاک از آجکتور فشار قوی گذشته و به کندانسور کربامات فشار قوی وارد می شود. اجکتور در قسمت ساکشن به جریان کربامات از اسکرابر فشار قوی وصل شده است.
ظرفیت اجکتور نیز کنترل می شود. دمای مخلوط آمونیاک – کربامات بعد از اجکتور ثبت می شود. در شرایط نرمال این دما 112 درجه سانتیگراد می باشد. ولو قبل از اجکتور در شرایطی که پمپ آمونیاک از سرویس خارج شود. خود به خود بسته خواهد شد. در لا این ورودی و خروجی پمپ آمونیاک یک صافی از نوع T نصب شده است. صافی ورودی ، پمپ را از ورود جامدات محافظت کرده و صافی خروجی از ورود پکینگهای پلانجر پمپ به قسمت سنتز جلوگیری می کند زیرا تکه های پکینگ ، سوراخهای تقسیم کننده مایع استریپر فشار قوی را مسدود کرده و باعث بد کار کردن آن می شود. یک دامپنر در ورودی و یک رسوناتور در خروجی هر پمپ آمونیاک ، کار نرمال آنرا تضمین می کند.
لاین ورودی و خروجی پمپ آمونیاک به تانک آب آمونیاکی درین می شود.
برای مدت زمان کوتاهی پمپ ممکن است روی بای باس از لاین خروجی هر پمپ به ساکشن مشترک وصل شود. گرداگرد اولین بلاک ولو در خروجی هر پمپ یک لاین پاس به منظور آسان کردن راه اندازی قسمت سنتز نصب می شود.
ب – دی اکسید کربن : دی اکسید کربن از واحد آمونیاک تحت شرایط زیر به کمپرسور وارد می شود.
دی اکسید کربن : 94.1% حجمی آب : 4.4% حجمی
نیتروژن : 0.2% حجمی هیدروژن : 102% حجمی
دما : 40 سانتیگراد فشار :
قبل از ورود به ناک اوت درام ، هوا به دی اکسید کربن وارد می شود. دمای هوا 35 درجه سانتیگراد و فشار می باشد. هوا به دو منظره زده می شود :
1 ) جهت جدا سازی هیدروژن از دی اکسید کربن در تبدیل کننده هیدروژن :
بین مرحله دوم و سوم کمپرسور هیدروژن موجود در گاز توسط یک واکنش کاتالیستی سوخته می شود و به آب تبدیل می گردد. این واکنش در تبدیل کننده هیدروژن صورت می گیرد. هدف از خارج کردن از گاز دی اکسید کربن این است که گاز خروجی از بالای اسکرابر فشار قوی آتشگیر نباشد.
اکسیژن موجود در هوا قسمت سنتز را در مقابل واکنشهای خوردگی غیر فعال می کند :
در کل دیواره سنتز آلیاژی موجود است که وقتی با هوا ترکیب می شود تشکیل یک لایه ضد خوردگی می دهد.
هوای ورودی به طریقی کنترل می شود که بعد از تبدیل کننده هیدروژن ، مقدار0.6 % اکسیژن در دی اکسید کربن ورودی به استریپر باقی بماند.
در ناک اوت درام قطرات آب موجود در جدا می شود.
ناک اوت درام به وسیله آلارم فشار کم ولول بالا مجهز شده که به سیستم اینترلاک ( سیستم قفل داخلی ) مربوط به کمپرسور وصل شده است.
دی اکسید کربن توسط یک کمپرسور چهار مرحله ای ( برای کاهش ) به فشار قسمت سنتز که در رنج است کمپرس می شود.
شامل 166 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله تولید کودهای شیمیایی
