اوره

Image result for اوره"

 اوره

از ميان عناصر شناخته شده در طبيعت ، ازت (N) ، فسفر (P) و پتاسيم (K) بيشتر از بقيه در رشد گياهان موثرند و از اينرو بعضي تركيبات حاوي اين عناصر بعنوان كود شيميايي در كشاورزي مصرف مي شوند . اوره با فرمول شيميايي NH2CONH2 مشهورترين كودهاي ازته ميباشد و از محاسن آن اينكه براي اغلب گياهان بويژه همه غلات كود مناسبي است ، هيچ باقيمانده نمكي در خاك باقي نمي گذارد و غلظت املاح خاك را تغيير نمي دهد . از كل اوره توليدي در جهان بيش از 70% آن به مصرف كشاورزي رسيده وبقيه در توليد پودر ملامين ، استفاده بعنوان خوراك دام ، مصارف پزشكي و غيره استفاده مي شود .

شرح فرآيند :

اوره از واكنش بين مايع آمونياك و گاز دي اكسيدكربن در فشار 143Kg/Cm2 ودماي حدود 170-180°C طي واكنشهاي تعادلي زير بدست مي آيد :

2NH3+Co2 NH2COONH4

NH2COONH4 NH2CONH2+ H20

 

واكنش اول گرما زا و سريع بوده و طي آن آمونياك و دي اكسيد كربن به مايع كربامات آمونيوم (NH2COONH4) تبديل مي شود و دو واكنش دوم كه كند و گرماگير مي باشد ، كربامات آمونيوم به اوره (NH2CONH2) و آب تبديل مي شود . بنابراين در اين واحد لازم است تا شرايط انجام دو واكنش فوق از نظر فشار و دما فراهم آيد .

خوراك واحد اوره شامل آمونياك و دي اكسيد كربن بوده كه از واحد آمونياك تامين مي گردد . آموناك مايع توسط پمپهاي مربوطه تا فشار حدود 160 kg/Cm2 و دي اكسيد كربن نيز توسط كمپرسور تا فشار حدود 146kg/Cm2 فشرده مي شوند و سپس اين دو جريان به قسمت سنتز اوره وارد مي گردند . كه اين بخش شامل كليه دستگاههايي است كه در فشار و دماي فوق الذكر عمل ميكند .

در كربامات ساز فشار قوي از مجاورت آمونياك و دي اكسيد كربن در شرايط مطلوب واكنش ، كربامات آمونيوم تشكيل مي گردد . همانطور كه در بالا ذكر گرديد اين واكنش بسيار سريع و گرمازا است و گرماي توليد شده از واكنش ، صرف توليد بخار فشار ضعيف (4.5kg/Cm2) ميشود . اين بخار در قسمتهاي مختلف واحد مورد استفاده قرار مي گيرد .

در راكتور اوره ، كربامات آمونيوم به اوره و آب تبديل مي گردد . مايع خروجي از راكتور شامل اوره ، آب و كربامات آمونيوم مي باشد كه روي لوله هاي استريپر تقسيم مي شود . در لوله هاي استريپر مايع خروجي از راكتور در جهت مخالف با CO2 تماس پيدا كرده و در نتيجه اين تماس بعلت حجم زياد گاز CO2 فشار بخار جزئي آمونياك در گاز كم شده و واكنش تعادلي مذكور به سمت چپ شيفت كرده و سبب تجزيه كربامات آمونيوم مي شود . حرارت لازم جهت تجزيه كربامات آمونيوم از ميعان بخار فشار قوي تامين مي شود .

اوره خارج شده از استريپر به قسمت برگشت مجدد وارد شده و گازهاي خروجي از استريپر به كربامات ساز فشار بالا وارد ميشود . در كربامات ساز فشار بالا قسمتي از گاز خروجي از استريپر كندانس ميگردد . آمونياك و دي اكسيد كربن تبديل شده و تبديل نشده از دو مسير جداگانه به قسمت پايين راكتور اوره وارد شده و همانطور كه قبلاً نيز ذكر شد ، در آنجا كربامات آمونيوم به اوره و آب تبديل مي شود . حجم راكتور به گونه اي طراحي شده كه زمان اقامت كافي براي واكنش تعادلي بوجود مي آورند . حرارت لازم جهت تبديل كربامات آمونيوم به اوره ، از ميعان باقيمانده آمونياك و دي اكسيد كربن به كربامات آمونيوم ، در راكتور تامين مي شود .

مايع خروجي راكتور از مسير ناودان (Down Comer) به استريپر و گازهاي خروجي به اسكراپر فشار بالا وارد مي شود . اسكراپر از يك مبدل حرارتي در پايين و يك بستر آكنده در بالا تشكيل شده است . در بالاي اسكراپر ، گاز باقيمانده در بالاي مبدل ،توسط محلول كربامات آمونيوم جذب مي شود . اين محلول از كندانسور كربامات فشار پايين تامين مي شود. در مبدل حرارتي اسكراپر حرارت ناشي از ميعن بوسيله آب در چرخش گرفته مي شود .

گاز خروجي از اسكراپر كه اكثر حجم آن را گازهاي اينرت تشكيل داده و مقدار كمي آمونياك و دي اكسيد كربن نيز همراه دارد به برج جذب فشار متوسط وارد مي شود . برج جذب فشار متوسط از دو بستر آكنده تشكيل شده است . حلال مورد استفاده در قسمت پايين برج جذب ، كندانس پروسس و در قسمت بالا آب مقطر سرد شده ميباشد . گاز خروجي از برج جذب فشار متوسط تقريباً هيچگونه آمونياكي به همراه ندارد ، از طريق برج پريل به هوا فرستاده مي شود .

آمونياك و دي اكسيد كربن تبديل نشده بمنظور جداسازي از محلول اوره و كربامات كه از پايين استريپر خارج مي گردد ، به قسمت برگشت مجدد ارسال شده و دوباره به محلول كربامات آمونيوم تبديل مي شود . فشار محلول خروجي از استريپر ضمن عبور از يك شير كنترل به (4.2kg/Cm2) تقليل مي يابد . در نتيجه اين تقليل فشار قسمتي از كربامات آمونيوم تجزيه شده و به گازهاي NH3,CO2 تبديل مي شود .

مايع باقيمانده به برج ركتيفاير وارد مي شود . اين برج از نوع آكنده مي باشد . محلول اوره و كربامات ازپايين برج به مبدل برگشت مجدد وارد مي گردد . در آنجا دماي آن تا 135°C افزايش مي يابد كه اين عمل باعث تجزيه كربامات آمونيوم مي شود . حرارت اين مبدل توسط بخار فشار ضعيف تامين مي شود .

گازهاي جدا شده به برج ركتيفاير وارد شده و در آنجا با محلول اوره – كربامات كه سردتر است برخورد مي كند . اين عمل سبب ميعان بخار آب در گاز مي شود . محلول اوره ته برج ركتيفاير را ترك كرده و به فلاش تانك وارد مي شود و فشار محلول به 0.5kg/Cm2 تقليل مي يابد . اوره خروجي از فلاش تانك كه غلظت آن به به 75% رسيده است به مخزن ذخيره اوره وارد مي شود . گازهاي خروجي از فلاش تانك در كندانسور تبخير كننده مرحله اول به مايع تبديل مي شوند .

گازهاي خروجي از بالاي ركتيفاير به پايين كندانسور كربامات فشار ضعيف وارد شده و در آنجا كاملاً كندانس مي شوند . حرارت ناشي از ميعان توسط آب كولينگ خارج مي شود . محلول كربامات آمونيوم از كندانسور كربامات فشار ضعيف بوسيله پمپ كربامات فشار قوي جهت برگشت به قسمت سنتز به اسكراپر پمپ مي شوند .

محلول اوره از مخرن ذخيره اوره به تبخير كننده مرحله اول پمپ شده كه آنجا در فشار 130°C تا 0.34kg/Cm2 گرم مي شود . در نتيجه جدا شدن آب بصورت بخار از محلول ، اوره با غلظت 95% وزني بدست مي آيد. گاز خروجي در كندانسور تبخير كننده مرحله اول كندانس ميشود. گازهاي كندانس نشده از كندانسور خارج شده و به جذب كننده فشار ضعيف وارد مي شود .

محلول اوره پس از خروج از جداكن تبخير كننده مرحله اول به تبخير كننده مرحله دوم وارد مي شود . فشار نرمال تبخير كننده مرحله دوم حدود 0.034kg/Cm2 مي باشد . در تبخير كننده مرحله دوم قسمتي ديگر از آب محلول ، تبخير شده و محلول اوره تا 98.7% وزني تغليظ مي شود . دماي محلول نيز تا 140°C افزايش مي يابد كه اين دما توسط بخار فشار متوسط در تبخير كننده مرحله دوم كنترل مي شود . خلاء مورد نياز در سيستم تبخير توسط چهار عدد اجكتور تامين مي شود .

كندانسهاي خروجي از كندانسورهاي تبخير كننده مرحله اول ودوم به مخزن آب آمونياكي فرستاده ميشود براي جداسازي آمونياك ، دي اكسيد كربن و اوره موجود در آب جمع آوري شده در مخزن ، اين محلول به دفع كننده اول وارد مي شود . در دفع كننده اول آمونياك ودي اكسيد كربن بوسيله بخارات خروجي از دفع كننده دوم و برج هيدروليز از محلول جدا مي شوند . فشار در برج دفع 2.7 kg/Cm2 ميباشد . مايع خروجي از برج دفع اول به بالاي هيدروليز وارد مي شود . در برج هيدروليز اوره به آمونياك ودي اكسيد كربن تجزيه مي شود . فشار برج هيدروليز 19kg/Cm2 است . حرارت لازم جهت هيدروليز اوره توسط بخار فشار قوي تامين مي شود .

مايع خروجي از برج هيدروليز كه مقدار كمي اوره ، آمونياك و دي اكسيد كربن به همراه دارد به برج دفع دوم وارد مي شود . در اينجا باقيمانده آمونياك ودي اكسيد كربن بوسيله بخار فشار ضعيف جدا مي شوند . كندانس خروجي از برج دفع دوم پس از سرد شدن در مبدل حرارتي و رسيدن به دماي 50°C به خارج از واحد هدايت مي شود . اوره مذاب از تبخير كننده مرحله دوم توسط پمپ به يك مخروط سوراخدار (Prilling Bucket) در بالاي برج دانه بندي (Prill tower) فرستاده مي شود . مخروط مذكور توسط موتور به چرخش در آمده و اوره مذاب به شكل قطره ازآن خارج مي شود . كه اين قطرات ضمن پايين آمدن در داخل برج سرد شده در نتيجه دانه هاي اوره جامد تشكيل مي گردند . جهت تسريع در سرد شدن قطرات اوره و تشكيل كريستال ، دربالاي برج فن هاي مكنده نصب شده كه موجب حركت هوا در طول برج به سمت بالا مي شوند . دانه هاي اوره پس از جمع شدن در كف برج توسط يك جاروب (Scrapper) به مجراي خروجي هدايت مي شوند . دماي اوره در اين مرحله 60°C بوده و بايستي قبل از ارسال به انبار سرد شود. اين عمل توسط يك سيستم خنك كننده ضمن دميدن هوا انجام شده و دماي اوره را به 50°C تقليل مي دهد .

سرانجام اوره به وسيله تسمه نقاله به قسمت انبارهاي ذخيره فرستاده و پس از آن اوره در بخش كيسه زني در كيسه هاي 50 كيلوي بسته بندي شده به بازارعرضه مي گردد.