تسجيل الدخول

تسجيل

الأمونيا التركيبية Synthetic Amonia

المؤلف:  GEORGE T . AUSTIN

المصدر:  SHREV ‘ S CHEMICAL PROCESS INDUSTRIES

الجزء والصفحة:  ص 517

3-10-2016

3067

الأمونيا التركيبية Synthetic Amonia ‏:

‏الاستخدامات والاقتصاديات : الأمونيا هي المادة الخام الرئيسية في الصناعة والزراعة كما نلاحظ في الجدول 1 ‏- 1 ‏. ففي عام 1981 ، تجاوز اجمالي استهلاك الولايات المتحدة من هذه المادة 19×⁶10 طناً . فاستهلك انتاج حمض الازوت 20 % ‏من انتاج الامونيا، واليوريا 20 % ، وفوسفات الامونيوم 20 %  ‏. اما الاستخدامات فكانت 80 % ‏في الاسمدة ، و 20% ‏في اللدائن والالياف و 5 ‏% في المتفجرات التجارية والعسكرية .

وتتضمن الاصناف التجارية بصورة رئيسية NH₃  سائلا نقيا والامونيا المائية ، بتركيز % 28 NH₃ .

‏تستخدم الاسطوانات والشاحنات الصهريجية لنقل كميات كبيرة من المادة ، ولكن خطوط الانابيب تمتد من مراكز الانتاج الى مراكز التوزيع على مسافة تزيد عن 1000 كم . وببن الجدول 18- 2 ‏المركبات الرئيسية الحاوية على النتروجين والتي تنتجها الولايات المتحدة .

‏الجدول 1 ‏- 1 ‏. الامونيا ومركباتها التي تنتجها الولايات المتحدة ( بآلاف الاطنان المترية من محتوى النتروجين ) . 

‏التفاعلات والتوازنات : بالنسبة للتفاعل :

وبما ان للجزيء الناتج ، الامونيا ، حجما اصغر من جزيئات المتفاعلات ، فان مردود التوازن من الامونيا يزداد مع زيادة الضغط ( الصورة 1 ‏- 2 ‏) .

‏تسبب الزيادة في درجات الحرارة تأثيرا مضادا على التوازن ، لكنها تزيد سرعة التفاعل الى حد كبير هذا التأثير السلبي لدرجة الحرارة على التوازن المترافق بتأثير ايجابي قوي على السرعة شائع في كثير من التفاعلات الاخرى ويستلزم ضبطا دقيقا في الشروط لضمان ظروف تشغيل جيدة ولجعل الفائدة ممكنة . فزيادة السرعة تعني نقصاً في حجم المعدات وبالتالي نقصا في كلفة هذه المعدات .

‏الصورة 1‏- 2 ‏. النسبة المئوية للأمونيا عند التوازن من مزيج اولي من غاز N₂ / H₂ 3:1 ‏عند مختلف درجان الحرارة والضغوط .

سرعة التفاعل وحفره : للمحافظة على صغر حجم المعدات ، يجب ان تزداد سرعة التفاعل . بما أن الهيدروجين فقط يتفاعلان مع بعضهما ببطء شديد ، يحتاج التركيب التجاري الى حافز فعال لزيادة سرعة التفاعل الى رقم مقبول . وقد اختبرت عدة أنواع من مواد حفز الأمونيا ، ولكن المصانع تستخدم اليوم الحديد مع إضافة معززات لمواد الحفز ، كأكاسيد الألومنيوم ، أو الزركونيوم ، أو السليكون بتركيز إضافة معززات لمواد الحفز ، كأكاسيد الألومنيوم ، أو الزركونيوم ، أو السليكون بتركيز حوالي 3 % وأكسيد البوتاسيوم بتركيز 1 % تقريباً . وهذا يمنع التلبد ويجعل المادة الحفازة أكثر مسامية . فبالنسبة لسرعة معينة لانسياب الغاز ، إذا كان الحديد النقي يحدث تحولا بنسبة 3 ‏- 5 % ، فان الحديد المعزز بصورة مفر ة يمكنه ان يحدث تحولا بنسبة 8 ‏- 9 ‏% ‏والحديد المعزز بصورة مضاعفة سيحدث هذا التحول بنسبة 13 ‏- 14 ‏% . تتطلب مواد الحفز الجديدة تراكيز قريبة من 25 % ‏. وتفقد المحفزات الحديدية نشاطها بسرعة اذا سخنت الى اكثر من 520 مئوية .

‏كما تفقد هذا النشاط بتماسها مع النحاس ، والفسفور ، والزرنيخ ، والكبريت ، وأول اكسيد الكربون ، التي تغير تركيب الحديد . وهذا يسبب كثيرا من الإزعاج والكلفة في تنقية الغازات اللازمة للتفاعل . وكنا درسنا في الفصل السادس تنقية الغازات ‏التركيبية .

‏الجدول 1-1 . المركبات الرئيسية الحاوية على النتروجين والتي تصنع في الولايات المتحدة بآلاف الأطنان المترية )

‏الالية الدقيقة التي تعمك بها مواد التحفيز غير واضحة تماما ، لكن لاشك في ‏ان كلا N و H تتفاعلان كيميائياً مع السطح او انهما تمتزان ، ثم تهاجران ، ربما لتشكل H ، و N  ، و NH ، NH₂ ، و NH₃ في ذلك الترتيب ، الذي يليه المج ( الانتزاز) desorption .