گردآوری و ترجمه : آقای مهندس نوید نجفیان

تاریخ :01 دی 1403

شرکت: پتروشیمی کرمانشاه

میانگین زمان خواندن:11دقیقه 

فهرست  عناوین

• چکیده:
• مقدمه
• بیوره چیست؟
• اثرات بیوره بر روی محصولات کشاورزی ، اغراق یا واقعیت  
• 1. گیاهان حساس  
• 2. گیاهان با حساسیت متوسط 
• 3. گیاهان مقاوم 
• فرایند تشکیل بیوره
• واکنش جانبی در تشکیل اوره
• سنجش میزان بیوره موجود در اوره
• علل احتمالی تشکیل بیوره بالا 
• تغییرات میزان بیوره بر اساس غلظت اوره در تجهیزات مختلف سنتز
• تغییرات میزان بیوره بر اساس غلظت اوره و دما در تجهیزات مختلف سنتز
• روش خالص سازی اوره
• نتیجه گیری 
• منابع

چکیده:

بیوره (Biuret) یک ترکیب شیمیایی است که به عنوان یک محصول جانبی در فرایند تولید اوره در اثر انجام واکنش جانبی در دمای بالاتر تشکیل می‌شود. اوره یکی از مهم‌ترین کودهای نیتروژنی است که به طور گسترده‌ای در کشاورزی استفاده می‌شود. با این حال، حضور بیوره در اوره می‌تواند تأثیرات منفی بر رشد گیاهان داشته باشد، به خصوص زمانی که به صورت محلول در آب یا از طریق برگ ‌ها جذب گیاهان شود. این مقاله به بررسی دقیق‌تر محتوای بیوره در کود اوره، اثرات آن بر گیاهان مختلف، و روش‌های کاهش این اثرات منفی می‌پردازد. بیوره یک ناخالصی در کود اوره است که اگرچه تحقیقات گسترده ای در مورد اثرات آن بر محصولات مختلف انجام شده است، اما به نظر می رسد هنوز سردرگمی های زیادی وجود دارد که منجر به ایجاد محدودیت های غیر ضروری برای تولید کنندگان اوره می شود. در گذشته، فرآیندهای تولید اوره گاهی اوقات منجر به تولید کودهایی با غلظت بیوره بالا می‌شد. در غلظت های بالا، بیوره با متابولیسم داخلی نیتروژن تداخل می کند و مانع تشکیل پروتئین در گیاهان می شود. بیوره توسط بسیاری از میکرو ارگانیسم های خاک تجزیه می شود، اما سرعت تجزیه نسبتاً کند است. تولید مدرن اوره معمولاً منجر به غلظت بیوره کمتر از 1.0 تا 1.3 درصد وزنی در محصول نهایی می شود که برای اکثر مصارف کشاورزی مشکلی ایجاد نمی کند. برخی از گونه های گیاهی وجود دارند که به نظر می رسد به خصوص به بیوره حساس هستند. اولین واحد های تولید اوره ، اوره را با حداکثر 5 درصد وزنی بیوره تولید می کردند. از سال 1955 تاکنون، بسیاری از کارخانه های تولید اوره برای تولید محصول کم بیوره با میزان بیوره کمتر از 0.3 درصد وزنی با استفاده از یک بخش تبلور طراحی شده اند. غلظت پایین بیوره برای این کاربردهای خاص که حدود دو درصد از کل مصرف کود اوره را تشکیل می دهند، بی خطر است. طراحی واحدهای مدرن در تولید گرانول و پریل اوره با محتوای بیوره کمتر از 0.8 درصد وزنی امکان پذیر گشته است. این کارخانه ‌ها می ‌توانند 98 درصد از بازار اوره را با طرح ‌های تکمیلی اوره ساده ‌تر و مقرون ‌به ‌صرفه ‌تر اداره کنند که محصولاتی با کیفیت بالاتر با ویژگی‌های نگهداری و جابجایی بهتر تولید می‌کنند.

مقدمه

زمانی که اوره برای اولین بار به عنوان کود نیتروژن دار تولید شد، تأثیر بیوره بر محصولات زراعی ناشناخته بود. تحقیقات گسترده‌ای در مورد تأثیر کودها بر محصولات کشاورزی انجام شد . در روند کلی توسعه این کودها ادعا می شد بیوره اثر منفی بر محصولات مختلف در چندین مرحله از رشد دانه ‌ها تا محصولات کامل رشد کرده دارد. بر اساس همین ادعاها تولیدکنندگان کود این قضیه را بسیار جدی گرفتند و روش های مختلف فرایندی برای تولید اوره با محتوای بیوره کم با هدف احداث کارخانه‌های تولید اوره با محتوای بیوره کمتر از 0.3 درصد وزنی ایجاد کردند.  تولیدکنندگان اوره مشتاق خرید این فرآیندهای جدید بودند و بیوره شروع به ایفای نقش بسیار مهمی در تجارت کود اوره کرد. اغلب مهم ترین عامل در تعیین ارزش بازار اوره محتوای بیوره محصول تولیدی بود. حتی در حال حاضر نیز به نظر می ‌رسد که بیوره یک مشکل مداوم برای تولیدکنندگان اوره است و تقریباً در هر کارخانه ای، تولیدکنندگان محتوای بیوره محصول را با احتیاط کامل اندازه و در نظر می‌گیرند و همیشه مشکلاتی را برای مجوزدهندگان فرآیند ایجاد می‌کند تا ضمانت ‌هایی را که معمولاً برای محتوای بیوره 0.8-0.9 درصد وزنی تعیین شده است را رعایت کنند. بیوره هنوز به عنوان بخش مهمی از مشخصات در نظر گرفته برای رقابت پذیر بودن در بازارهای جهانی است.  بیوره بدون شک دارای اثراتی بر رشد گیاه می باشد، اما گاهی در مورد اثرات منفی آن تا حدی اغراق صورت گرفته است . برای 98 درصد از مصرف کنندگان اوره تفاوتی ندارد که محتوای اوره 0.8 ، 0.9 یا 1.0 درصد وزنی باشد. هنگام صحبت در مورد کیفیت محصول اوره، فاکتورهای مهمتری وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. هدف ما در این نوشتار این است که این سوء برداشت ها را از بین ببریم و نشان دهیم که محتوای کم بیوره (0.3 درصد وزنی یا کمتر) همیشه در مشخصات محصول سازنده برای کود اوره کشاورزی مطلوب نیست. در بازارهای جهانی، اکثر کشورها محتوای بیوره 1.5 درصد وزنی را مجاز می‌ دانند. تعداد بسیار کمی از کشورها به سطح 1.0 درصد بیوره پایبند هستند. در این میان می توان به جمهوری خلق چین، کلمبیا و چند واردکننده جزئی دیگر اشاره کرد. اکثر کارخانه های تولیدی، اوره با کمتر از 1.0 درصد وزنی بیوره را با کریستالیزاسیون یا پریل و گرانول تولید می کنند. تولیدکنندگان باید بدانند که محتوای بیوره 1.0-1.5 درصد وزنی برای اکثر محصولات مضر نیست و توجه آنها باید بیشتر به سمت بهبود سایر عوامل مشخصات کیفی محصول مانند استحکام و رطوبت  و آهسته رهش بودن معطوف شود.

بیوره چیست؟

مولکول بیوره^[1] متشکل از دو مولکول اوره (کاربامید) است. از این رو نام بی (دو)+اوره برای آن در نظر گرفته شده است. هنگامی که محلول اوره یا اوره مذاب تا دمای بالا گرما داده شود و زمان کافی برای انجام واکنش فراهم باشد، نه تنها بیوره، بلکه سایر محصولات جانبی واکنش مانند مولکول تریورت^[2] نیز تشکیل می شود.

تصویر : ساختار شیمیایی مولکول بیوره

اثرات بیوره بر روی محصولات کشاورزی ، اغراق یا واقعیت

این واقعیت که بیوره برای گیاهان سمی است مدتهاست که شناخته شده است (از اواسط قرن گذشته). از آن زمان، واقعیت های زیادی در این رابطه  جمع‌ آوری و نظام‌ بندی شده است. علائم مسمومیت محصولات کاشت چند ساله و یک ساله هنگامی که بیوره از بالا (از طریق برگ با تیمار برگی) و یا از پایین (وارد خاک می شود و از طریق سیستم ریشه جذب می‌شود) توصیف شده است.

مطالعات زیادی برای تعیین حداکثر غلظت بیوره قابل تحمل توسط محصولات انجام شده است. حساسیت ویژه محصول به عوامل زیادی مانند گونه گیاهی، خواص خاک، روش و زمان مصرف کود و غلظت و مقدار کل بیوره مصرفی بستگی دارد. خواص خاکی که محصول در معرض بیوره روی آن رشد می کند در تعیین سمیت بیوره بالقوه مهم است. بیوره در خاک ماندگاری ندارد و به راحتی شسته می شود. گیاهان معمولاً وقتی روی خاک های حاوی مقادیر قابل توجهی رس یا مواد آلی یا pH پایین رشد می کنند، نسبت به بیوره حساسیت کمتری دارند. به منظور بررسی اثر بیوره بر محصول، انواع گیاهان را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1. گیاهان حساس

   – مرکبات (Citrus): مرکبات به شدت به بیوره حساس هستند. حتی مقادیر کم بیوره می‌تواند باعث زردی برگ‌ها، کاهش رشد و کاهش بهره‌وری این گیاهان شود.

   – آناناس (Pineapple): این گیاه نیز بسیار حساس به بیوره است و تأثیرات منفی مشابهی را نشان می‌دهد.

2. گیاهان با حساسیت متوسط

   – غلات (Cereals): غلات مانند گندم و جو به عنوان گیاهانی با حساسیت متوسط به بیوره شناخته می ‌شوند. این گیاهان می‌توانند مقادیر متوسطی از بیوره را تحمل کنند بدون اینکه دچار آسیب جدی شوند.

   – لگوم ‌ها (Legumes): مانند نخود و لوبیا نیز دارای حساسیت متوسط به بیوره هستند.

3. گیاهان مقاوم

   – درختان مخروطی (Conifers): این گیاهان به طور ذاتی به بیوره مقاوم هستند و می‌توانند در خاک ‌هایی با محتوای بیوره بالا رشد کنند.

در طول این تحقیقات گونه های گیاهی بسیار حساس (آناناس، مرکبات)، نسبتاً حساس (غلات، حبوبات) و مقاوم (مخروطی ها) در برابر بیوره شناسایی شدند.  محلول پاشی محلول اوره در آب یک روش رایج کوددهی مرکبات است. عناصر غذایی تا حدی توسط برگ گیاه مرکبات جذب می شوند. با این حال، برگ ها فقط می توانند مقدار محدودی نیتروژن را جذب کنند. بیوره کلروپلاست ها را در گیاهان از بین می برد و پیری مصنوعی برگ ها را ایجاد می کند. بیوره باعث کاهش شدید محتوای پروتئین در برگ ‌های تیمار شده با کود اوره می‌شود. حداکثر غلظت بیوره موجود در کود اوره برای هر گونه گیاهی و نوع کاربرد کود (افزودن در خاک یا از طریق محلول پاشی برگی) متفاوت است. غلظت اوره‌ای که می‌توان برای محلول ‌پاشی بدون ایجاد سوختگی برگ ‌ها استفاده کرد، برای یک لیتر مرکبات یکسان نیست، اما به طور کلی از غلظت‌های 0.5-1.0 درصد وزنی اوره استفاده می‌شود و اوره باید حاوی کمتر از 0.32 درصد وزنی بیوره باشد. اکثر محصولات زراعی کوددهی به روش محلول پاشی برگی اوره را که حاوی 1 درصد وزنی بیوره است به راحتی تحمل می کنند. سیب زمینی و گوجه فرنگی حساس تر هستند و برای تغذیه برگی این محصولات، توصیه می شود از اوره با مخلوط بیوره بیش از 0.5 وزنی استفاده نشود. مرکبات و آناناس آنقدر حساس هستند که بیوره موجود در اوره برای تغذیه برگی نباید بیشتر از 0.35 درصد وزنی باشد.

بیوره می تواند از طریق ریشه یا سطح برگ وارد گیاه شود. هنگامی که بیوره از طریق ریشه وارد گیاه می شود، در امتداد آوند چوبی به سمت برگ ها حرکت می کند. بنابراین غلظت بیوره در قسمت هوایی نهال بسیار بیشتر از ریشه است. بیوره به آرامی وارد گیاه می شود، سرعت جذب بیوره یک تا دو مرتبه کمتر از سرعت جذب اوره در گیاه است. به عنوان مثال، گیاه برنج، بیوره را با سرعت 0.5 میکرومول بر گرم ریشه در ساعت و اوره را با سرعت 6 میکرومول بر گرم ریشه در ساعت جذب می کند. هنگامی که از کوددهی به صورت محلول پاشی استفاده می شود، جذب بیوره از اوره بازهم  عقب تر می ماند. بنابراین، علائم مسمومیت بلافاصله ظاهر نمی شود. برگ های مرکبات تنها 3-4 هفته پس از کوددهی به وسیله اوره با مخلوط 0.5 درصد وزنی بیوره زرد می شوند. همچنین بیوره موجود در گیاه به شکل اصلی خود باقی می ماند زیرا گیاهان آنزیم های تخصصی برای تجزیه این ماده را ندارند. به عنوان مثال در برگ های پرتقال، بیوره حتی 8 ماه پس از کوددهی نیز در گیاه باقی می ماند. با استفاده مکرر بیوره، غلظت آن در گیاه افزایش می یابد، یعنی این ماده با اثر تجمع (انباشتگی) همراه است. بنابراین، حتی استفاده مکرر از اوره با محتوای بیوره نسبتاً کم (کمتر از 1.4 درصد وزنی)، ممکن است باعث شود غلظت آن در گیاهان به طور غیرمنتظره ای بالا باشد. برای کاهش میزان سمیت بیوره می توان با ایجاد فاصله کافی (حدود 3 هفته) بین کوددهی خاک و کاشت، حتی میزان بالای اوره با 5-8٪ بیوره برای گیاه را بی ضرر کرد. زیرا در این مدت قسمت قابل توجهی از بیوره توسط باکتری ها و میکرومیست های خاک از بین می رود.

تصویر : زرد شدن برگ ها در اثر مسمومیت گیاه با بیوره

فرایند تشکیل بیوره

در واقع فرآیند پالایش و تغلیظ اوره دلیل تشکیل بیوره در محلول اوره است. هنگامی که اوره تا دمای 130 درجه سانتیگراد (نقطه ذوب) و بالاتر گرم می شود، مولکول های آن از نظر حرارتی به اسید ایزوسیانیک و آمونیاک تجزیه می شوند

CO(NH2) 2 è NH4CNO + NH3

در نتیجه واکنش بین اسید ایزوسیانیک و اوره، بیوره تشکیل می شود

NHCO + CO(NH 2)2 è NH2CONHCONH2

این واکنش گرماگیر است، اگر واکنش در دماهای بالا انجام شود، محصولات واکنش نه تنها بیوره، بلکه شامل موادی مانند اسید سیانوریک، تریورت و ملامین نیز هستند.

Heat of Reaction of Biuret (∆HR) =Heat of Formation of Product (∆H(f) – Heat of Formation(∆ H(f) ) of Reactant

∆ H(r) = ∆H(f) Products – ∆ H(f) reactants

∆ H(r) = (-562) KJ/mol + (-46)KJ/mol – 2(-333.5) KJ/mol
∆ H(r) = 59 KJ/mol

بنابراین گرمای واکنش بیوره (∆Hr) +59 KJ/mol است و واکنش تشکیل بیوره، واکنشی گرماگیر است.

در واقع این واکنش در سه مرحله انجام می شود: هنگام گرم کردن محلول اوره غلیظ در آب یا اوره مذاب ، اوره به دو شکل کتو و انول وجود دارد. شکل انول اوره در مرحله اول به NH3 و HNCO (اسید سیانیک) تجزیه می شود. اسید سیانیک با مولکول دیگر اوره واکنش داده و به بیوره تبدیل می شود. همه این واکنش ها ، واکنش های تعادلی هستند. تشکیل بیوره با توجه به این واکنش ها در زمان ماند بالاتر، دماهای بالاتر و فشارهای جزئی آمونیاک کمتر، بیشتر می باشد.

واکنش جانبی در تشکیل اوره

سنجش میزان بیوره موجود در اوره

در کارخانه های تولید اوره هیچ سیستم نظارتی آنلاینی برای سنجش میزان بیوره وجود ندارد. هم اکنون سه روش تحلیلی متدوال برای تعیین محتوای بیوره در کودها وجود دارد، از جمله این روش ‌ها می توان به اسپکتروفتومتری سنتی، روش ‌های اسپکتروفتومتری جذب اتمی و روش ‌های HPLC اشاره کرد. دو روش اول بر اساس تشکیل کمپلکس بیوره با یون‌های مس [Cu(II)]، و سپس تعیین غلظت ترکیب یون مس Cu(II) توسط اسپکتروفتومتری است. دو عیب قابل توجه برای روش های اسپکتروفتومتری وجود دارد: اول، تشکیل کمپلکس کروماتیک مس، اگرچه به عنوان واکنش بیوره شناخته می شود، در واقع ویژگی خاص بیوره نیست، بسیاری از ترکیبات دیگر اوره مانند تری اوره، پپتیدها و پروتئین ها ممکن است با این کمپلکس شدن تداخل داشته باشند . دوم، هر دو روش اسپکتروفتومتری پیچیده و خسته کننده هستند، و بنابراین بیشتر مستعد ابتلا به چندین منبع خطا هستند. اخیراً، روش‌های HPLC به دلیل توانایی آنها در تعیین کمی محتوای بیوره با جداسازی کامل بیوره از اوره، برتری خود را نسبت به سایر روش‌ها نشان داده‌اند. در روش های جدیدتر، برای سرعت و دقت بیشتر برای تعیین محتوای بیوره در کودها ، یک روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا برای تعیین محتوای بیوره در کودها توسعه یافت. اعتبارسنجی تک آزمایشگاهی (SLV) و تجزیه و تحلیل آماری سیستماتیک روی داده‌های به‌دست‌آمده ثابت کرده بود که روش پیشنهادی قادر به نظارت مؤثر بر محتوای بیوره در طیف گسترده‌ای از کودها است. بر اساس دقت و تکرار پذیری نتایج به ‌دست ‌آمده ، نتیجه‌گیری شد که این روش قادر است مقدار بیوره موجود در کود اوره حاوی اوره را به‌طور دقیق و بدون تداخل سایر ترکیبات اوره یا ترکیب‌های افزایشی آن اندازه‌گیری کند. در اکثر شرکت های پتروشیمی تولید کننده اوره تعیین میزان بیوره در آزمایشگاه با آنالیز رنگ سنجی مدرن (اسپکتروفتومتری بیوره در اوره) تعیین می شود. معرف بیوره در این روش از هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفات مس هیدراته (II) همراه با تارتارات سدیم پتاسیم ساخته شده است. این معرف معمولاً در سنجش بیوره استفاده می شود(یک آزمایش رنگ سنجی که برای تعیین غلظت پروتئین توسط طیف سنجی UV/VIS در طول موج 550 نانومتر استفاده می شود). در یک محیط قلیایی در حضور تارتارات سدیم پتاسیم، بیوره و مس دو ظرفیتی یک ترکیب مسی بنفش رنگ را تشکیل می دهند. جذب محلول در طول موج حدود 546 نانومتر اندازه گیری می شود. تارتارات سدیم پتاسیم برای تثبیت یون مس به کمپلکس اضافه می شود. واکنش یون ‌های مس با اتم‌ های نیتروژن درگیر در پیوندهای پپتیدی منجر به جابجایی اتم ‌های هیدروژن پپتیدی در شرایط قلیایی واکنش می ‌شود. کیلاسیون سه دندانه ای یا چهار دندانه ای با نیتروژن پپتیدی رنگ معرف بیوره را تولید می کند(سنجش بیسینکونیک اسید (BCA) و سنجش Lowry). در طی این آزمایش ‌ها، Cu+ تشکیل‌شده در طی واکنش بیوره با دیگر معرف‌ها واکنش نشان می ‌دهد و منجر به رنگ عمیق‌تر می‌شود. در آزمایش BCA، Cu+ یک کمپلکس بنفش رنگ عمیق با اسید بیسینکونیک (BCA) تشکیل می‌دهد که طیف حدود 562 نانومتر را جذب می‌کند و علامت را تولید می‌کند. رنگ بنفش کمپلکس BCA/مس محلول در آب بسیار قوی ‌تر از کمپلکس پپتید/مس جذب می‌شود و حساسیت تست بیوره را با ضریب حدود 100 افزایش می‌دهد. سنجش BCA امکان تشخیص پروتئین‌ها در محدوده 0.0005 تا 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر را فراهم می‌کند. علاوه بر این، سنجش پروتئین BCA مزیت مهم سازگاری با موادی مانند سورفکتانت ‌ها را تا 5 درصد  در نمونه‌ های پروتئینی به ارمغان می‌آورد. در این تست فقط از معرف هایی با درجه تجزیه و تحلیل شناخته شده و آب مقطر ، عاری از دی اکسید کربن و آمونیاک استفاده کنید . کیفیت آب در این تعیین اهمیت ویژه ای دارد. جذب نوری نمونه مورد آزمایش را با نمونه های مرجع و استاندارد مقایسه کرده و غلظت بیوره موجود در نمونه را تعیین می کنند.

تصویر : رنگ معرف بیوره در محلول اوره حاوی بیوره

 علل احتمالی تشکیل بیوره بالا

1. درجه حرارت بالا: حرارت دادن بیش از حد محلول اوره به دماهای بالاتر گرمای لازم را برای واکنش گرماگیر تشکیل بیوره فراهم می کند.

2. زمان ماند بالاتر: زمان ماند بالاتر زمان کافی برای واکنش آهسته تشکیل بیوره را فراهم می کند و از این رو منجر به افزایش محتوای بیوره محلول اوره می شود.

3. خلاء بسیار بالا یا غلظت اوره بالاتر: خلاء بسیار بالا منجر به تبخیر بیشتر آب و در نتیجه غلظت بالاتر اوره و غلظت کمتر آمونیاک می شود که شرایط مطلوبی را برای واکنش تشکیل بیوره فراهم می کند.

تشکیل بیوره عمدتاً تابع فشار بخار آمونیاک در محلول اوره، دما و زمان ماند است. بیوره در ظرفیت های پائین کارخانه ، با افزایش دما و افزایش زمان اقامت افزایش می یابد. بیوره با کاهش فشار بخار جزئی آمونیاک در محلول نیز افزایش می یابد. در ظرفیت های پایین تولید کارخانه، زمان اقامت افزایش می یابد و بیوره نیز بالتبع افزایش پیدا می کند و بالعکس. عمدتاً محتوای بیوره تحت تأثیر دما بیشتر در بخش تبخیر/تغلیظ کننده ها و استریپر فشار بالا افزایش می یابد، بنابراین برای کاهش میزان بیوره توصیه می ‌شود دمای عملیاتی کل واحد را از استریپر تا نقطه نهایی تا تشکیل پریل، گرانول یا پاستیل کاهش دهید. به دست آوردن دمای بهینه وقت گیر است و می توان از این طریق میزان بیوره را تا 0.08 تا 0.1 درصد در کل کارخانه کاهش داد.

در استریپر مایع از بالا از طریق تقسیم ‌کننده‌ های مایع وارد لوله ‌ها می ‌شود و مایع به صورت یک لایه در حال سقوط به سمت پایین جریان می یابد.  در حالی که گازهای حاصل از شکستن کربامات آمونیوم و همچنین دی اکسید کربن ورودی به استریپر در مرکز لوله های استریپر به سمت بالا جریان می ‌یابند. یک فیلم نازک در حال سقوط دارای حداقل زمان ماند است که منجر به تشکیل حداقل بیوره می شود. با این حال، انسداد در سوراخ ‌های تقسیم‌کننده مایع یا لود مایع/گاز بیش از حد می‌تواند باعث اختلال در سقوط فیلم، سیل و زمان ماندگاری طولانی ‌تر و تشکیل بیشتر بیوره (و همچنین احتمالاً نرخ خوردگی بالاتر) شود. میزان بیوره تشکیل شده در استریپر فشار بالا تقریبا برابر با کل بیوره تشکیل شده در حلقه سنتز اوره می باشد. این نکته بیانگر اهمیت بالای استریپر فشار بالا در کنترل میزان بیوره محصول نهایی می باشد.

در برج دفع رکتیفایر و همچنین تبخیر کننده ها، مایع (و گاهی گاز) از پایین وارد لوله ها می شود. هر چه تلاطم بیشتر باشد ضریب انتقال حرارت بیشتر و خطر رسوب کمتر می شود. به همین دلیل است که یک اوریفیس محدود کننده را در جلوی ورودی لوله‌ ها در تیوب شیت پایینی نصب می‌کنند که باعث می‌شود مقداری فلاش در جریان مایع ایجاد شود و توزیع بهتر مایع را روی همه لوله ‌ها تضمین می‌کند که منجر به عملکرد بهتر و تشکیل بیوره پایین‌ تر می ‌شود. از آنجایی که تشکیل بیوره فقط در حالت مایع اتفاق می‌افتد نه در حالت جامد، پس از وقوع حالت جامد، هیچ تغییری در بیوره ایجاد نمی‌شود. همچنین تبخیر کننده های تحت خلأ می تواند عامل مهمی در افزایش بیوره محصول باشد . اگر در فرایند خود از دو تبخیر کننده برای تغلیظ اوره بهره می برید و در نمونه های بررسی شده دچار افزایش غیر نرمال بیوره پس از تبخیر کننده ها شدید می توانید تا حدی لود تبخیر کننده مرحله اول را کاهش دهید ( خلأ را مقداری کاهش دهید و دما را نیز مقداری پائین تر کنترل کنید ) و سعی کنید تغلیظ بیشتر را در تبخیر کننده مرحله دوم فراهم سازید . با این کار می توانید تشکیل بیوره را در مخزن ذخیره محلول اوره که خوراک تبخیر کننده مرحله دوم را مهیا می سازد کاهش دهید.

افزایش میزان بیوره در استریپر با افزایش فشار بخار درون شل

تغییر بیوره با افزایش سطح مایع در قسمت پایین استریپر

تغییرات میزان بیوره بر اساس غلظت اوره در تجهیزات مختلف سنتز

تغییرات میزان بیوره بر اساس غلظت اوره و دما در تجهیزات مختلف سنتز

برای کاهش میزان بیوره می توان اقدامات زیر را انجام داد

گزینه های کاهش تشکیل بیوره در خط مذاب اوره به شرح زیر است:

بیوره در ظرفیت های پائین تولید را می توان با اقدامات زیر کنترل کرد

1. برای تزریق اوره مذاب به واحد گرانول یا پریل نوعی از پمپ را نصب کنید تا به راحتی دچار کاویتاسیون نشود . پمپ را در نزدیکی خروجی تبخیر کننده مرحله دوم نصب کنید. برای این منظور استفاده از پمپ اوره مذاب BUNGARTZ پیشنهاد می شود . این پمپ دارای مزایای فراوانی است که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
2. پمپ بدون کاویتاسیون کار می کند (NPSHr=<0.1m) و می تواند با قطر و مقدار ساکشن کمتری کار کند (همچنین اگر مخزن ورودی تحت فشار خلاء باشد).
3. با توجه به این مزیت، کارخانه تولید اوره را می توان با ساکشن کوچکتر پمپ، درام ها و مخازن ذخیره کوچکتر در قسمت ساکشن و طول لوله ساکشن کوتاهتر در جلوی پمپ طراحی کرد.
4. در نتیجه، هزینه های سرمایه گذاری را می توان برای پروژه های تولید اوره جدید به دلیل مخازن ورودی تحت خلاء نصب شده کمتر کاهش داد.
5. بسته به طول لوله ساکشن کوتاه تر، محصول اوره زمان ماند کمتری در خود خط لوله دارد که منجر به تولید بیوره کمتر در طول پمپاژ می شود. کیفیت اوره تولیدی بالاتر می رود و برای کاربردهای موتورهای  دیزلی مانند ادبلو (DEF/AdBlue) مناسب است.
6. پمپ نوع V-AN قادر به کارکردن خشک بوده و خود تهویه می باشد. در حین کار پمپ می تواند هواگیری را بدون نیاز به خاموش کردن پمپ و توقف شفت انجام دهد. در حین کار پمپ حباب های گاز به خودی خود تخلیه می شود.
7. برای آب بندی پمپ در برابر کاربردهای تحت خلاء نیازی به آب بندی سخت و مکانیکی (به عنوان مثال سیل مکانیکی دوگانه) نیست. فقط درزگیرهای شفت ساده با طول عمر زیاد در پمپ نصب می شود که باعث کاهش هزینه های نگهداری پمپ می شود.

2. سطح محلول اوره را در محل های ذخیره مانند تانک محلول ذخیره اوره و تبخیر کننده ها و برج رکتیفایر و استریپر تا حد امکان پایین نگه دارید، یعنی قسمت MP/LP/تحت خلأ.
3. نسبت NH3/CO2 را کمی بالاتر نگه دارید.
4. برای فناوری Snamprogetti دمای استریپر اوره را در حدود 198-200 درجه سانتی گراد و در فناوری استمی کربن حدود 168 -172 درجه سانتی گراد را حفظ کنید.
5. برای کارخانه هایی که از برج پریل استفاده می کنند، خط انتقال مذاب اوره به برج پریل معمولاً با ژاکت بخار پوشانده می شود. در اینجا اوره مذاب هم زمان ماند و هم دما را توسط بخار کم فشار، دریافت می کند، می توان میزان بخار ژاکت را کمی کاهش داد.
6. دبی جریان بازیابی محلول گرد و غبار اوره را کاهش دهید.
7. ظرفیت تولید را تا حد امکان بالا نگه دارید
8. دما را در قسمت هایی که غلظت اوره بالاتر از 50 درصد می باشد تا حد امکان پایین تر نگه دارید.
9. خلاء تبخیر کننده مرحله اول را به حدود 0.35 یا 0.4 کاهش دهید و سعی کنید خلاء بیشتری را در مرحله دوم حفظ کنید تا محتوای آب در محصول نهایی تامین شود.

روش خالص سازی اوره

برای به دست آوردن اوره شیمیایی خالص با مخلوط بیوره کمتر از 0.05 درصد وزنی، از جذب انتخابی با استفاده از رزین های تبادل یونی استفاده می شود. گزینش پذیری فرآیند و ظرفیت جاذب ها بالا است، اما این روش بسیار گران است ( جاذب ها و بازسازی آنها ارزان نیستند). بنابراین، رزین های تبادل یونی برای خالص سازی اوره ای که برای استفاده به عنوان کود در نظر گرفته شده است، استفاده نمی شود.

استخراج بیوره از اوره با استفاده از حلال های آلی مانند کتون های آلیفاتیک امکان پذیر است ، اما واضح است که این یک راه حل مناسب برای این مشکل از نظر بودجه ای نیست.

نتیجه گیری

کودهای حاوی اوره لزوماً حاوی بیوره هستند. بنابراین اوره گرانول و پریل و همچنین UAN ناگزیر به بیوره آلوده می شوند. فن آوری های مدرن غلظت بیوره را در محصول نهایی تا 1.4 درصد وزنی، محدود می کند. اما در صورت نقض فناوری، محتوای این ماده می تواند چندین برابر از مقادیر مرزی فراتر رود. اعتقاد صنعت کود به لزوم محدود کردن غلظت بیوره در کود اوره تولیدی از دهه 1950 مورد پذیرش گسترده ای قرار گرفت. در آن زمان، مرگ نوک برگ (کلروز) محصولات مرکبات اسپری شده با محلول اوره برای اولین بار گزارش شد. تقریباً در همان زمان جوانه زنی ضعیف برخی از بذرهایی که با محلول های اوره در تماس بودند نیز گزارش شد.

خطر واقعی بیوره در هنگام محلول پاشی برگی خود را نشان می دهد. بیوره قادر به ماندگاری و تجمع در گیاهان است، تجمع بیوره می تواند غلظت سمی این ماده را تا حد زیادی افزایش دهد. اثر سمی بیوره را می توان با اثر سمی گیاهی یک علف کش یا پاسخ استرس به شرایط آب و هوایی نامطلوب اشتباه گرفت. به منظور جلوگیری از آسیب به گیاهان توسط بیوره در طول محلول پاشی برگی، دو روش وجود دارد: الف) استفاده از اوره و UAN را به طور کامل برای روش محلول پاشی برگ کنار بگذارید. ب) پس از تعیین آزمایشگاهی محتوای بیوره در دسته کود، از اوره یا UAN با محتوای بیورت پایین استفاده کنید.

بیوره وارد شده به خاک، مشروط به محدودیت های خاصی که برای برخی گیاهان بیان شد، مشکل دیگری ایجاد نمی کند. آسیب به نهال ها و گیاهان جوان هنگام کوددهی با اوره حاوی بیوره در حین کاشت یا چند روز قبل از آن امکان پذیر است. استفاده از کود در عمق بیش از 15 سانتی متر عملاً اثر سمی بیوره را بر روی نهال ها از بین می برد. مشخصات سختگیرانه کمتر برای بیوره در اوره منجر به کارخانه ای می شود که کارکرد و نگهداری آن ساده تر است و همچنین به سرمایه اولیه کمتری نیاز دارد. نتیجه هزینه کمتر به ازای هر تن محصول و مزیت رقابتی نسبت به تولید کننده اوره کم بیوره است. صنعت کود نیتروژن مدرن اوره ای تولید می کند که به طور قابل توجهی ایمن، سازگار و موثر برای افزایش رشد گیاه است. اوره دارای خواص زیادی است که آن را به رایج ترین کود نیتروژن دار در جهان تبدیل می کند. مشکلات سمیت بیوره به طور کلی نادر است، اما باید توجه ویژه ای به کود دهی محصولات حساس به بیوره شود.

منابع

• Phase equilibria in binary subsystems of urea–biuret–water system T. S. Babkina • A. V. Kuznetsov,RCCT2009 Special Chapter,  Akade´miai Kiado´, Budapest, Hungary 2010
• Biuret in Urea Fertilizers by R.L. Mikkelsen
• Biuret Formation in the Manufacture of Urea, P. J. C. KAASENBROOD,P. J. VAN DEN BERG and L. J. REVALLIER Central Laboratory of the Dutch State Mines, Geleen, The Netherlands
• BURET CONTROL IN UREA PROCESS,Lucien H. Cook, Port Washington, N.Y., assignor to Chemical Construction Corporation, New York, N.Y.,a corporation of Delaware Filed Nov. 14, 1962, Ser. No. 237,522
• Urea Product Quality,Author Mr. Prem Baboo Sr. Manager (Prod) National fertilizers Ltd. India
• Biuret, what to be afraid of ? Author: Alexander Goncharov Infoindustria – Your guide to the world of the agroindustry
• Validation for the Determination of Biuret in Water-Soluble, Urea-Based Commercial Inorganic Fertilizer Materials, Urea Solutions, and Sulfur-Coated Urea Products by Reversed-Phase Liquid Chromatography: Single-Laboratory Validation of an Extension of AOAC Official Method SM 2003.14 Michael M. Hojjatie and Dean Abrams Tessenderlo Kerley, Inc., Research and Development Department, 2045 N. Forbes Blvd, #106, Tucson, AZ 85745

[1] Biuret

[2] triuret

[3] actinomycetes

[4] micromycetes

[5] atrazine, simazine, terbutrine,prometrine

[6]  Rhizobium leguminosarum

[7] میکروفلور یافلور میکروبی یا “میکروبیوتا” (Microbiota) به مجموعه‌ای از باکتری‌ها، قارچ‌ها، آرکئاباکتری‌ها و آغازیانی گفته می‌شود که در بدن میزبان زندگی می‌کنند. باکتری‌ها بیشترین سهم را در فلور میکروبی بدن انسان دارند. ارتباط این میکروب‌ها با میزبان به شکل همزیستی است.

[8] s-triazines