🖍 جمع آوری و ترجمه : جناب مهندس ایمان کریمی
📉 شرکت :پتروشیمی شیراز
📆 بیست چهارم فروردین 1398
در واحدهاي توليد اوره به روش‌هاي گرانولسازي يا پريل، جهت بهبود مقاومت مكانيكي و نيز به عنوان عامل جلوگيري كننده از تشكيل كيك يا كلوخه، از فرمالدهيد استفاده مي‌شود.
در واحدهاي توليد اوره به روش گرانولسازي، فرمالدهيد نقش كمك‌رسان به عمليات گرانولسازي را ايفا مي‌نمايد. اين ماده موجبات كاهش توليد گرد و غبار در زمان اسپري شدن اوره مذاب در محوطه دستگاه گرانول‌ساز را فراهم مي كند.
عموماً فرمالدهيد توسط محلول فرمالين يا UF به اوره مذاب اضافه مي‌شود كه انتخاب محلول ياد شده صرفاً به راحتي دسترسي و فراهم بودن آن بستگي دارد. در مواردي هم ممكن است از پارا فرمالدهيد يا حتي هگزامتيلن تترامين استفاده شده باشد.
محلول UF (عموماً UF 80 يا UF 85) حاوي %60-57 فرمالدهيد و %24-23 اوره بوده و مابقي محلول از آب تشكيل شده است. اين مقدار كم آب نقش مهمي در راحتي نقل و انتقال UF داشته و اين مزيت را دارا مي‌باشد كه به محض اضافه نمودن به محلول اوره مذاب تغييراتي سريع و شديد مي‌نمايد. PH محلول UF عملاً خنثي مي‌باشد (PH 6-7) و اين محلول را مي‌توان بدون لحاظ نمودن تمهيدات خاصي براي مدت طولاني ذخيره‌سازي نمود. فرمالدهيد در محلول اوره بصورت مخلوط مونو، دي، و تري متيلول اوره وجود دارد.
فرمالين داستان متفاوتي دارد. غلظت فرمالدهيد در فرمالين فقط %42-37 بوده و مابقي را آب به همراه كمي متانول تشكيل مي‌دهد. گاز فرمالدهيد به راحتي در آب حل نمي‌شود اما عملاً با آب واكنش داده و متيلن گليكول تشكيل مي‌دهد.متيلن گليكول، پليمريزه شده، آب از دست داده و پلي متيلن گليكول را توليد مي‌نمايد (در برخي درجات پليمريزاسيون پارا فرمالدهيد هم ناميده مي‌شود).
درجه پليمريزاسيون به وسيله غلظت فرمالدهيد و دماي واكنش تعيين مي‌شود. در زمان نگهداري محلول، واكنش پليمريزاسيون را مي‌توان با افزايش دما و يا اضافه نمودن مقداري متانول متوقف نمود. اگر از متانول استفاده شود، متانول در جريان پروسه پريل يا گرانولسازي تبخير شده و استك‌ها خارج مي‌گردد. پليمرها مجدداً هيدراته شده و فرمالدهيد آزاد توليد مي‌نمايند كه مي‌تواند با آمين‌ها (مثلاً اوره) واكنش دهند. واكنش هيدراته شدن پليمرها را مي‌توان يك واكنش كاتاليزوري فرض نمود كه كاتاليزور آن PH و دماي بالا مي‌باشد.
در زماني‌كه PH تثبيت نشده باشد، فرمالين حاوي مقداري اسيد آزاد مي‌باشد (PH 3-3.5). تشكيل اين اسيد به دليل واكنش كانيزارو1(Cannizzaro) بوده، در حالتي‌كه دو مولكول فرمالدهيد به يك مولكول فورميك اسيد و يك مولكول متانول تبديل مي‌شود. در فرآيندهايي كه از فرمالين استفاده مي‌نمايند، مقدار زياد آب بايستي مورد توجه باشد تا در بخش تغليظ به خلوص مورد نظر اوره مذاب رسيده شود.
در فرآيندهايي كه فرمالدهيد به مسير اوره مذاب اضافه مي‌شود، واكنش شيميايي بين اوره و فرمالدهيد در دو مرحله صورت مي‌پذيرد.
مرحله 1-
تشكيل متيلول: يك مولكول فرمالدهيد با يه مولكول اوره واكنش مي‌دهد.
اين واكنش نسبتاً سريع مي‌باشد. به ياد داشته باشيد كه در حالت فرمالين، مولكول پلي‌متيلن گليكول بايستي فرمالدهيد آزاد را براي واكنش با مولكول اوره، تقسيم نمايد. در حالت تزريق محلول UF ، مولكول‌هاي دي و تري متيلول اوره مقادير اضافي فرمالدهيد را براي تبديل به مونو متيلول اوره تقسيم مي‌نمايد. در هر دو حالت دماي بالاتر اوره مذاب به واكنش سرعت مي‌بخشد.
مرحله 2-
تشكيل متيلن دي اوره (MDU): واكنش ميعان(condensation) يك مولكول مونو متيلول اوره با يك مولكول اوره ديگر و توليد يك مولكول آب.
اين واكنش به تناسب واكنشي كندتر مي‌باشد.
هر دو واكنش نسبت به دما و PH حساس مي‌باشند. توليد متيلول نياز به PH بالا و توليد متيلن PH پايين‌تر مي‌خواهد. PH بالا و پايين كاملاً نسبي است. مثلاً در صنايع توليد چسب اوره فرمالدهيد (جائي‌كه نسبت مولي بسيار بالاتر از توليد اوره كشاورزي است) PH بالا يعني 5/6- 2/6 و PH پايين يعني 7/5- 5/5 .
خصوصاً در گرانولاسيون اوره، توازن مناسب بين توليد متيلول و متيلن در محصول نهايي از اهميت به سزايي برخوردار است. بعضي اوقات ممكن است به دليل حساسيت هر دو واكنش به PH و نيز بر هم خوردن زمان اقامت مناسب فرمالدهيد در جريان اوره مذاب، توازن بين متيلول و متيلن دچار نوسان شود.
متيلول اوره يك آنتي‌كيك معمول براي اوره مي‌باشد به همين جهت از محلول UFC براي پوشش محصول اوره نهايي به عنوان يك عامل آنتي‌كيك استفاده مي‌شود.
در چين، به دليل وجود مشكلات در تهيه محلول UF، كليه واحدهاي توليد اوره از فرمالين استفاده مي‌نمايند. تعدادي از واحدهاي گرانولاسيون اوره در چين، امكان تبديل فرمالين به محلول رقيق UF را دارند. اولين دليل اين تبديل بسيار واضح است ولي دليل ديگري نيز در اين فرآيند مستتر است كه آن تبديل همه فرمالدهيد موجود در فرمالين به متيلول دي‌اوره مي‌باشد.
فرايند گرانولسازي به صورت كامل و نرمال انجام مي‌شود ولي محصول نهايي به شدت قابليت كيك شدن دارد حتي با غلظت بسيار پايين رطوبت. اين مشكل با اضافه نمودن محلول UF و تشكيل متيلول اوره قابل حل مي‌باشد.
از طرف ديگر، زمان اقامت بسيار كم فرمالدهيد (زمان كم براي توليد MDU) در مسير اوره مذاب موجب توليد گرد و غبار فراوان در دستگاه گرانول‌ساز مي‌گردد در حالي‌كه رفتار كيك‌پذيري محصول نهايي در حالت نرمال خود باقي خواهد ماند. اضافه نمودن زمان اقامت اين مشكل را برطرف خواهد ساخت.
توضيحات:
1-واكنش كانيزارو: از معدود واكنش هاي ساده شيمي آلي است كه در آن تبادل هيدريد انجام مي شود. براي اجراي اين واكنش كافي است فرمالدهيد را در محيط شديدا” بازي رها كنيم. در مرحله اساسي اين واكنش، هيدريد از باز مزدوج بازمزدوج دي ال دوقلوي فرمالدهيد به فرمالدهيد منتقل مي شود. محصولات واكنش هر دو تك كربني هستند و در يكي درجه ي اكسايش كربن2- و در ديگري 2+ است.
از همکاران خود دعوت کنید تا در وبسایت ما عضو شده و از طریق ایمیل Ammoniaurea.ir@gmail.com و یا از صفحه اصلی سایت و گزینه ارسال مقالات، مقالات خود را برای ما بفرستید تا در این سایت به نام خودتان متنشر شود.
