اليوريا والصفات الفيزيائيه والكيميائيه

الصفات الفيزيائيةوالكيميائية لليوريا
اليوريا:-

هي مادة عديمة اللون والرائحة ومتبلورة في شكل ابري
محتوي النيتروجين بها 46.5%

عند تسخين اليوريا لدرجة حرارة ما بين 150oم – 170oم فإنهيحدث تفاعل بين جزيئات اليوريا ليتكون جزئ البيوريت والأمونيا·

يتم إنتاج حبيبات اليوريا (السماد) في شكل حبيبات كروية Granules ذات أقطار تتراوح ما بين 2مم – 4مم طبقاً للمواصفات الأتية:
1) محتويالبيوريت أقل من 1% بالوزن
2) محتويالرطوبة أقل من 0.5% بالوزن

3) محتويالنيتروجين حوالي46.5%
4) محتويالفورمالدهيد 0.55% بالوزن
تصنيع اليوريا (التفاعلاتالكيميائية)
يتم تصنيع اليوريا عن طريق تفاعل كيميائي يتم علي مرحلتين:

المرحلة الأولي CondensationReaction:-
يتم تفاعل التكثيف بين غازي الأمونيا وثاني أكسيد الكربونلتكوين كربامات الأمونيا Ammonium Carbamate وهو تفاعل طارد للحرارة Exothermic Reaction
2NH3 + CO2 NH2COONH4 + Heat
المرحلة الثانية Dehydration Reaction:-
يتم تفاعل الـ Dehydration وفيه يفقد جزئ الـ Carbamate جزئ ماء ليتحول إلي جزئ يوريا. وهذا التفاعل ماص للحرارة بمعنيأنه لكي يتم هذا التفاعل يحتاج إلي حرارة لتكوين جزئ اليوريا.
NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O Heat
تصنيف العمليات التي تحدث لإنتاج اليوريا بمصنع اليوريا
يمكن تقسيم العمليات التى تحدث فى مصنع اليوريالآنتاج اليوريا الى خمسة مراحل مختلفة وهى كالأتى:-
1- مرحلةالتخليق synthesisstage.
2- مرحلة التدوير والتفكيك

Recycle and decomposition.
3- مرحلة التبخير Evaporationstage.
4- مرحلة الأدمصاص والتحلل

desorption and Hydrolization stage.
5- مرحلةالبرغلة Granulationstage.
أولاً :- مرحلة التخليق SynthesisStage وفيها يتم التفاعل بينالأمونيا وثانى أكسيد الكربون تحت ضغط حوالى 145 بار لتكوين الكربامات داخل جهازمكثف الكربامات High Pressure CarbamateCondenser
وبعد ذلك يفقد جزءالكربامات جزئ ماء ويتحول الى يوريا داخل المفاعل Reactor وتتكون مرحلة التخليق من أربعة أجهزة تعمل تحتضغط عالى حوالى 145 بار.
1- مكثف الكربامات H.P.C.C
2- النازع H.P. Stripper
3- المفاعل Reactor
4- جهاز غسيل الأمونيا وثانى أكسيد الكربون H.P. Scrubber
1-مكثفالكربامات H.P.C.C
- وفيه يتم التفاعلالأول بين غازي الأمونيا وثانى أكسيد الكربون لتكوين كربامات الأمونيا (AmmoniumCarbamate)وهذا التفاعل تفاعل طارد للحرارة ولكى يتم التفاعل بموجب سحب الحرارة من التفاعل .ويتم سحب الحرارة عن طريق انتاج بخار منخفض حوالى 4 بار - الجهاز عبارة عن مبادلحرارى من نوع Heat Exchanger}Shell And Tube {
- يتمالتفاعل داخل المواسير ويتم انتاج البخار داخل الـ Shell Side
- التفاعلبين غارى الأمونيا وثانى أكسيد الكربون لا يتم بالصورة الكاملة حيث يجب ان نتركجزء من هذه الغازات لتذهب الى المفاعل فى هذه الصورة ليتم تفاعلها داخل المفاعل .
- تذهب الكربامات السائلة والغازية من المكثف H.P.C.C
2-المفاعل Reactor
- المفاعلعبارة عن جهاز رأسى أسطوانى الشكل يحتوى على عدد من الصوانى مثقبة Perforatedplates (11 صينية) لتسمحبمرور الغازات من خلال هذه الثقوب والسائل من خلال الجدار والصينية .
- تدخلالكربامات السائلة والغازية من أسفل المفاعل آتية من المكثف ذو الضغط العالى H.P.C.C ويبدأ تفاعل الكربامات الغازية أولا ً لأنتاج اليوريا
- تخرجاليوريا من المفاعل بتركيز حوالى 35 % ذاهبة الى النازع Stripper
- تذهبالغازات التى تتفاعل فى المفاعل بالأضافة الى الغازات الحاملة الى جهاز غسيلالأمونيا وثانى أكسيد الكربون H.P Scrubber 3- جهازغسيل الضغط العالى H.P Scrubber
- الغازاتالخارجة من المفاعل يتم عمل غسيل لها بواسطةمحلول كربامات مخفف قادم من مرحلةالتدوير وذلك لإمتصاص الأمونيا وثاني أكسيد الكربون.
4- جهاز النازع H.P Stripper:-
- تخرجاليوريا من المفاعل بتركيز حوالي 35% ذاهبة إلي أعلي جهاز النازع والباقي عبارة عنكربامات لذا يجب إستعادة الكربامات والأمونيا ودفعها مرة أخري إلي جهاز مكثفالكربامات مرة اخري وفي نفس الوقت يتم تركيز اليوريا من 35% إلي 57%
- تتمعملية النزع بواسطة مرور غاز ثاني أكسيد الكربون القادم من ضاغط ثاني أكسيدالكربون في إتجاه معاكس لمرور اليوريا والكربامات داخل المواسير.
- يتمتوجيه بخار ذو ضغط متوسط حوالي 20بار بالـ Shell Side لجهاز النازع اللازم لتكسير الكربامات ونزعها من محلول اليوريابواسطة غاز ثاني أكسيد الكربون.
- الغازاتالمفككة والمنزوعة من محلول اليوريا تخرج من أعلي جهاز النازع مع غاز ثاني أكسيدالكربون ذاهبة إلي جهاز المكثف H.P.C.C
- محلولاليوريا يخرج من أسفل النازع بعد أن زاد تركيزه إلي حوالي 57% ذاهب إلي مرحلةالتدوير ذات الضغط المنخفض حوالي 4باروذلك لإتمام عملية تركيز اليوريا.
ثانياً :- مرحلة التدوير RecirculationStage

بعد خروج محلول اليوريا من جهاز النا زع stripper بتركيز حوالي 57% يتم عمل تمدد للمحلول الخارج من ضغط140بار إلي ضغط 4بار عن طريق بلف تمدد إلي جهاز عمود التقويم RectifyingColumn ويتم رفع درجة حرارة محلول اليو ريا للتخلص من الامو نيا وثا ني اكسيد الكربون ورفع تركيزمحلول اليو ريا الي حوالي 72%
الغازات المنفصلة من المحلول تخرج من عمود التقو يم Rectifying Column الي جهازالمكثف ذو الضغط المنخفض L.P.C.C وذلك لتكثيفها الي كربامات امونيوم مخففة يتم دفعها الي مر حلةالضغط العالي عن طريق طلمبة الكرباماتثالثاً :- مرحلة التبخير EvaporationStage

فيمرحلة التبخير يتم تركيز محلول اليوريا من حوالي 72% إلي 96%علي مرحلتين.
تتم هذه المرحلة في جهاز المبخر المبدئي والمبخر الأخر Prevaporator,Evaporator وهو عبارة عن Shell& Tube حيث يمر محلول اليوريا من خلال المواسير والبخار المستخدم في عملية البخر بالـ ShellSide

تتمهذه العملية عند درجات حرارة 100oم ، 130oم بالمبخرالمبدئي والأخر علي الترتيب وتحت ضغط Vacuum حوالي 0.3بار مطلق وتتم عملية البخر تحت هذه الظروف لتقليل عمليةتحلل اليوريا وتكوين البيوريت.
رابعاً:- مرحلة الإدمصاص والتحلل Desorptionand Hydrolization Stage

تعتمدفكرة الادمصاص علي نزع غاز الأمونيا من ماء الأمونيا المخفف بتركيز حوالي 5%أمونيا عن طريق البخار ذو الضغط المنخفض حوالي 4بار وتتم هذه العملية في جهاز الـ Desorber الذي يتكون من عمودين منفصلين يحتوي العمود الأول علي 15صينيةمثقبة والعمود الثاني علي 22صينية مثقبة وبعد فصل غاز الأمونيا من ماء الأمونياتذهب إلي جهاز الـ Reflex Condenser لتكثيفها وإدخالها في عمليات التشغيل مرة أخري.
أما فكرة عمل الـ Hydrolyzer فهي نفس فكرة عمل المفاعل ولكنها عكسية حيث يتم فيه عملية تحلللليوريا بواسطة البخار ذو ضغط حوالي 24بار حيث تتحلل اليوريا إلي مكوناتها الأوليةالأمونيا وثاني أكسيد الكربون وتخرج هذه الغازات الخارجة منه إلي جهاز الـ ReflexCondenser للإستفادة منها مرة أخري.خامساً :- مرحلة البرغلة GranulationStage
يتم إنتاج سماد اليوريا بطريقة البرغلة عن طريق حقن محلول اليوريا السائلة بتركيزحوالي 96% يوريا إلي المبرغل Granulator

علي طبقة من السماد موجود بداخله يطلق عليها الـ Bed.
وتقوم العملية أساساً علي فكرة تعويم السماد بالهواء FluidizationAir
وتتلخص هذه الطريقة كما يلي:-
1- يتم أولاً تركيز محلول اليوريا عن طريقالمبخرات وتحويله من الصورة السائلة إلي صورة مصهور بتركيز حوالي 96%.
2- يتم الحقن لمصهور اليوريا علي طبقة من السمادالمسماه ب الـ Bed حيث يتم دفع المحلول مع هواء مضغوط يسمي بهواء الترذيذ AtomizationAir من خلال فونيات دقيقة Nozzles ليخرج منها محلول اليوريا في صورة Spray تتراكم علي حبيبات اليوريا الناعمةالمكونة لطبقة الـ Bed حيث يتم تكوين حبيبة اليوريا بالحجم المطلوب.
3- يتم إضافة مادة الـ U.F (UreaFormaldehyde

علي مصهور اليوريا وذلك قبل رشه وهذه المادة تساعد في عمليةالبرغلة وتعطي السماد صفة عدم التحجر.
4- بعد خروج سماد اليوريا عن طريق مبردين المبردالأول والأخير حتي وصولها إلي درجة حرارة حوالي 45oم ومنهاإلي وحدة التخزين والتعبئ