آمونیاک از جمله فرآورده های پتروشیمایی مهم و پرکاربرد، دومین ماده سنتزی با فرمول شیمیایی NH3 است که در طبیعت از تجزیه مواد آلی ازت دار به وجود می آید. بیشترین میزان مصرف آمونیاک در تولید کود (اوره، سولفات آمونیوم، فسفات‌های آمونیوم) است. در واحد تولید آمونیاک جهت آماده سازی گاز برای آخرین راکتور که وظیفه تولید آمونیاک را برعهده دارد، از 8 کاتالیست استفاده میشود. به راکتور آخر سنتز آمونیاک گفته میشود. شرکت اسمارت کاتالیست که سابق بر این تولید کاتالیست اسید سولفوریک را در کارنامه خود داشته، اکنون جز شرکت هایی است که با تکیه بر نیروی متخصص داخلی گام مهمی در کسب و پیاده سازی دانش فنی تولید کاتالیست سنتز آمونیاک برداشته و توانسته تمامی کاتالیست های بکار رفته در واحد آمونیاک را  تولید و بومی سازی کند. سابق بر این واحدهای تولید آمونیاک در کشور از کاتالیست های تولید شده توسط شرکت های خارجی استفاده میکردند، اما اکنون با وجود تولید داخل دیگر نیازی به تهیه کاتالیست سنتز از خارج از کشور نیست.

تولید کاتالیست آمونیاک برای اولین بار در کشور توسط اسمارت کاتالیست

به طور معمول از کاتالیست آهن بر پایه مگنتیت حاوی ارتقادهنده ها که به دو گونه ساختاری (مانند اکسید آلومینیوم،اکسید کلسیم) و الکترونی (اکسید پتاسیم) هستند، استفاده میشود زیرا فاز فعال و مناسب تری برای سنتز آمونیاک دارد. هدف اصلی از افزودن ارتقادهنده ها در جریان واکنش بهبود فعالیت کاتالیستی، مقاومت بیشتر حرارتی، کمک به بهبود جریانات سم زدایی و افزایش طول عمر مفید کاتالیستها است. به دلیل اینکه فعالیت کاتالیست آهن بر پایه مگنتیت فقط 2 الی 3 درصد افزایش دارد و این موضوع کمی روند فعالیت را سخت میکند، بعضی از واحدهای تولید به سمت کاتالیستهای غیرآهنی روی آوردند که جایگزین مناسبی برای مگنتیت بود.

Magnetite type catalyst description

SmartAM-Lord SmartAM Catalyst Type
Irregular granules Irregular granules Particle shape
Black Black Appearance
60 liter Steel drums 60 liter Steel drums Delivery Form
1.5-3, 3-6 ,6-12 1.5-3, 3-6 ,6-12 Particle size, mm
15 Surface Area, m2/g
2.1 – 2.4 2.6 – 3.0 Bulk Density, kg/l
< 4.0 < 2.5 Attrition Loss, %

Method: ASTM D-4058

Chemical Composition (Nominal, wt. %)

94 ± 2 Fe, Fe Oxides
94 ± 2 Fe Oxides
8 ± 2 6 ± 2 Al2O3, CaO, K2O, SiO2

در سال 1986 با بررسی های انجام شده روی کاتالیست آهن با پیش ماده ووستیت به این نتیجه رسیدند که با توجه به فعالیت بیشتر این کاتالیست در جریان واکنش ها و سرعت احیای بالای آن میتوان از آن برای سنتز آمونیاک استفاده کرد. ابتدا تولید آن با نام تجاری A301 آغاز شد که به علت عدم پایداری در فعالیت، محققان ناچار به بهبود فرمولاسیون آن شدند. کاتالیست آهن ووستیت، بیشترین فعالیت را در بین انواع کاتالیست آهن مذاب برای فرآیند سنتز آمونیاک دارد. مهم‌ترین ارتقا دهنده ‌های کاتالیست‌های آهنی، شامل Al2O3، K2O، CaO و … هستند.

Wustite type catalyst description

SmartAW-Lord SmartAW Catalyst Type
Granules Granules Particle shape
Black Black Appearance
100 liter Steel drums 100 liter Steel drums Delivery Form
1.5-3, 3-6 ,6-12 1.5-3, 3-6 ,6-12 Particle size, mm
2.4 – 2.6 2.8 – 3.2 Bulk Density, kg/l

Wustite type catalyst Composition (wt %)

83 Min Fe, Fe Oxides
69 Min Fe Oxides
8 ± 2 6 ± 2 Al2O3, CaO, K2O, SiO2

خواص کاتالیست سنتز آمونیاک تولید شده در شرکت اسمارت کاتالیست

  • فعالیت بالا
  • طول عمر بالا
  • مقاوم در برابر سایش
  • استحکام مکانیکی بالا
  • حساسیت حداقلی به سموم کاتالیستی
کاتالیست سنتز آمونیاک

خدمات اسمارت کاتالیست در زمینه تولید کاتالیست سنتز آمونیاک

  • تولید کاتالیست سنتز آمونیاک بر پایه مگنتیت و ووستیت در مقیاس های صنعتی
  • انجام کلیه تست ها و آزمایشات مربوطه
  • انجام تست های راکتوری
  • تعیین دقیق میزان فعالیت کاتالیست های سنتز آمونیاک
  • ارائه مشاوره به واحدهای آمونیاک در راستای انتخاب و یا تعویض کاتالیست مناسب با شرایط کاری آنها
  • به روز کردن واحدهای قدیمی آمونیاک از طریق انجام روش های اصلاحی (کاتالیست، راکتور و چرخه سنتز)

شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی بالاترین مرجع در زمینه تست و توسعه و خلق دانش فنی انواع کاتالیست های پتروشیمی در ایران میباشد. کاتالیست آمونیاک تولیدی این شرکت توسط شرکت پژوهش فناوری خلق شده و با همکاری این مجموعه توسعه و تجاری سازی شده است. تولیدات کاتالیست سنتز آمونیاک اسمارت کاتالیست با همکاری تیم متخصص شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی مورد بررسی قرار گرفته و پس از تاییدیه مشخصات فیزیکی، شیمیایی و راکتوری به پتروشیمی های مربوطه ارسال خواهد شد. نمونه های کاتالیست سنتز آمونیاک تولید شده در اسمارت کاتالیست در پی آزمایشات راکتوری متعدد در دمای بالای 1600 C° تولید و با تعیین مشخصات فیزیکی آنها با اطمینان میگوییم که این نمونه ها قابل رقابت با نمونه های خارجی میباشند. کاتالیست سنتز آمونیاک تولید شده در اسمارت کاتالیست شامل 4 نوع کاتالیست‌ آمونیاک مگنتیت، مگنتیت احیا شده، ووستیت و ووستیت احیا شده میباشد.

کاتالیست سنتز آمونیاک

نخستین کاتالیست سنتز آمونیاک در سال 1909 کشف شد و بیش از 100 سال است که از آن در صنایع مختلف استفاده میشود. در جریان واکنش سنتز آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن چند مرحله وجود دارد که سخت ترین آنها مرحله تفکیک N2 است، زیرا انرژی زیادی در این پیوند وجود دارد. کاتالیست سنتز آمونیاک در این مرحله تاثیر مستقیم دارد.

نقش این کاتالیست به میزانی پررنگ است که به آن قلب واحدهای آمونیاک نیز گفته میشود. هم چنین کاتالیست سنتز روی فشار و دمای عملیات، درصد خلوص گاز مصرفی، میزان تولید آمونیاک و انرژی لازم برای تولید گاز سنتز تاثیر مستقیم میگذارد، به همین دلیل عملکرد آن منجر به اقتصادی بودن کل روند تولید میشود.

کاتالیست های مصرفی در واحد تولید صنعتی آمونیاک

افزایش فعالیت و واکنش های کاتالیستی در دماهای پایین رویکرد مناسبی در ارتقا نرخ تبدیل دارد. در نتیجه توسعه کاتالیست های فعال در دماهای پایین در این حوزه بسیار حیاتی است. در واحدهای آمونیاک از 8 نوع کاتالیست استفاده میشود که میتوان آنها را در دو بخش مجزا تقسیم کرد.

  • کاتالیست حفاظتی: شامل کاتالیست هیدروژناسیون کبالت، اکسید روی، متاناسیون و شیفت دمای بالا
  • کاتالیست اقتصادی: شامل کاتالیست های ریفورمینگ اولیه و ثانویه، شیفت دما پایین و سنتز آمونیاک

کاتالیست های اقتصادی تعیین کننده میزان درصد بازدهی بوده و تاثیر مستقیمی بر سود اقتصادی در جریانات تولید دارند.

انواع کاتالیست آهنی و غیرآهنی سنتز آمونیاک:

کاتالیست های بر پایه آهن شامل:

  • کاتالیست آهن حاوی کبالت
  • کاتالیست آهن بر پایه مگنتیت
  • کاتالیست آهن بر پایه ووستیت (Wustite) بیشترین فعالیت را در بین انواع کاتالیست آهن برای سنتز آمونیاک دارد.

کاتالیست های غیرآهنی شامل:

  • کاتالیست‌های بر پایه روتنیم (کربن گرافیتی)
  • کاتالیست نیترید کبالت‌ مولیبدن
کانورتور در فرآیند سنتز آمونیاک

تولید آمونیاک به روش Habber-Bosch

روش سنتز مستقیم آمونیاک از نیتروژن هوا و هیدروژن حاصل از گاز طبیعی (متان) دو عنصر سازنده آمونیاک به دست این دو دانشمند ساخته و به روش Habber-Bosch (هابر-بوش) نامیده شده است. در فرآیند هابر از کاتالیزور استفاده می شود، به این دلیل که کاتالیزورها در واکنش‌های برگشت پذیر علاوه بر اینکه غلظت تعادل مواد واکنش دهنده را تغییر نمی‌دهند زمان لازم برای رسیدن به تعادل را نیز کاهش می دهند. آهن یک کاتالیزور ارزان قیمت است که در فرآیند هابر استفاده می شود و بازدهی قابل قبولی دارد.

با وجود پیشرفت هایی که در حوزه تولید این ماده به دست آمده اما در حال حاضر هم چنان برای تولید آمونیاک از این روش قدیمی استفاده میشود. میزان انرژی مصرفی برای تولید آمونیاک در سایر روش ها بیش از اندازه بالا بود اما در روش هابر و بوش شاهد کاهش این میزان انرژی از 700 گیگاژول به 28 گیگاژول هستیم به همین دلیل تمام واحدهای آمونیاک در دنیا بر اساس این روش کار میکنند. لازم به ذکر است که کاهش میزان انرژی، ناشی از بهینه سازی بخش های مختلف تولید آمونیاک، استفاده از کاتالیست های فعال و تغییر در نوع فرآیند می باشد.

در این روش ابتدا گاز هیدروژن و نیتروژن در دمای 450 درجه سلسیوس و فشار 200 اتمسفر باهم واکنش میدهند. سپس مخلوط واکنش را باید سرد کرد تا بتوان آمونیاک مایع استخراج کرد. مشکلی که وجود دارد این است که به ازای هرباری که گازها عبور میکنند، فقط 10 تا 20% آمونیاک لازم تولید میشود. اما به وسیله قرار دادن یک سیکل گردشی در جریان فرآیند، میتوان گازهای برگشتی را مجددا به راکتور واکنش بازگرداند که در این حالت آمونیاک تا 97% تولید میشود.

مجله علمی ScienceDirect در رابطه با این روش فوق العاده پرکاربرد معتقد است اکتشافات بی سابقه هابر نه تنها پایه و اساس فرآیند سنتز آمونیاک است بلکه کل علم مهندسی شیمی را نیز تحت اشعاع قرار داده است.

Haber’s unprecedented discoveries established the basis for not only ammonia synthesis but also for the entire chemical engineering science.

[/vc_row_inner]

موارد استفاده از آمونیاک

بیش از نیمی از تولید جهانی آمونیاک برای تولید کودهای شیمیایی به کار میرود. اما آمونیاک در بخش های زیر نیز کاربرد دارد.

  • بخش های صنعتی
  • کارخانه های یخ سازی
  • تولید سولفات، فسفات آمونیوم، اسید نیتریک و اوره
  • ترکیبات نیتروژن‌ دار
  • الیاف سنتزی
  • نیترو پارافین
  • پلاستیک و فیبر
  • داروسازی برای ساخت سولفونامید و ویتامین های B
  • کاغذ
  • معدنکاری و متالورژی جهت استخراج روی و نیکل
  • پاک کنندگی

شرکت های مطرح تولید سنتز آمونیاک

فرآیند سنتز آمونیاک برای اولین بار در دنیا توسط شرکت باسف BASF گسترش داده شد. به مرور زمان این تکنولوژی فراگیر شد. در حال حاضر شرکت های مطرحی در دنیا از این فرآیند استفاده میکنند که از جمله آنها میتوان به شرکت های Kellogg، Haldor Topsoe، Cassale و … اشاره کرد.

گاز طبیعی (متان) ماده اصلی در واحد آمونیاک است. در کشور ما ایران نیز با وجود منابع غنی گاز در حال حاضر تولید سالانه بیش از 4 میلیون تن برآورد شده است. فرآیند تولید آمونیاک از لحاظ صرفه اقتصادی به کاتالیست سنتز آمونیاک بستگی دارد. در اغلب واحدهای تولید آمونیاک در ایران برای افزایش بازده، راکتور سنتز آمونیاک را تغییر داده که در طی آن جریان گاز ورودی از حالت محوری به شعاعی و یا تقاطعی تغییر میکند و به نرخ تبدیل 15 درصدی میرسند، هم چنین برای این منظور باید نسل جدید کاتالیست های غیرآهنی را بکار برد. بکارگیری کاتاليست های غير آهنی در سنتز آمونياک عامل اصلی کاهش فشار از 130 به Bar90 میباشد.

در حال حاضر شرکت های حاضر در این حوزه در دنیا از کاتالیست‌ های بر پایه مگنتیت، ووستیت و روتنیم برای سنتز آمونیاک استفاده میکنند.

مقایسه کاتالیست های آهنی و غیرآهنی

مزایای کاتالیست ووستیت نسبت به مگنتیت کاتالیست روتنیم
فعالیت بالا
فعال شدن در دمای پایین
احیا با سرعت بالاتر
مقاوم در برابر حرارت
بازگشت به حالت اولیه در صورت مسموم شدن با ترکیبات اکسیژن دار
استحکام مکانیکی بالا
کاهش مصرف انرژی و هزینه ساخت
کاهش میزان مصرف آب و هیدروژن


مزایا:
بهینه سازی دما و فشار شرایط عملیاتی
افزایش درصد تبدیل
معایب:
پایه کربنی (در عملیات سنتز آمونیاک، کربن متانیزه میشود)
گران بودن نسب به کاتالیست های آهنی

سوالات متداول

به فرآیندی که طی آن آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن بر روی یک کاتالیزور (معمولاً آهن) تشکیل می شود، فرآیند سنتز آمونیاک گفته میشود.

در فرآیند شیمیایی موسوم به روش هابر-بوش، از مگنتیت به عنوان منبع آهن در کاتالیزورها استفاده می گردد زیرا سطح بالایی دارد و باعث افزایش واکنش بین نیتروژن و هیدروژن برای ایجاد آمونیاک میشود. این روش که برای اولین بار توسط برندگان جایزه نوبل Haber و Bosch طراحی شد، امروزه بیشترین استفاده را برای تولید آمونیاک در مقیاس بزرگ دارد.

ابتدا برای تولید آمونیاک و تبدیل گازهای هیدروژن و نیتروژن در راکتور سنتز آمونیاک نیاز به احیا شدن کاتالیست است که این شرایط بین 4 تا 7 روز به طول می انجامد. برای جلوگیری از مشکلات محیط زیستی، هزینه های بالای فرآیند و اتلاف انرژی معمولا در بستر اول (در بعضی از واحدها در کل بسترها) از کاتالیست های احیا شده استفاده میکنند که این عمل باعث تسریع در روند تولید میشود.

امکان انجام فرآیند احیا کردن کاتالیست سنتز آمونیاک در کارخانه تولید کاتالیست وجود دارد اما این فرآیند هزینه بر بوده و شامل چندین مرحله احیا و پسیویشن (passivation) میباشد. در ضمن میتوان به جای لایه مگنتیت احیا شده از کاتالیست ووستیت در بستر اول استفاده کرد ولی نیاز به بررسی توسط تیم های فرآیند اسمارت کاتالیست میباشد.

با توجه به اینکه کاتالیست وستیت تولید بالاتری در شرایط یکسان نسبت به کاتالیست مگنتیت دارد در نتیجه دماهای خروجی از بسترها بالاتر بوده و نیاز به طراحی بستر کاتالیستی و تغییراتی در راکتور و دِبی جریان ها و فشار راکتور نیاز میباشد.

راه حل دیگر اینکه راکتور را در فشار عملیاتی پایین تر نسبت به کاتالیست مگنتیت قرار دهیم و تغییراتی در دبی جریان ها با توجه به شرایط و نوع راکتور انجام شود در نتیجه پایین آمدن فشار باعث کاهش شدید هزینه های انرژی و شرایط عملیاتی میشود.

به طور معمول عمر این کاتالیست ها بین 15 تا 20 سال است.

گاز آمونیاک قابل اشتعال بوده به همین دلیل از قرار دادن آن در مجاورت مواد نفتی و آتش زا خودداری کنید. هم چنین تماس با آمونیاک مایع باعث سوختگی پوست میشود. در اثر بروز حادثه حتما محل تماس را با آب و صابون شستشو دهید.

جهت سفارش محصول فرم زیر را پر کنید؛ کارشناسان اسمارت کاتالیست به زودی با شما تماس خواهند گرفت.

جهت سفارش محصول فرم زیر را پر کنید؛ کارشناسان اسمارت کاتالیست به زودی با شما تماس خواهند گرفت.

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید

سایر محصولات

23 دیدگاه. ارسال دیدگاه جدید

  • ممنون از سایت خوبی که دارید

    پاسخ
  • اطلاعات کامل و کافی در مورد کاتالیست امونیاک
    تشکر از اصلاعاتتون در مورد فرایند و کاتالیست امونیاک

    پاسخ
  • امیر فلاحی
    2021-04-24 11:48 ب.ظ

    با توجه به اینکه طول عمر کاتالیست های آهن در سنتز آمونیاک نرخ تبدیل پایین تری دارند شما پیشنهاد نمیکنید که از کاتالیست های غیر آهنی در بخش سنتز آمونیاک استفاده شود؟

    پاسخ
    • smartcatalyst
      2021-07-03 5:54 ب.ظ

      درود جناب فلاحی
      کاتالیست های آهن دارای قیمت کمتر، طول عمر بیشتر و همچنین امکان عملیات در رنج دمایی بالا میباشند به این خاطر نسبت به کاتالیست غیر آهنی برتری دارند.
      البته ناگفته نماند که بعضی از پتروشیمی ها در اروپا از تکنولوژی کاتالیست های غیر آهنی استفاده میکنند و در حال کار هستند ولی نیازمند تکنولوژی و سرمایه اولیه بالاتری میباشد.

      پاسخ
  • من هنوز باور نمی کنم کاتالیست آمونیاک تولید کرده باشید ولی اگر تست صنعتی جواب بده شما نابغه هستید قطعا.

    پاسخ
  • محمدزاده
    2021-06-23 11:56 ق.ظ

    یعنی شرکت اسمارت کاتالیست تو ایران میخواد برای اولین بار کاتالیست آمونیاک تولید کنه …؟؟!!!!!

    پاسخ
    • smartcatalyst
      2021-06-23 1:58 ب.ظ

      بله جناب محمدزاده عزیز و همراهی شما عزیزان در این مسیر باعث سربلندی ماست.

      پاسخ
  • رضا گماسایی
    2021-07-20 11:12 ق.ظ

    بابا دمتون گرم هم کاتالیست آمونیاک تولید کردن هم کاتالیست استایرن ….. گازشو گرفتین دارین میرین جلو یه تنه

    پاسخ
    • smartcatalyst
      2021-07-25 11:36 ق.ظ

      ممنون دوست عزیر
      همه ما برای سربلندی کشور عزیزمون تلاش میکنیم

      پاسخ
  • اسماعیل محبی
    2021-07-25 12:25 ب.ظ

    تولید محصولات خارجی توسط شرکت های داخلی دور از ذهن نیست چون در واقعیت ایرانی ها توانایی انجام اینکارو دارند
    خبر تولید کاتالیست سنتز آمونیاک توسط اسمارت کاتالیست رو در اینترنت خوندم و وقتی به سایتتون مراجعه کردم دیدم که حقیقت داره
    براتون آرزوی موفقیت میکنم

    پاسخ
  • الان چین رتبه اول تولید آمونیاک تو دنیا رو داره

    پاسخ
  • سلام این مقاله برای چه تاریخی هستش؟ 1400؟

    پاسخ
    • smartcatalyst
      2021-12-19 11:54 ق.ظ

      علی عزیز انتشار اولیه این صفحه برای دی ماه 1399 بوده ولی ماهانه محتوای جدیدی در قالب اطلاعات تکمیلی در این صفحه قرار میگیره.
      سوالی دارید در خدمتتون هستیم

      پاسخ
  • محمدعلی حمزه ای
    2022-02-02 1:09 ب.ظ

    دمتونننننننننننننننننن گرم واقعن کاتالیست امونیاک رو ساختین

    پاسخ
    • smartcatalyst
      2022-02-05 12:47 ب.ظ

      درود بر شما
      بله کاتالیست آمونیاک برای اولین باره که در کشور تولید میشه و این افتخار بزرگ نصیب مهندسین اسمارت کاتالیست شده است.

      پاسخ
  • جالبه من در شهرستان زندگی میکنم و چند ساله انواع کاتالیست ها رو دارم توی خونه تولید و تست میکنم از ابعاد تولید کاتالیست ها تا الان مطلع نبودم . اگر شرکت شما مایل باشه چند نمونه از تولیداتم رو بفرستم تست بگیرید .البته شکل بازاری نداره فقط فرموله کردم و بصورت کلوخه ای تولید میکنم.h2s .co2.nh3

    پاسخ
  • سلام وقت بخیر . یک سوال داشتم؟
    برای ساخت رنگدانه قرمز که مواد اولیه آن کلریدآهن3، خاک رس و آب مقطر بود . بااضافه کردن آمونیاک (25%) رنگدانه ما رنگ قهوه ای را بخود گرفت لطفا میشه بگوید دلیل اش چی بوده؟

    پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید