تحول انقلابي توليد اسيد فسفريك و در پي آن كودهاي فسفاته نتيجه پژوهش دو ايراني است
اسيدفسفريك اعلا ساخت ايران
|
|
|
|
اسيد سولفوريك كه در فرايند ساخت اسيدفسفريك استفاده مي شود، بسيار اكسيد كننده است. در اغلب سنگ هاي فسفاته مواد آلي وجود دارد و چون مدت واكنش زياد است، مواد آلي موجود در سنگ به زغال تبديل مي شوند و يك مقدار از رنگ سياه اين اسيد به اين دليل است. اما در فرايند ابداعي، چون فعل و انفعال در صدم ثانيه انجام مي شود، چنين اتفاقي رخ نمي دهد
در سال بيش از يك ميليون تن كود فسفاته در كشور مصرف مي شود كه با اين روش، وابستگي به واردات خيلي كمتر مي شود
گروه دانش و فن آوري ـ هما كبيري: با رشد روزافزون جمعيت جهان و محدوديت زمين هاي كشاورزي، ميزان بهره وري و راندمان توليد محصول از خاك به ازاي هر واحد، ضرورتا بايد افزوده شود تا بتواند پاسخگوي رشد فزاينده جمعيت باشد. امروزه اين كار ديگر با كودهاي حيواني انجام نمي شود. چرا كه كودهاي حيواني تنها فيزيك خاك را تغيير مي دهند و خاك را براي رشد آماده مي كنند، اما از نظر مواد مغذي براي گياه بسيار فقير هستند. براي بالا بردن بهره وري خاك، استفاده از كودهاي شيميايي ضرورت شناخته شده اي است. كودهاي شيميايي كه به NPK معروف اند، شامل سه عامل ازت، فسفر و پتاس هستند. ازت 80 درصد حجم اتمسفر زمين را فراگرفته است و به سادگي در دسترس انسان است. عنصر پتاس در شوره زارها به مقدار فراوان موجود است. اما عنصر سوم يعني فسفر از نظر ذخاير فقط در مكان هاي خاصي وجود دارد كه با استفاده فزاينده از آن، رفته رفته رو به اتمام مي رود. شايد بتوان گفت نقش فسفر به لحاظ استراتژيكي همانند نفت است. كشورهاي شمال آفريقا، مراكش، موريتاني و اردن سنگ فسفات فراواني دارند كه مرتبا در حال مصرف است. البته مقدار كمي از اين نوار معادن فسفات به فلوريداي آمريكا هم مي رسد. اين ها سنگ هايي با پايه رسوبي هستند كه فعاليت شيميايي خوبي دارند. اما برخلاف اين سنگ ها در مكان هاي ديگري از جهان، معادني وجود دارند كه فسفات موجود در آن ها سخت و غيرقابل استفاده است. اين سنگ ها ريشه آتشفشاني دارند و تمايل به واكنش شيميايي در آن ها بسيار كم است و به سختي به اسيدفسفريك تبديل مي شوند. با توجه به اين كه مصرف كودهاي NPK با در نظر گرفتن رشد جمعيت در حال افزايش مداوم است، تركيبات رسوبي فسفر به شدت در حال كاهش بوده و بايد به دنبال روشي براي استفاده از سنگ هايي بود كه فسفاتي با عيار كمتر دارند و يا سخت تر واكنش مي دهند.(Hard Rock)
مهندس احمد مسعودي و مهندس صمدي براي اين منظور دست به ابداع روش جديدي در فرايند توليد اسيد فسفريك زده اند كه از آن با تحول انقلابي در اين صنعت ياد مي كنند. اين طرح در مقياس صنعتي در ايران به اجرا درآمده و طبق برنامه در ارديبهشت ماه سال آينده در كنفرانس بين المللي معتبري كه شركت هاي شناخته شده در عرصه فسفات جهان در آن شركت دارند عرضه خواهد شد و اين تكنولوژي با نام ايران به كشورهاي ديگر دنيا ارائه خواهد گرديد. همچنين كار ثبت اين تكنولوژي جديد در آمريكا و نيز ايران آغاز شده است.
مگر فسفر چقدر اهميت دارد؟
مصرف اصلي فسفر در اسيد فسفريك، در توليد كودهاي فسفاته است. همچنين فسفر به عنوان يكي از مواد اوليه صنايع شوينده كاربرد فراوان دارد. تركيب فسفر با سود سوزآور، اس تي پي پي يا همان سديم تري پلي فسفات است كه بين 40 درصد در شوينده ها مصرف مي شود و خاصيت آن گرفتن سختي آب است.
كاربرد ديگر اس تي تي پي در صنايع سراميك است همچنين از موارد عمده كاربرد آن تهيه خوراك دام و طيور بوده و در صنعت هم كاربردهايي نظير نگهداري ديگ هاي بخار دارد. جالب توجه است بدانيد كه در صنايع غذايي نظير صنايع نوشابه سازي و كنسرو سازي نيز از آن استفاده مي شود.
مگر اين ها چقدر مهم اند؟
براي روشن شدن نياز كشور به تركيبات فسفات، همين كافي است كه گفته شود كشاورزان ايران در سال جاري، يك ميليون تن كود فسفاته نياز دارند. در حالي كه يكي از معضلات سازمان هاي ذي ربط كشاورزي، واردات اين نوع كود است. همچنين بيش از 200 هزار تن اس تي تي پي كه ماده اوليه شوينده هاست، مورد نياز است. اين حداقل مصرف كشور است و اين مقدار نسبت به سرانه آسيا، حداقل 30 درصد كمتر است. سرانه مصرف مواد شوينده در تركيه به ازاي هر نفر در سال در حدود 12 كيلوگرم است. در حالي كه اين مقدار در ايران به 3 تا 4 كيلوگرم ختم مي شود! در واقع مصرف اس تي تي پي در كشور سطح بهداشت كشور را نشان مي دهد. اگر بخواهيم سرانه استاندارد را در نظر بگيريم، بيش از 4 ميليون تن اس تي تي پي نيازمنديم. پس اسيد فسفريك كه ماده اوليه كود شيميايي و مواد شوينده است، از دو لحاظ جنبه استراتژيك دارد:
۱ـ خوراك و مواد غذايي انسان
۲ـ سطح بهداشت
به همين دليل ابعاد اين طرح، ابعادي ملي است. چرا كه كشور ما از نظر توليد اسيد فسفريك دچار محدويت شديد است. چون سنگ هاي معدن فسفاته از خارج از كشور وارد مي شوند و اين وابستگي سال هاست كه ادامه دارد. در حالي كه اين ماده، به عنوان پايه در صنعت پتروشيمي جهت توليد اسيد فسفريك مورد نياز جدي است.
فرايند توليد اسيد فسفريك در دنيا
فرايندهاي معمول در دنيا براي توليد اسيد فسفريك به اين صورت است كه اسيد سولفوريك را با سنگ هاي معدن فسفات ـ با فرمول شيميايي فسفات كلسيم ـ تركيب مي كنند كه در نتيجه، تركيب تبديل به گچ و اسيد فسفريك مي شود. با عبور مواد حاصل از سيستم فيتراسيون، گچ باقي مي ماند و اسيد فسفريك از آن خارج مي شود. گچ باقي مانده را در چند مرحله مي شويند و چون مواد ناخالص بسياري در ماده معدني اوليه وجود دارد، اين گچ به دليل رنگ تيره، حتي كاربرد صنعت ساختماني نيز ندارد و اجبارا به صورت دور ريز از سيستم خارج مي شود.
سنگ هاي معدن فسفات عمدتا تركيب هاي بسيار بسيار گران قيمتي را به همراه دارند كه به آن ها خاكي هاي نادر مي گويند. در پروسس هاي موجود در سراسر دنيا، اين مواد به همراه گچ دور ريخته مي شوند.
به هنگام واكنش سنگ معدن با اسيد سولفوريك، براي انجام واكنش بهتر، سنگ معدن به صورت پودر تبديل مي شود. چرا كه در غير اين صورت اگر سنگ معدن پودر نشده باشد، گچ تشكيل شده در محلول بر روي سنگ ته نشين گرديده و نمي گذارد كه اسيد با قسمت هاي دروني سنگ فعل و انفعال لازم را انجام دهد.اگر سنگ معدن برپايه رسوبي باشد، واكنش با در نظر گرفتن زمان كافي، نسبتا خوب انجام مي شود. راندمان فعل و انفعال معمولا در حدود 75 درصد مي باشد.
و اين ابداع چه كرد؟
مهندس مسعودي كه از 35 سال پيش در تنها كارخانه اي كه در ايران اسيد فسفريك توليد مي كرد، سابقه فعاليت داشته اند، با مطالعه بر روي اين مسأله تصميم مي گيرد كه تركيب سنگ فسفات را به صورت يوني تبديل كند. با ايجاد اين شرايط، تنها فسفات كلسيم بوده كه وارد واكنش مي شود و تركيبات اضافي كه همراه سنگ معدن هستند، به دليل ايجاد شرايط خاص، هيچ كدام وارد فرايند نمي شوند و به اين ترتيب علاوه بر توليد اسيد فسفريك كاملا خالص، تمام تركيبات گران قيمت از سنگ معدن جدا مي شوند و طي آناليزهاي انجام شده بر روي آن ها، درجه خلوص و غني شده خوبي هم دارند. با سنگ هاي معدني ايران به دليل خاصيت آذرين و آتشفشاني بودنشان، با روش هاي موجود در جهان نمي توان اسيد فسفريك توليد كرد. ولي چون ما سنگ ها را به صورت محلول يوني تبديل كرديم، توانستيم اين فعل و انفعال ها را انجام دهيم. به دليل شرايطي كه ذكر شد، فرايند توليد اسيد فسفريك در روش هاي معمول حدود 7 ساعت طول مي كشيد كه با ابداع اين طرح، اين 7 ساعت براي سنگ هاي رسوبي به 30 دقيقه و براي سنگ هاي سخت با پايه آتشفشاني به يك ساعت كاهش يافت. اين باعث شد حجم دست گاه ها و رآكتورها حداقل يك پنجم شود، سيستم هاي جانبي كوچك تر شوند و مصرف برق كاهش پيدا كند. ما شرايطي ايجاد كرديم كه تركيب هاي مزاحم از سيستم جدا شوند و خورندگي دستگاه ها به حداقل ممكن برسد. ماده فرعي گچ توليد شده به دليل جدا شدن مواد ناخالص، بسيار سفيد است كه رنگ آن قابل مقايسه با كاغذهاي A4 موجود در بازار است و اين گچ با يك فرايند ساده به عنوان گچ ساختماني مرغوب قابل استفاده بوده و به اين ترتيب معضل دور ريز كردن حجم زياد گچ و معضلات زيست محيطي آن از بين مي رود. اس تي تي پي را با اسيدي كه در روش هاي معمول توليد مي شود، نمي توان ساخت چرا كه اسيد توليدي در اين روش ها به رنگ قهوه اي و يا سبز تيره است كه بايد طي يك فرايند بسيار پرهزينه بي رنگ شود و بعد آن را به عنوان ماده اوليه توليد اس تي پي پي استفاده كرد. همچنين دي كلسيم فسفات كه براي كمك غذاي دام و طيور استفاده مي شود، با اسيد فسفريك مذكور به دليل ناخالص بودن آن قابل توليد نمي باشد. اما با اسيد فسفريكي كه مهندس مسعودي و همكارانش توليد كرده اند، اين مواد به راحتي حاصل مي شوند. مهندس مسعودي معتقد است كه در سيستم آن ها راندمان نزديك به 100 درصد است، چون خاك فسفات تركيب نشده اصلا وجود ندارد!
اما مهم ترين بخش از نظر خودمان اين است كه ناخالصي هايي كه در روش هاي معمول به عنوان يك معضل در سيستم وجود دارد و معمولا دور ريخته مي شوند را مي توانيم از هم تفكيك كرده و مواد با ارزش آن را كه در دنيا فقط 5 كشور تكنولوژي آن را دارند بازيابي كنيم. مهندس مسعودي مي افزايد: دور ريز ما چندين و چند برابر محصول ما ارزش دارد. به طوري كه ارزش اسيد فسفريك در برابر آن عناصر به چشم نمي آيد و فكر مي كنيم كه به طور كلي صنعت توليد اسيد فسفريك به طور كلي دچار تحول انقلابي مي شود.
|