پتروشیمی رازی؛ نخستین مجتمع تولید کودهای شیمیایی و محصولات پایه پتروشیمی ایران

نقش آزمایشگاه در پایداری تولید پتروشیمی رازی؛ از گاز ترش تا کودهای شیمیایی

تنوع خوراک‌ها، جریان‌های میانی و محصولات نهایی در پتروشیمی رازی سبب شده است آزمایشگاه کنترل کیفیت دامنه گسترده‌ای از آزمون‌های گازی، شیمیایی، عنصری، فیزیکی و زیست‌محیطی را پوشش دهد.
افزایش H₂S در گاز شیرین می‌تواند کاتالیست‌های واحد آمونیاک را تهدید کند. تغییر نسبت هیدروژن به نیتروژن بر عملکرد حلقه سنتز اثر می‌گذارد. وجود CO و CO₂ در گاز ورودی راکتور آمونیاک می‌تواند موجب مسمومیت کاتالیست شود. افزایش بیورت یا رطوبت اوره، کیفیت کود را کاهش می‌دهد و تغییر ترکیب خاک فسفات نیز بر مصرف اسید، راندمان فیلتراسیون و مقدار ناخالصی‌های اسید فسفریک و DAP اثر می‌گذارد.
بنابراین نتایج آزمایشگاه تنها برای صدور گواهی محصول استفاده نمی‌شوند، بلکه بخشی از اطلاعات مورد نیاز بهره‌برداران برای تنظیم شرایط فرایند، تشخیص انحراف‌ها، حفاظت از تجهیزات و جلوگیری از تولید محصول خارج از مشخصات هستند. (مهتاب غریبی، خرداد ۱۳۹۳)

آنالیز گاز ترش، گاز شیرین و گاز سنتز

آنالیز گاز ورودی و جریان‌های میانی برای تعیین متان، هیدروکربن‌های سبک، نیتروژن، هیدروژن، اکسیژن، CO، CO₂ و سایر اجزای گازی انجام می‌شود. کروماتوگراف گازی مجهز به شیر نمونه‌برداری گاز و دتکتور TCD، ابزار اصلی آنالیز اجزای دائمی و گاز سنتز است. برای هیدروکربن‌های جزئی‌تر می‌توان از FID و برای ترکیبات گوگردی از دتکتورهایی مانند FPD یا SCD استفاده کرد.
در گاز ترش، کیفیت نمونه‌برداری به‌اندازه عملکرد دستگاه اهمیت دارد. جذب H₂S روی دیواره سیلندر می‌تواند نتیجه را کمتر از مقدار واقعی نشان دهد. استفاده از سیلندر تمیز و غیرفعال‌شده، پرج کامل مسیر، ثبت فشار و دما و جلوگیری از میعان اجزای سنگین برای دستیابی به نتیجه معتبر ضروری است.
آزمون‌های مهم این بخش شامل ترکیب گاز با GC، اندازه‌گیری H₂S و گوگرد کل، رطوبت و نقطه شبنم، ارزش حرارتی، نسبت هیدروژن به نیتروژن و تعیین مقادیر بسیار کم CO و CO₂ در گاز سنتز است.

کنترل کیفیت محلول DEA

برای حفظ راندمان شیرین‌سازی، نمونه‌های آمین غنی و فقیر باید به‌صورت دوره‌ای بررسی شوند. پارامترهای مهم شامل غلظت DEA فعال، بارگذاری H₂S و CO₂، آهن، ذرات معلق، هیدروکربن‌های محلول، نمک‌های پایدار حرارتی، محصولات تخریب و تمایل محلول به کف‌کردن است.
تیتراتور اتوماتیک برای تعیین غلظت و بار اسیدی، ICP-OES یا جذب اتمی برای اندازه‌گیری آهن و فلزات، تجهیزات فیلتراسیون برای جامدات و روش‌های کروماتوگرافی برای بررسی محصولات تخریب آمین قابل استفاده‌اند.

آنالیز آمونیاک

کنترل کیفیت آمونیاک شامل تعیین خلوص، آب، روغن، گازهای غیرقابل‌میعان، باقی‌مانده پس از تبخیر، مواد معلق و فلزات است. وجود آب یا روغن بیش از حد می‌تواند بر مصرف پایین‌دستی آمونیاک و کیفیت محصولات اثر بگذارد.
GC-TCD برای بررسی گازهای غیرقابل‌میعان، Karl Fischer برای رطوبت، تیتراتور اتوماتیک برای تعیین مقدار آمونیاک و ICP-OES یا جذب اتمی برای فلزات قابل استفاده است. نمونه‌برداری آمونیاک مایع باید در سامانه بسته و با تجهیزات فشارقوی سازگار با آمونیاک انجام شود.

آنالیز اوره

کنترل کیفیت اوره شامل دو گروه آزمون شیمیایی و فیزیکی است. درصد نیتروژن، مقدار بیورت، رطوبت، آمونیاک آزاد، فرمالدهید، خاکستر و مواد نامحلول از مهم‌ترین ویژگی‌های شیمیایی محصول هستند.
در بخش فیزیکی، توزیع اندازه دانه، استحکام خردشدگی، چگالی توده‌ای، مقدار گردوغبار و تمایل به کلوخه‌شدن بررسی می‌شود. دستگاه تعیین نیتروژن یا سیستم کجلدال، UV-Vis برای بیورت، Moisture Analyzer یا Karl Fischer، الک‌ویبراتور و دستگاه Crush Strength از تجهیزات کاربردی این بخش هستند.

آنالیز گوگرد گرانول

کیفیت گوگرد گرانول به خلوص شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی آن وابسته است. رطوبت، خاکستر، مواد کربنی، اسیدیته، H₂S باقی‌مانده، اندازه دانه، ریزدانه‌ها و مقاومت مکانیکی از پارامترهای مهم کنترل کیفیت هستند.
آون یا Moisture Analyzer، کوره الکتریکی، تیتراتور، الک‌ویبراتور، تجهیزات اندازه‌گیری مقاومت دانه و آنالایزر H₂S برای انجام این آزمون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. نمونه‌برداری نماینده از نوار نقاله، انبار یا جریان بارگیری برای جلوگیری از خطای ناشی از جدایش دانه‌ها اهمیت دارد.

آنالیز اسید سولفوریک

آزمون‌های اصلی اسید سولفوریک شامل غلظت H₂SO₄، چگالی، آهن، کدورت، مواد معلق، SO₂ و باقی‌مانده پس از کلسیناسیون است. تغییر غلظت اسید می‌تواند بر مصرف آن در واحد اسید فسفریک و شرایط واکنش اثر بگذارد.
تیتراتور اتوماتیک برای تعیین غلظت، چگالی‌سنج دیجیتال مقاوم به اسید، کدورت‌سنج، ICP-OES یا جذب اتمی برای فلزات و کوره آزمایشگاهی برای تعیین باقی‌مانده معدنی مناسب هستند.

آنالیز اسید فسفریک

آنالیز اسید فسفریک به دلیل انتقال بخشی از ناخالصی‌های خاک فسفات به محصول، دامنه گسترده‌ای دارد. مقدار P₂O₅، چگالی، جامدات، سولفات، آهن، آلومینیوم، کلسیم، منیزیم، فلوئور، کلر و فلزات سنگین از مهم‌ترین پارامترهای آن هستند.
تیتراتور اتوماتیک یا UV-Vis برای تعیین فسفات، ICP-OES برای عناصر اصلی و فلزات، ICP-MS برای مقادیر بسیار کم فلزات سنگین، Ion Chromatograph برای آنیون‌ها، الکترود انتخابی فلوئور و چگالی‌سنج دیجیتال از تجهیزات مورد نیاز این بخش محسوب می‌شوند.

آنالیز دی‌آمونیوم فسفات

کنترل کیفیت DAP شامل تعیین نیتروژن کل، نیتروژن آمونیاکی، P₂O₅ کل، فسفات قابل جذب، رطوبت، pH، سولفات، کلر و فلزات سنگین است.
ویژگی‌های فیزیکی مانند اندازه دانه، استحکام گرانول، چگالی توده‌ای، مقدار گردوغبار و کلوخه‌شدن نیز باید بررسی شوند. سیستم تعیین نیتروژن، UV-Vis، تیتراتور اتوماتیک، ICP-OES، Moisture Analyzer، Sieve Shaker و Crush Strength Tester از مهم‌ترین تجهیزات این بخش هستند.

کنترل کیفیت آب، بخار و کندانس

کیفیت آب بر عملکرد بویلرها، توربین‌ها، مبدل‌ها و برج‌های خنک‌کننده اثر مستقیم دارد. pH، هدایت الکتریکی، سختی، سیلیکا، سدیم، کلراید، سولفات، فسفات، آهن، مس، اکسیژن محلول و کربن آلی کل از پارامترهای مهم آب صنعتی و آب بویلر هستند.
مولتی‌پارامتر pH، EC و DO، اسپکتروفتومتر UV-Vis، Ion Chromatograph، ICP-OES، TOC Analyzer و تیتراتور اتوماتیک برای این آزمون‌ها کاربرد دارند. انتخاب نقطه نمونه‌برداری و خنک‌کردن نمونه بخار و کندانس پیش از ورود به تجهیزات اندازه‌گیری، برای جلوگیری از تغییر نتیجه ضروری است.

پایش پساب صنعتی

پساب واحدهای آمونیاک، اوره، اسید فسفریک، DAP و یوتیلیتی می‌تواند حاوی آمونیاک، اوره، فسفات، سولفات، سولفید، روغن، مواد آلی و جامدات معلق باشد.
مهم‌ترین پارامترهای پایش پساب شامل COD، BOD، TOC، TSS، TDS، آمونیاک، نیترات، نیتریت، فسفات، سولفات، سولفید، روغن و گریس و فلزات سنگین هستند. راکتور COD، انکوباتور BOD، TOC Analyzer، اسپکتروفتومتر، Ion Chromatograph، ICP-OES و تجهیزات اندازه‌گیری روغن و گریس برای انجام این آزمون‌ها کاربرد دارند.

ایمنی نمونه‌های گاز ترش و مواد شیمیایی

وجود H₂S، آمونیاک، اسید سولفوریک و اسید فسفریک، شرایط ایمنی ویژه‌ای برای نمونه‌برداری و فعالیت آزمایشگاهی ایجاد می‌کند. نمونه‌های مشکوک به H₂S باید در سامانه بسته و زیر هود دارای مکش مناسب بررسی شوند و آزمایشگاه به دتکتور ثابت و پرتابل H₂S مجهز باشد.
اتکا به بوی H₂S برای تشخیص ایمنی مجاز نیست؛ زیرا این گاز می‌تواند در غلظت‌های بالا حس بویایی را از کار بیندازد. نمونه‌های آمونیاک نیز باید با تجهیزات مقاوم به فشار و خوردگی برداشت شوند. نگهداری جداگانه اسیدها و بازها، استفاده از سینی ثانویه، دوش و چشم‌شوی اضطراری و تهویه مناسب از الزامات پایه چنین آزمایشگاهی است.