بخشی از مقاله
چکیده:
اوره، پر مصرف ترین کود شیمیایی در جهان است و از احداث اولین واحد تولید اوره، 90 سال میگذرد و تاکنون صدها واحد اوره با فرایند ها و ظرفیت های اسمی متفاوت احداث شده اند و قطعا احداث همه این واحد ها در زمان خود، دارای توجیه فنی و اقتصادی بوده است. طی دهه اخیر طراحان فرایند اوره با ابداع فرایند های جدید و بهینه، امکان عملی دستیابی به ظرفیت های اسمی بالاتر از یک میلیون تن در سال برای یک واحد اوره را محقق ساخته و هزینه های تولید هر تن اوره را نسبت به قبل به طرز چشمگیری کاهش داده اند، لذا پدید آمدن این واحد ها و داشتن مزایای زیاد، برای ادامه تولید و رقابت اقتصای تعداد زیادی از واحد های قدیمی - صرف نظر از فرسودگی و ایمنی - ، صرفا به دلیل بالا بودن هزینه تولید ناشی از نوع فر ایند قدیمی تر و ظرفیت اسمی کمتر، به یک چالش جدی تبدیل شده است و این موضوع برای تصمیم گیری استراتژی آینده آن شرکتها بسیار مهم است.
این مقاله چگونگی تاثیر اقتصادی به کارگیری فرایندهای نوین و ظرفیت اسمی بالا را بر کاهش هزینه تولید هر تن اوره ارائه میدهد و لزوم سنجش وضعیت واحد های قدیمی و مقایسه با وضعیت مطلوب واحد های جدید را نمایان می سازد. نتایج این مطالعات برای یک واحد اوره قدیمی، ممکن است منجر به ارائه راهکارهایی از قبیل بهینه سازی فرایند، افزایش ظرفیت، تعویض برخی تجهیزات و .... شود یا حتی برچیدن کل واحد را پیشنهاد نماید.
مقدمه:
با توجه به اینکه در اوایل قرن بیستم، دانش فنی امکان تولید اوره از آمونیاک و دی اکسید کربن کسب شده بود، لذا به محض اینکه در سال 1913 اولین واحد آمونیاک در کشور آلمان تحت لیسانس شرکت BASF با فرایند هابر بوش از طریق ترکیب هیدروژن و نیتروژن، و با ظرفیت 20 تن در روز آغاز به کار کرد, طراحی و احداث واحد اوره نیز در دستور کار قرار گرفت و کمتر از 10 سال، در 1922 اولین واحد تولید کود شیمیایی اوره کشاورزی به روش صنعتی، با ظرفیت حدود 10 تن در روز احداث گردید. از آن زمان احداث واحد های دیگر درسایر نقاط جهان شروع شد و طبق آمارهای موجود، در انتهای سال 2011 تعداد 460 واحد اوره در جهان با فرایند های مختلف و ظرفیت اسمی متفاوت فعال بوده[2] و طبق آمار 2012، سالانه 184 میلیون تن اوره کشاورزی و صنعتی تولید می شود[7] و هر ساله %3 نیز به تولید اضافه میشود که نشانگر نیاز مبرم و روزافزون به این ماده استراتژیک می باشد.
دراین مدت، و خصوصا در دهه اخیر، شرکت های تخصصی طراحی فرایند اوره - و آمونیاک - با ابداع فرایند های جدید و بهینه و بالا بردن ظرفیت اسمی واحد ، تغییرات شگرفی در کاهش هزینه های تولید ایجاد کردند. نتیجه این تلاش ها، موجب شد که امروزه واحد های اوره با ظرفیت 4400 تن در روز، 1 ,5 - میلیون تن در سال - به صورت ایمن تر، پایدارتر و با شدت مصرف انرژی کمتر، و نهایتا هزینه تولید پایین تری در حال بهره برداری باشند
اگر چه احداث همه واحد های اوره ، در زمان خودشان، از نظر فنی و اقتصادی توجیه داشته است، ولی با توجه به ظهور واحد هایی با ظرفیت بسیار بالا و فرایند بهینه، اخیرا اقتصادی بودن واحد های قبلی مورد چالش جدی قرار گرفته است و اهمیت بحث اینجاست که بدانیم هم اکنون ظرفیت %55 واحد های اوره موجود در جهان، زیر 1000 تن در روز است [2]که علاوه بر ظرفیت پایین، اکثرا با قدمت بالا، فرایند قدیمی، استهلاک، تنگناهای زیاد، راندمان کم و سطح ایمنی بسیار پایینی در حال بهره برداری هستند.
پشتوانه قوی علمی و تجربی بسیار خوبی در این مدت در خصوص رفتار واحد های اوره - و آمونیاک - ، روش های بهبود مداوم فرایند تولید، کاهش فشار راکتورها، و ساخت تجهیزات بهتر ، برآورده سازی الزامات استاندارد های ایمنی و زیست محیطی، به دست آمده که همگی باعث افزایش سطح ایمنی و کاهش قیمت تمام شده، بهبود شاخص های کیفیتی و زیست محیطی، و ... شده است.[2] در این مقاله ضمن ارائه اطلاعاتی در باره وضعیت جهانی اوره، انواع فرایند های تولید و بهینه سازی مداوم و همچنین تاثیر اقتصادی به کارگیری فرایندهای جدید و ظرفیت اسمی بالا، بر کاهش هزینه تولید اوره ارائه شده است و نتایج این مطالعات برای یک واحد اوره قدیمی، ممکن است منجر به 3 حالت زیر گردد:
• فعلا واحد هنوز دارای توجیه فنی و اقتصادی است و میتواند به کار خود ادامه دهد.
• با بهینه سازی فرایند یا افزایش ظرفیت، ادامه کار واحد توجیه فنی و اقتصادی دارد.
• بهینه سازی و افزایش ظرفیت توجیه فنی و اقتصادی ندارد و لذا واحد کلا بسته شود.
-1 اطلاعاتی در باره واحد های اوره:
-1-1 تاریخچه : در سال 1773 ، دانشمند فرانسوی به نام رائول ، ملکول اوره را کشف نمود و 55 سال بعد در سال 1828، دانشمند آلمانی به نام فردریش وهلر توانست در آزمایشگاه آن را بسازد. در سال 1922 اولین واحد اوره در آلمان به ظرفیت 10 تن در روز راه اندازی شد.[2].[7] در شکل شماره یک گواهینامه ثبت اختراع فرایند تولید اوره توسط کارل بوش مشاهده میشود..
تصویر شماره :1 گواهی ثبت اختراع فرایند تولید اوره توسط کارل بوش در شرکت BASF
-2-1 وضعیت جهانی : تولید اوره 40-50 درصد تولیدات کشاورزی را افزایش داده و سبب امکان تغذیه حداقل 3 میلیارد انسان شده است. %7 از اوره در صنعت - تولید رزین و ملامین و افزودنی ها - کاربرد دارد و %93 به عنوان کود شیمیایی مصرف می شود بالا بودن میزان نیتروژن، غیر سمی بودن و غیر قابل انفجار بودن آن در شرایط عادی، از مزایای آن است.
واحد های اوره بیشتر در چین ، هند و خاور میانه احداث شده اند که گاز طبیعی فراوان و ارزان وجود دارد و جمعیت بیشتر است. - تصویر شماره . - 2 چین با داشتن 48 درصد از تعداد واحد ها و 38 در صد از تولید جهانی در مقام اول است [2] و ایران با داشتن %1 از تعداد واحد ها و % 2,5 از تولید جهانی، سالانه 4,5 میلیون تن اوره تولید می کند. مهمترین انواع فرایندهای ثبت شده و عملیاتی شده اوره عبارتند از:
مهمترین صاحبان لیسانس اوره: Stamicarbon, Saipem, TEC, Urea Casale, می باشند.
تصویر شماره : 2 پراکندگی واحد های اوره در سطح جهان
