अमोनिया उत्पत्ति: Difference between revisions
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दुनिया भर में अमोनिया का उत्पादन होता है, अधिकतर बड़े पैमाने पर विनिर्माण संयंत्रों में प्रतिवर्ष (2021) 235 मिलियन टन अमोनिया का उत्पादित होता है।[1] यह 2021 में बढ़कर 235 मिलियन टन अमोनिया हो गया है।[2][3] अग्रणी उत्पादक चीन (31.9%), रूस (8.7%), भारत (7.5%) और संयुक्त राज्य अमेरिका (7.1%) हैं। उर्वरक के रूप में 80% या उससे अधिक अमोनिया का उपयोग किया जाता है। अमोनिया का उपयोग प्लास्टिक, फाइबर, विस्फोटक, नाइट्रिक एसिड (ओस्टवाल्ड प्रक्रिया के माध्यम से) और डाई और फार्मास्यूटिकल्स के मध्यवर्ती के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। उद्योग वैश्विक CO2 का 1% से 2% योगदान देता है[3]
इतिहास
शुष्क आसवन
प्रथम विश्व युद्ध की आरंभ से पहले, अधिकांश अमोनिया नाइट्रोजन युक्त सब्जी और पशु उत्पादों के शुष्क आसवन द्वारा प्राप्त किया गया था; हाइड्रोजन के साथ नाइट्रस एसिड और नाइट्राइट्स के अपचयन द्वारा; और क्षारीय हाइड्रॉक्साइड्स द्वारा अमोनियम लवणों के अपघटन द्वारा या बुझा हुआ चूना, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला नमक क्लोराइड (साल-अमोनियाक) है।
फ्रैंक -कारो प्रक्रिया
एडॉल्फ फ्रैंक और निकोडेमस कैरो ने पाया कि कैल्शियम-साइनामाइड बनाने के लिए एसिटिलीन का उत्पादन करने के लिए उत्पादित कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग करके नाइट्रोजन को तय किया जा सकता है, जिसे अमोनिया बनाने के लिए पानी से विभाजित किया जा सकता है। विधि 1895 और 1899 के बीच विकसित की गई थी।
नाइट्राइड्स
मैग्नीशियम जैसी धातुओं को शुद्ध नाइट्रोजन के वातावरण में गर्म करने से नाइट्राइड उत्पन्न होता है, जो पानी के साथ मिलकर धातु हाइड्रॉक्साइड और अमोनिया बनाता है।
हैबर-बॉश प्रक्रिया
हैबर प्रक्रिया,[5] जिसे हैबर-बॉश प्रक्रिया भी कहा जाता है, अमोनिया के उत्पादन के लिए मुख्य औद्योगिक प्रक्रिया है।[6][7] इसका नाम इसके अन्वेषकों, जर्मन रसायनज्ञ फ्रिट्ज हैबर और कार्ल बॉश के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने इसे 20वीं शताब्दी के पहले दशक में विकसित किया था। प्रक्रिया उच्च तापमान और दबावों के तहत धातु उत्प्रेरक का उपयोग करके हाइड्रोजन (H2) के साथ प्रतिक्रिया करके वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N2) को अमोनिया (NH3) में परिवर्तित करती है। यह प्रतिक्रिया थोड़ी एक्ज़ोथिर्मिक है (अर्थात यह ऊर्जा जारी करती है), जिसका अर्थ है कि प्रतिक्रिया कम तापमान और उच्च दबावों के अनुकूल है। यह एंट्रॉपी को कम करता है, प्रक्रिया को जटिल बनाता है। भाप सुधार के माध्यम से हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है, इसके बाद अमोनिया का उत्पादन करने के लिए नाइट्रोजन के साथ हाइड्रोजन पर प्रतिक्रिया करने के लिए पुनरावृत्त बंद चक्र होता है।
हैबर प्रक्रिया के विकास से पहले, औद्योगिक पैमाने पर अमोनिया का उत्पादन करना कठिन था,[8][9][10] क्योंकि बिर्कलैंड-आइड प्रक्रिया और फ्रैंक-कारो प्रक्रिया जैसी पहले की विधियां बहुत अक्षम थीं।
सतत उत्पादन
अमोनिया का उत्पादन ऊर्जा की प्रचुर मात्रा में आपूर्ति पर निर्भर करता है। गैर-प्रदूषणकारी मीथेन पाइरोलिसिस का उपयोग करके या अक्षय ऊर्जा स्रोतों के साथ जल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पन्न करके सतत उत्पादन संभव है।[11] थिसेनक्रुप उहडे क्लोरीन इंजीनियर्स ने इस उद्देश्य के लिए एल्कलाइन वाटर इलेक्ट्रोलिसिस के लिए अपनी वार्षिक उत्पादन क्षमता को 1 गीगावाट इलेक्ट्रोलाइजर क्षमता तक विस्तारित किया।[12]
हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में कुछ हाइड्रोजन उत्पादन को फीडस्टॉक उपयोग के लिए मोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, 2002 में, आइसलैंड ने मुख्य रूप से उर्वरक के लिए, अपने पनबिजली संयंत्रों से अतिरिक्त शक्ति का उपयोग करते हुए, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा 2,000 टन हाइड्रोजन गैस का उत्पादन किया।[13] नॉर्वे में वेमर्क जलविद्युत संयंत्र ने 1911 से 1971 तक नवीकरणीय नाइट्रिक एसिड उत्पन्न करने के लिए अपने अधिशेष बिजली उत्पादन का उपयोग किया, जिसके लिए 15 mWh/टन नाइट्रिक एसिड की आवश्यकता थी। घुलनशील नाइट्रेट्स का एक प्राकृतिक स्रोत प्रदान करते हुए बिजली द्वारा एक ही प्रतिक्रिया की जाती है। प्राकृतिक गैस सबसे कम लागत वाली विधि बनी हुई है।
अपशिष्ट जल में प्रायः अमोनिया की मात्रा अधिक होती है। क्योंकि अमोनिया से भरे पानी को पर्यावरण में छोड़ने से समुद्री जीवन को नुकसान पहुंचता है, अमोनिया को हटाने के लिए प्रायः नाइट्रीकरण आवश्यक होता है। इसकी बहुतायत को देखते हुए यह अमोनिया का संभावित स्थायी स्रोत बन सकता है। वैकल्पिक रूप से, अपशिष्ट जल से अमोनिया को अमोनिया इलेक्ट्रोलाइज़र (अमोनिया इलेक्ट्रोलिसिस) में भेजा जा सकता है जो हाइड्रोजन और स्वच्छ पानी का उत्पादन करने के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ काम कर रहा है। अमोनिया इलेक्ट्रोलिसिस को जल इलेक्ट्रोलिसिस (क्षारीय मीडिया में केवल 0.06 वी) की तुलना में बहुत कम थर्मोडायनामिक ऊर्जा की आवश्यकता हो सकती है।
अपशिष्ट जल से अमोनिया को पुनर्प्राप्त करने का एक अन्य विकल्प अमोनिया-जल तापीय अवशोषण चक्र के यांत्रिकी का उपयोग करना है। इस प्रकार अमोनिया को तरल या अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के रूप में प्राप्त किया जा सकता है। पूर्व का लाभ यह है कि इसे संभालना और परिवहन करना बहुत आसान है, जबकि समाधान में 30 प्रतिशत की सांद्रता पर उत्तरार्द्ध का व्यावसायिक मूल्य है।
कोयला
कोयले से अमोनिया बनाना मुख्य रूप से चीन में प्रचलित है, जहाँ यह मुख्य स्रोत है।[4] कोयले को सिंथेसिस गैस (H2, CO, CO2) और CH4 में बदलने के लिए एयर सेपरेशन मॉड्यूल से ऑक्सीजन को गैसीफायर में डाला जाता है। अधिकांश गैसीफायर द्रवित बेड पर आधारित होते हैं जो वायुमंडलीय दबाव से ऊपर काम करते हैं और विभिन्न कोयले के फीड का उपयोग करने की क्षमता रखते हैं।
उत्पादन संयंत्र
अमेरिकन ऑयल कंपनी ने 1960 के दशक के मध्य में 544 m.t./day की क्षमता के साथ टेक्सास सिटी, टेक्सास में M. W. केलॉग द्वारा इंजीनियर एकल-परिवर्तक अमोनिया संयंत्र स्थापित किया। इसने 1967 में "किर्कपैट्रिक केमिकल इंजीनियरिंग अचीवमेंट अवार्ड" प्राप्त करने वाली एकल-ट्रेन डिज़ाइन का उपयोग किया। संयंत्र ने 152 बार के दबाव में सिनगैस को संपीड़ित करने के लिए चार-केस केन्द्रापसारक कंप्रेसर का उपयोग किया। 324 बार के ऑपरेटिंग दबाव में अंतिम संपीड़न हुआ एक घूमकर कंप्रेसर। संश्लेषण पाश और प्रशीतन सेवाओं के लिए केन्द्रापसारक कम्प्रेसर महत्वपूर्ण लागत में कमी प्रदान करते हैं।
1964 और 1992 के बीच निर्मित लगभग हर संयंत्र में 25-35 बार में सिनगैस निर्माण और 150-200 बार में अमोनिया संश्लेषण के साथ बड़े सिंगल-ट्रेन डिज़ाइन थे। ब्रौन शोधक प्रक्रिया संयंत्रों ने सुधारक के आकार और लागत को कम करने के लिए एक कम आउटलेट तापमान और उच्च मीथेन रिसाव के साथ प्राथमिक या ट्यूबलर सुधारक का उपयोग किया। प्राथमिक सुधारक निकास धारा की मीथेन सामग्री को 1-2% तक कम करने के लिए वायु को द्वितीयक सुधारक में जोड़ा गया था। अतिरिक्त नाइट्रोजन और अन्य अशुद्धियों को मीथेनेटर के बहाव के साथ मिटा दिया गया। क्योंकि सिनगैस अनिवार्य रूप से अशुद्धियों से मुक्त थी, इसलिए दो अक्षीय प्रवाह अमोनिया कन्वर्टर्स का उपयोग किया गया था। 2000 की आरंभ में उहडे ने एक ऐसी प्रक्रिया विकसित की जो 3300 mtpd और उससे अधिक की संयंत्र क्षमता को सक्षम बनाती थी। प्रमुख नवाचार एक पारंपरिक उच्च दबाव संश्लेषण पाश के साथ श्रृंखला में मध्यम दबाव पर एकल प्रवाह संश्लेषण लूप था।[10]
छोटे पैमाने पर ऑनसाइट संयंत्र
अप्रैल 2017 में, जापानी कंपनी Tsubame BHB ने अमोनिया संश्लेषण की एक विधि लागू की, जो विद्युत रासायनिक उत्प्रेरक का उपयोग करके सामान्य पौधों से 1-2 परिमाण के परिमाण के पैमाने पर आर्थिक उत्पादन की अनुमति दे सकती है।
शटडाउन के कारण बायप्रोडक्ट्स और कमी
अमोनिया उत्पादन के मुख्य औद्योगिक उपोत्पादों में से एक CO2 है | 2018 में, उच्च तेल की कीमतों के परिणामस्वरूप यूरोपीय अमोनिया कारखानों के एक विस्तारित गर्मियों में बंद हो गया, जो एक वाणिज्यिक CO2 का कारण बनता है, इस प्रकार बीयर और फ़िज़ी सॉफ्ट ड्रिंक्स जैसे कार्बोनेटेड पेय के उत्पादन को सीमित हो गया।[11] वर्ष के दौरान प्राकृतिक गैस के थोक मूल्य में 250-400% की वृद्धि के कारण यह स्थिति सितंबर 2021 में दोहराई गई थी।[12][13]
यह भी देखें
- अमोनिया
- अमीन गैस का इलाज
- हैबर प्रक्रिया
- हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था
- मीथेन पाइरोलिसिस
संदर्भ
- ↑ United States Geological Survey publication
- ↑ "ग्लोबल अमोनिया वार्षिक उत्पादन क्षमता".
- ↑ 3.0 3.1 "मित्सुबिशी हेवी इंडस्ट्रीज ब्रांडवॉइस: स्केलिंग अमोनिया उत्पादन के लिए दुनिया की खाद्य आपूर्ति". Forbes.
- ↑ 4.0 4.1 "अमोनिया उत्पादन का परिचय". www.aiche.org (in English). 2016-09-08. Retrieved 2021-08-19.
- ↑ "UHDE - उर्वरक प्रणाली की दो -प्रेशर प्रक्रिया". Industrial Solutions (in Deutsch). Retrieved 2021-12-08.
- ↑ Twygg, Martyn V. (1989). उत्प्रेरक हैंडबुक (2nd ed.). Oxford University Press. ISBN 978-1-874545-36-1.
- ↑ "जल इलेक्ट्रोलिसिस> उत्पाद> घर". Uhde Chlorine Engineers (in English). Retrieved 2021-12-08.
- ↑ Bradley, David (2004-02-06). "एक महान क्षमता: एक क्षेत्रीय अक्षय ऊर्जा स्रोत के रूप में ग्रेट लेक्स" (PDF). Archived from the original (PDF) on 29 October 2008. Retrieved 2008-10-04.
- ↑ "Ajinomoto Co., Inc., UMI, और टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी प्रोफेसरों ने अमोनिया के साइट उत्पादन पर दुनिया के पहले को लागू करने के लिए नई कंपनी की स्थापना की।". Ajinomoto. 27 April 2017. Retrieved 22 November 2021.
- ↑ 10.0 10.1 "प्रौद्योगिकी / व्यापार परिचय". Tsubame BHB. 27 April 2017. Retrieved 22 November 2021.
- ↑ 11.0 11.1 "यही कारण है कि हम बीयर और मांस उत्पादन के लिए CO2 से बाहर चल रहे हैं". iNews. 2018-06-28.
- ↑ 12.0 12.1 "CO2 की कमी क्यों है और यह खाद्य आपूर्ति को कैसे हिट करेगा?". BBC News (in British English). 2021-09-20. Retrieved 2021-09-21.
- ↑ 13.0 13.1 "गैस संकट: कोई मौका रोशनी बाहर नहीं जाएगी, सरकार कहती है". BBC News (in British English). 2021-09-20. Retrieved 2021-09-21.
बाहरी संबंध
- Today's Hydrogen Production Industry
- Energy Use and Energy Intensity of the U.S. Chemical Industry, Report LBNL-44314, Lawrence Berkeley National Laboratory (Scroll down to page 39 of 40 PDF pages for a list of the ammonia plants in the United States)
- Ammonia: The Next Step includes a detailed process flow diagram.
- Ammonia production process plant flow sheet in brief with three controls.
