يعتمد إنتاج الأمونيا على التحكم الدقيق في تركيب الغازات بدءًا من عملية الإصلاح وحتى عملية التخليق. يؤدي عدم استقرار تركيب الغازات إلى انخفاض إنتاجية الأمونيا، وهدر الطاقة، وتعطيل أداء المحفز. يوفر محلل غازات العمليات الصناعية بيانات مستمرة للحفاظ على التحكم في تيارات العمليات الحيوية.
محلل غازات العمليات الصناعية تستخدم تقنيات مختلفة لمراقبة الغازات الرئيسية مثل الهيدروجين (H₂)، والنيتروجين (N₂)، والأمونيا (NH₃)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂)، والميثان (CH₄) في وحدات إنتاج الأمونيا. وتساعد بيانات التركيب المستمرة المشغلين على التحكم في عمليات الإصلاح، وتحويل المناوبة، وتنقية الغاز، والتخليق، وتيارات التطهير، لضمان تشغيل مستقر وفعال للمصنع.
لا يمكن التحكم في إنتاج الأمونيا عند نقطة قياس واحدة. يتغير تركيب الغاز بشكل كبير من مرحلة تحضير المواد الأولية إلى مرحلة التخليق وإعادة التدوير. لذلك، يجب أن تتبع استراتيجية التحليل المناسبة العملية وتقيس الغازات المهمة في كل مرحلة حرجة.
لماذا تعتبر أجهزة تحليل الغازات الصناعية بالغة الأهمية لإنتاج الأمونيا؟
تُعدّ أجهزة تحليل الغازات الصناعية بالغة الأهمية لأن إنتاج الأمونيا يعتمد على تركيب الغاز، وليس فقط على تدفقه. يحتاج المشغلون إلى معرفة مكونات تيار العملية بدقة قبل تعديل درجة الحرارة أو البخار أو الهواء أو عملية التنقية أو إعادة التدوير.
تتضح أهمية هذه العملية في قسم إعادة التشكيل. قد يشير وجود الميثان المتبقي بعد إعادة التشكيل إلى عدم اكتمال التحويل، بينما يساعد قياس أول أكسيد الكربون في تقييم الغاز الداخل إلى محولات التحويل. في مرحلة التحويل، يُظهر تحليل أول أكسيد الكربون مدى فعالية العملية في تحويل أول أكسيد الكربون إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون إضافيين.
أما الشاغل التالي فهو حماية المحفز. قبل عملية تصنيع الأمونيا، يجب إزالة أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون إلى مستويات منخفضة للغاية، لأن هذه المركبات قد تُلحق الضرر بالمحفز أو تُعطّله، مما يؤثر سلبًا على العمليات اللاحقة. لذا، يوفر التحليل المستمر إنذارًا مبكرًا قبل أن يتحول أي تغيير طفيف في التركيب إلى مشكلة أكبر في العملية.
عند محول التخليق، يتحول التركيز مرة أخرى. يجب أن تحافظ المادة المغذية على نسبة H₂/N₂ قريبة من النسبة القياسية المطلوبة.
النقطة المهمة هي أن جهاز تحليل الغاز لا يعمل بمعزل عن غيره. يجب أن يجيب كل قياس على سؤال محدد يتعلق بالعملية.
ما هي الغازات التي يجب أن تقيسها أجهزة تحليل غازات العمليات الصناعية في مصنع الأمونيا؟
لا توجد قائمة غازات واحدة تناسب جميع مصانع الأمونيا. تعتمد المكونات المطلوبة على نقطة القياس، وتصميم العملية، والمواد الأولية، وهدف التحكم. ومع ذلك، يُعدّ كل من الهيدروجين (H₂)، والنيتروجين (N₂)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂)، والميثان (CH₄)، والأمونيا (NH₃) من أهم الغازات لمراقبة العملية.
| غاز | نقطة القياس النموذجية | لماذا نقيسه؟ |
|---|---|---|
| ح | غاز التخليق / إعادة التدوير | مراقبة تركيب غاز التخليق (تفاعل تخليق الأمونيا: N₂ + 3H₂ → 2NH₃) |
| لا | وحدة الإصلاح الثانوي / تغذية التخليق | التحكم في توازن الهيدروجين/النيتروجين |
| تشو | مخرج جهاز الإصلاح / عملية التطهير | تحقق من تحويل الميثان وتراكم المواد الخاملة |
| CO | جهاز الإصلاح / محول التحويل / مولد الميثان | تقييم التحويل وحماية المحفز |
| ثاني أكسيد الكربون | مخرج ناقل الحركة / إزالة ثاني أكسيد الكربون | فحص أداء تغيير السرعات وإزالة ثاني أكسيد الكربون |
| NH₃ | مخرج المحول / حلقة التوليف | تقييم تحويل الأمونيا |
| Ar | حلقة التركيب / التطهير | تتبع التراكم الخامل |
| H₂O | مسارات الإصلاح والعمليات | عملية الدعم وتحليل الأساس الجاف/الرطب |
في نهاية المطاف، لا يُعدّ أفضل جهاز تحليل غازات العمليات الصناعية لإنتاج الأمونيا هو الجهاز الذي يقيس أكبر عدد من الغازات، بل هو النظام الذي يقيس الغازات المناسبة، في نقاط العملية المناسبة، ضمن النطاقات المناسبة وبتكوين أخذ العينات الصحيح. يوفر هذا المبدأ الأساس لاختيار تقنيات تحليل الغازات المناسبة لمختلف أقسام مصنع الأمونيا.
ما هي تقنيات تحليل الغاز المناسبة لإنتاج الأمونيا؟
لا توجد تقنية تحليل واحدة تناسب جميع تيارات عمليات إنتاج الأمونيا. والنهج الأمثل هو مطابقة الغاز المستهدف، ونطاق التركيز، وظروف العملية، ومتطلبات الاستجابة مع مبدأ القياس المناسب. وتستخدم مصانع الأمونيا عادةً عدة تقنيات في مراحل الإصلاح، والتحويل، والتنقية، والتخليق، وإعادة التدوير، والتطهير.
| التكنولوجيا | الغازات النموذجية في مصانع الأمونيا | الأنسب |
|---|---|---|
| NDIR | CO، CO₂، CH₄ | القياس المستمر للغازات النشطة بالأشعة تحت الحمراء |
| TCD | الهيدروجين والغازات المختلطة | تكوين العملية وقياس الهيدروجين |
| TDLAS | NH₃، CO، CO₂، CH₄، O₂ | قياس سريع وانتقائي |
| F | الأمونيا (NH₃) والعديد من الغازات النشطة بالأشعة تحت الحمراء | تحليل متعدد المكونات |
| GC | H₂، N₂، CH₄، CO، CO₂، Ar، NH₃ | تحليل التركيب التفصيلي |
| كيميائي كهربائي / مغناطيسي مساير | أوه | مراقبة الأكسجين |
القاعدة العملية بسيطة: اختر التكنولوجيا بناءً على سؤال العملية، وليس بناءً على اسم محلل الغاز.
كيف تقوم شركة ESEGAS بتصميم أجهزة تحليل الغازات الصناعية لإنتاج الأمونيا؟
يبدأ التصميم بأربعة أسئلة:
ما الغاز الذي يجب قياسه؟ أين يتم قياسه؟ ما هي ظروف التشغيل؟ كيف سيستخدم المصنع النتيجة؟
ثم تقوم شركة ESEGAS بمطابقة تقنية القياس ونظام أخذ العينات مع تلك المتطلبات.
| منطقة العملية | التركيز الرئيسي للقياس | التكنولوجيا المحتملة |
|---|---|---|
| منفذ ريفورمر | CH₄، CO، H₂ | 1 NDIR + 1 TCD |
| محول التروس | ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون | 1 NDIR |
| مخرج إزالة ثاني أكسيد الكربون | ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون | 1 NDIR / 2 TDLAS |
| مخرج الميثان | CO، CO₂، CH₄ | 1 NDIR / 3 TDLAS |
| تغذية التركيب | الهيدروجين، النيتروجين | 1 TCD /1 GC |
| محول كهربائي | NH₃، H₂، N₂ | 1 TDLAS / 1 FTIR / 1 GC |
| إعادة تدوير الغاز | H₂، N₂، CH₄، Ar | 1 GC / 1 TCD |
| غاز التطهير | H₂، N₂، CH₄، Ar | 1 GC / 1 TCD |
ينبغي تحديد التكوين الدقيق من بيانات عملية العميل بدلاً من نسخه من قالب قياسي.
طورت شركة ESEGAS تقنيات استشعار متعددة. وتُعد هذه المرونة مهمة لإنتاج الأمونيا، لأن قياس ثاني أكسيد الكربون والميثان والهيدروجين والأمونيا والأكسجين لا يُمثل تحديًا مماثلاً. والنتيجة هي تصميم أكثر عملية.
الغاز المستهدف ← تقنية مناسبة ← أخذ عينات مناسب ← قياس مستقر ← بيانات عملية مفيدة
بالنسبة لمديري المشتريات، يُسهّل هذا الأمر تحديد المواصفات الفنية. أما بالنسبة للموزعين، فهو يتيح لهم إمكانية تكييف تكوين محلل الغاز مع تصميمات مصانع الأمونيا المختلفة.
خاتمة
تدعم أجهزة تحليل الغازات الصناعية إنتاج الأمونيا من خلال تحويل تركيب الغاز إلى معلومات عملية قابلة للتنفيذ. ويجمع النظام الأكثر فعالية بين تقنية تحليل الغاز المناسبة وعمليات أخذ العينات والمعالجة والمعايرة والتكامل السليم مع المصنع.
لكل من تقنيات NDIR وTCD وTDLAS وFTIR وGC دورٌ محدد. لذا، نادرًا ما يكون الحل الأمثل تقنية واحدة. يجمع نظام ESEGAS بين مبادئ استشعار متعددة وتصميم نظام قائم على التطبيقات لمواءمة أداء محلل الغاز مع عملية إنتاج الأمونيا الفعلية.
