الأمونيا اللامائية : 5 استخدامات محورية في القطاعات الصناعية الأساسية

الأمونيا اللامائية هي الشكل النقي لمركب الأمونيا، وتتكون من 3 ذرات هيدروجين وذرة نيتروجين وصيغتها الكيميائية هي NH3 من أهم المواد الكيميائية الأساسية في العالم، وتلعب دورًا محوريًا في العديد من الصناعات الحيوية العالمية، كما تُعد مادة خام لا غنى عنها تدعم قطاعات حيوية تتراوح بين الزراعة والطاقة والصناعات التحويلية.

في هذا المقال، نقدم استعراضًا شاملًا لصناعة الأمونيا اللامائية، من طرق إنتاجها الأساسية إلى تطبيقاتها المتنوعة في مختلف المجالات.

مراحل إنتاج الأمونيا اللامائية 

يتم إنتاج الأمونيا اللامائية صناعيًا بشكل رئيسي باستخدام عملية هابر-بوش ، وهي عملية تتطلب درجات حرارة وضغوطًا عالية وتعتمد على دمج غاز النيتروجين  والهيدروجين وتنقسم عملية الإنتاج إلى عدة مراحل رئيسية هي :

1. تحضير الغازات الخام 

يتم الحصول على النيتروجين مباشرة من الهواء الجوي، حيث يمثل حوالي 78% من مكوناته ثم يتم سحب الهواء وتصفيته وفصل النيتروجين عن بقية الغازات (خاصة الأكسجين) ويعد الغاز الطبيعي المصدر الأساسي للهيدروجين صناعيًا و يتم أولاً إزالة الشوائب الكبريتية من الغاز الطبيعي.

وتجري عملية الإصلاح بالبخار ويتم تفاعل الغاز الطبيعي المنقّى (الميثان) مع البخار في درجات حرارة عالية ووجود عامل حفاز (عادةً من النيكل) لإنتاج غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ثم تحويل أول أكسيد الكربون الناتج مع المزيد من البخار لإنتاج المزيد من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون:

2.  تنقية الغازات

يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون الناتج عن طريق امتصاصه في محاليل خاصة (مثل محلول الإيثانول أمين المائي) أو باستخدام طرق امتزاز الضغط المتأرجح (PSA).

ويتم تمرير الغاز المتبقي (النيتروجين والهيدروجين مع كميات قليلة عبر مفاعل مثننة لإزالة أي بقايا من أول وثاني أكسيد الكربون. يتم ذلك عن طريق تفاعلهما مع الهيدروجين لتحويلهما إلى ميثان وماء .

3. تخليق الأمونيا 

 يتم ضخ غازي النيتروجين والهيدروجين المنقّيين بالنسب الصحيحة إلى مفاعل الأمونيا (محول) تحت ظروف تشغيل قاسيةو يتم استخدام عامل حفاز أساسه الحديد المسامي لتسريع التفاعل ليحدث التفاعل العكسي لتكوين الأمونيا

4.  فصل وتسييل الأمونيا

يخرج الخليط الغازي من الأمونيا اللامائية الناتجة بالإضافة إلى النيتروجين والهيدروجين غير المتفاعلين ونسبة التحول تكون منخفضة نسبيًا، أقل من 40%.

يتم تبريد هذا الخليط إلى درجات حرارة منخفضة جدًا و تحت ضغط عالٍ وتتكثف الأمونيا وتتحول إلى سائل (الأمونيا اللامائية)، بينما يظل الهيدروجين والنيتروجين غير المتفاعلين في الحالة الغازية، ثم يتم فصل الغازات غير المتفاعلة وإعادة ضخها إلى المحول لمزيد من التفاعل، مما يزيد من كفاءة العملية ويتم تخزين الأمونيا اللامائية السائلة تحت ضغط عالٍ ودرجة حرارة منخفضة.

استخدامات الأمونيا اللامائية الرئيسية

يُستهلك ما يقدر بنحو 75% من الإنتاج العالمي لصناعات الأمونيا اللامائية في قطاع واحد، مما يؤكد أهميتها الاقتصادية والاستراتيجية.

1.  الأسمدة النيتروجينية (القطاع الأكبر)

يُعد هذا هو الاستخدام الأبرز على الإطلاق لصناعات الأمونيا اللامائية. فهي مصدر غني جدًا بالنيتروجين، و عنصر غذائي أساسي في مجال الزراعة وحيوي لنمو النباتات وتخليق البروتينات وتحتوي الأمونيا اللامائية على ما يقرب من 82% من النيتروجين بالوزن، وهي أعلى نسبة بين جميع الأسمدة النيتروجينية التجارية ويتم حقنها مباشرة في التربة كغاز مضغوط.

عند الحقن، تتحول إلى سائل ثم تتفاعل مع الماء الموجود في التربة لتشكل أيونات الأمونيوم  التي يمكن للنباتات امتصاصها واستخدامها.

2.  التبريد والتكييف

تُستخدم الأمونيا اللامائية كمُبَرِّد (مُثلِّج) فعال في أنظمة التبريد الصناعية واسعة النطاق (مثل مصانع تجهيز الأغذية وحلبات الجليد) نظرًا لخصائصها الحرارية الممتازة.

3.  الصناعة الكيميائية والدفاعية

بالإضافة إلى الزراعة، تلعب الأمونيا اللامائية دورًا حيويًا كمادة أولية في صناعات متعددة:

1. 1. إنتاج حامض النيتريك : تُستخدم الأمونيا في عملية أوستفالد (Ostwald process) لإنتاج حامض النيتريك، والذي يُستخدم بدوره في صناعة المتفجرات والأسمدة الأخرى.

   2. صناعة اليوريا والأسمدة المشتقة: تعتبر الأمونيا المكون الرئيسي لإنتاج اليوريا ونترات الأمونيوم، وهي أسمدة نيتروجينية شائعة أخرى.

   3. التبريد: تُستخدم الأمونيا كمُبَرِّد (Refrigerant) في أنظمة التبريد الصناعية الكبيرة، لا سيما في مصانع الأغذية والمشروبات، وذلك لكفاءتها الحرارية العالية، على الرغم من رائحتها وسميتها.

   4. إنتاج الألياف والبلاستيك: تدخل في صناعة النايلون والأكريلونيتريل المستخدم في إنتاج البلاستيك والألياف الاصطناعية.

4.  معالجة المعادن

في صناعة المعادن، يتم تكسير  الأمونيا إلى نيتروجين وهيدروجين في درجات حرارة عالية. يُستخدم هذا الخليط في عمليات مثل النيترة (لزيادة صلابة الأسطح المعدنية ومقاومتها للتآكل وكجو واقي في الأفران لمنع الأكسدة.

5. تطبيقات أخرى

• الأدوية والمبيدات الحشرية.

• المنظفات المنزلية والصناعية (في شكل محلول مائي).

• صناعة النسيج ودباغة الجلود.

• كاشف ومذيب في المختبرات والأبحاث الكيميائية.

ختاماً الأمونيا اللامائية مركب نيتروجيني أساسي، لا غنى عنه في إنتاج الغذاء العالمي عبر صناعة الأسمدة، بالإضافة إلى دورها الحيوي في مجالات الطاقة والتبريد والصناعة الكيميائية، مما يجعلها حجر الزاوية في اقتصاد المستقبل الأخضر .

فيديو .. تقطير الأمونيا اللامائية النقية

المراجع :

• الأمونيا اللامائية وعوامل التصنيع – tazzetti

• زيت في الأمونيا اللامائية-ossmaine

اقرأ أيضا :

• 7 مزايا لإنتاج الأمونيا الزرقاء تعرف عليها
• انبعاثات الأمونيا والبيئة : 5 مصادر رئيسية تهدد التوازن البيئي وصحة الإنسان
• 5 تقنيات حديثة لعملية تحويل الأمونيا إلى هيدروجين نظيف
• استخدامات الأمونيا الصناعية: 9 مجالات حيوية تُشكل حلول مستدامة للطاقة
• عملية هابر – بوش للأمونيا: 116 عام من الإنتاج إلي التحول المستدام
• محفزات إنتاج الأمونيا: 5 طرق حديثة لزيادة الإنتاج و نمو الاقتصاد
• سلاسل توريد الأمونيا: 4 مراحل رئيسية من المادة الخام إلى الاستهلاك العالمي

• سلامة منشآت الأمونيا: 3 أبعاد أساسية لدعم مسيرة التنمية الصناعية