کاربرد صنعتی آمونیاک در سیستم‌های تبرید و سردخانه‌ها

مقدمه‌

امروزه، آمونیاک به‌عنوان یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین گازهای مبرد در سردخانه‌ها و صنایع مختلفی که به سیستم‌های چیلر نیازمندند، شناخته شده است. گاز مایع آمونیاک با بهره‌مندی از خواص ترمودینامیکی مطلوب، قابلیت انتقال حرارت بالا، و عدم تأثیر منفی بر لایه اوزون و گرمایش جهانی، به عنوان یک گزینه پایدار و اقتصادی در صنایع مختلف از جمله سردخانه‌ها، فرآوری مواد غذایی، و تأسیسات بزرگ تهویه مطبوع شناخته شده است. در این مقاله بیشتر با گاز آمونیاک و کاربرد های آن آشنا می‎‌شویم.

خواص شیمیایی و فیزیکی آمونیاک

آمونیاک با فرمول شیمیایی NH₃، یکی از گازهای مهم و پرکاربرد در صنایع مختلف، به‌ویژه در سامانه‌های تبرید صنعتی است. این گاز بی‌رنگ، دارای بویی تند و نافذ است که حتی در غلظت‌های پایین نیز به‌راحتی قابل شناسایی است. گاز آمونیاک دارای ساختاری مولکولی به‌شکل هرمی مثلثی است که در آن، سه اتم هیدروژن به اتم نیتروژن مرکزی متصل شده‌اند و زاویه پیوندی بین آن‌ها حدود ۱۰۷ درجه است. این ساختار باعث قطبیت مولکول و ویژگی‌های منحصر به‌فرد آن در رفتارهای شیمیایی و فیزیکی می‌شود.

از نظر ویژگی‌های فیزیکی، آمونیاک در شرایط استاندارد (دمای اتاق و فشار یک اتمسفر) به صورت گاز است. نقطه جوش آن حدود ۳۳.۳۴- درجه سانتی‌گراد چگالی گاز آمونیاک در دمای اتاق حدود ۰.۷۳ کیلوگرم بر متر مکعب بوده و یکی از ویژگی‌های مهم آن، قابلیت انحلال‌پذیری بسیار بالا در آب است؛ به‌طوری که در دمای اتاق می‌تواند تا حدود ۳۴ درصد وزنی در آب حل شود و محلول قلیایی تولید کند.

روش تولید گاز آمونیاک

فرایند هابر-بوش یکی از مهم‌ترین و متداول‌ترین روش‌های صنعتی تولید آمونیاک است که به افتخار مخترعان آن، فریتز هابر و کارل بوش نامگذاری شده است. این فرایند بر اساس واکنش ترکیب نیتروژن و هیدروژن در شرایط دما و فشار بالا انجام می‌شود. تولید آمونیاک با این روش برای تولید انبوه بسیار مناسب و مقرون به صرفه می‌باشد.

کاربردهای گاز آمونیاک

آمونیاک به دلیل مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی در صنایع مختلف کاربرد های متفاوتی دارد که ما در این مقاله با مهم ترین کاربردها آشنا می‌شویم.

1_ آمونیاک در کشاورزی: یکی از پر مصرف ترین ماده ها در صنعت کشاورزی آمونیاک است. آمونیاک در تولید کود های شیمیایی نقش پر رنگی ایفا میکند. محصولات کشاورزی وابسته به کودهای با کیفیتی هستند که در کشاورزی استفاده می‌شوند. نیتروژن یکی از مهم ترین عناصری است که گیاه برای رشد به آن نیاز دارد و نیتروژن مورد نیاز را از آمونیاک موجود در کود جذب می‌کند.

2_ گاز آمونیاک در یخ سازی: در فرآیند یخ سازی از چیلر های آمونیاکی استفاده می‌شود. چیلر های آمونیاکی دمای آب داخل قالب هارا تا نقطه انجماد آب کاهش می‌دهد تا آب منجمد شود. و سپس یخ را از قالب خارج کرده و بسته بندی می‌شود.

3_ آمونیاک به عنوان مبرد: آمونیاک در بسیاری از صنایع شیمیایی به دلیل قیمت پایین و بازدهی بالا نسبت به بقیه گاز‌های فریونی بسیار پرکاربرد است و برای بحث سرد سازی و معیان سازی از چیلرهای تراکمی و جذبی آمونیاکی استفاده می‌شود.

چیلر جذبی آمونیاک

چیلر های آمونیاکی به دو صورت جذبی و تراکمی یافت می‌شود. چیلر های جذبی شامل بویلر، برج جذب، برج دفع، مبدل های حرارتی و اواپراتور می‌باشد.

در ابتدا آمونیاک بخار شده در اواپراتور به برج جذب منتقل می‌شود و با آب موجود در برج جذب، گاز آمونیاک را جذب کرده و پس از پیش گرم شدن در مبدل حرارتی وارد بویلر می‌شود سپس در بویلر آمونیاک از آب جدا شده و آب پس از خنک شدن به برج جذب باز میگردد. آمونیاک جدا شده پس از خنک سازی، با استفاده از شیر اکسپنشن به مایع تبدیل شده و مایع آمونیاک با سیال گرم تبادل حرارتی انجام داده و سیال مورد نظر را خنک میکند. آمونیاکی که تغییر فاز داده و به بخار تبدیل شده به برج جذب رفته و این سیکل تکرار می‌شود.

چیلر تراکمی آمونیاک

چیلر تراکمی آمونیاکی نیز همانند چیلر جذبی کار می‌کند با این تفاوت که در چیلر تراکمی بویلری وجود ندارد و فشار گاز آمونیاک با استفاده از کمپرسور افزایش می‌یابد.

گاز آمونیاک خارج شده از اواپراتور وارد کمپرسور شده و فشار و دمای آن افزایش می‌یابد. پس از آن گاز فشار بالا و گرم آمونیاک با استفاده از مبدل خنک شده و با استفاده از شیر اکسپنشن فشار آن کاهش یافته و به مایع تبدیل می‌شود. سپس مایع آمونیاک در اواپراتور با سیال گرم تبادل حرارتی انجام داده و سیال مورد نظر را خنک کرده و مایع آمونیاک تغییر فاز داده و به گاز آمونیاک تبدیل می‌شود. گاز آمونیاک به کمپرسور برگشته و سیکل تکرار می‌شود.

مقایسه چیلر ها جذبی و تراکمی آمونیاک

• چیلر های تراکمی نسبت به چیلر جذبی راندمان بالاتری دارد اما هزینه راه اندازی آن نیز بالاتر است.
• هزینه تعمیر و نگهداری چیلر های جذبی بسیار کمتر از چیلر های تراکمی است.
• عمر مفید چیلر های جذبی به دلیل نداشتن قطعات محرک مکانیکی طولانی تر از چیلر تراکمی می‌باشد.
• چیلر تراکمی نیاز به انرژی حرارتی نداشته و با برق کار می‎‌کند اما چیلر های جذبی نیاز به یک منبع حرارتی مثل بویلر هستند.
• چیلر های تراکمی اغلب در مراکز صنعتی، سردخانه‌ها، صنایع غذایی، کارخانه‌های یخ‌سازی و پالایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• چیلر های جذبی نیز اغلب در ساختمان ها، بیمارستان ها، هتل ها و نیروگاه ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

عوارض و پیامدهای قرار گرفتن در معرض گاز آمونیاک

آمونیاک گازی سمی بوده و مسمومیت با گاز آمونیاک در صورت رعایت نکردن نکات ایمنی گاز آمونیاک عواقب جبران ناپذیری دارد. خطرات استنشاق گاز آمونیاک را باید جدی گرفت چرا که می‌تواند باعث اختلال در تنفس و کارایی ریه شود و در غلظت های بالا حتی می‌تواند باعث مرگ شود.

هنگام کار با آمونیاک حتما از عینک ایمنی استفاده شود زیرا پاشیدن آمونیاک در چشم میتواند بینایی فرد را محدود و یا آن را از بین ببردو به قرنیه آسیب شدید برساند.

پس برای جلوگیری از خطرات احتمالی، هنگام کار با آمونیاک همه موارد ایمنی باید در نظر گرفته شود.

سیلندرهای حاوی گاز آمونیاک و نکات ایمنی استفاده

سیلندر یا به اصطلاح عموم کپسول گاز آمونیاک از جنس فولاد بدون درز بوده و با رنگ خاکستری با شانه زرد رنگ یافت می‌شود. رنگ زرد شانه سیلندر گاز آمونیاک به دلیل سمی و خورنده بودن این گاز می‌باشد. درون سیلندر، آمونیاک به صورت دو فازی( مایع و گاز) وجود دارد. سیلندر ها به حجم های ۱۰ لیتری، ۲۰ لیتری، ۴۰ لیتری و ۵۰ لیتری موجود می‌باشد.

به دلیل سمی و خورنده بودن این گاز، اتصال شیر خروجی سیلندر به صورت چپ گرد می‌باشد. فشار گاز آمونیاک در سیلندر ها در دمای محیط بین ۸ تا ۱۲ بار است.

فروش گاز آمونیاک

مجتمع تولیدی گاز اردستان با بهره‌گیری از دانش فنی روز و تجهیزات پیشرفته، تأمین و فروش گاز آمونیاک را با بالاترین سطح کیفیت و ایمنی ارائه می‌نماید. قیمت گاز آمونیاک بسته به کیفیت و گرید گاز آمونیاک درخواستی می‌باشد. برای مشاوره فنی و اطلاع از قیمت با کارشناسان مجتمع تولیدی گاز اردستان در ارتباط باشید.