نائٹروجن میں CO کی مقدار کا تجزیہ: نائٹروجن سے دھونے کے بعد CO کی سطح زیادہ ہونے کا ج

Thread Content

اس پوسٹ کو آخری بار 1587328380 نے 2016-11-9 کو ساعت 13:20 پر ترمیم کیا۔
نائٹروجن محلول سے CO گیس کو صاف کرنے کے عمل میں CO کی مقدار زیادہ ہونے کی وجوہات کا تجزیہ:
خلاصہ: کم درجہ حرارت والے نائٹروجن محلول کا استعمال، امونیا کی تخلیق میں استعمال ہونے والے کیٹالسٹوں کے لئے نقصان دہ CO گیس کو جذب کرنے کے لئے کیا جاتا ہے۔ کلیدی الفاظ: مائع نائٹروجن سے صفائی، گیس تقطیر ٹاور، CO کی مقدار۔ ہماری کمپنی کوئلے کو خام مال کے طور پر استعمال کرنے والی ایک بڑی یوریا تیار کرنے والی کمپنی ہے؛ گیسوں کی صفائی کے لئے کم درجہ حرارت والے میتھانول اور مائع نائٹروجن کی تکنیکوں کا استعمال کیا جاتا ہے۔ لیکویڈ نائٹروجن صفائی آلہ، اوپری مرحلے میں ٹھنڈے درجہ حرارت پر میتھانول کے ذریعہ صاف کیے گئے گیسوں کو وصول کرتا ہے؛ پھر کم درجہ حرارت پر لیکویڈ نائٹروجن کے ذریعہ ان گیسوں سے CO، CH4، Ar جیسے عناصر کو خارج کیا جاتا ہے، اور اس طرح H2/N2=3:1 تناسب والی ہائڈروجن-نائٹروجن مرکب گیس تیار کی جاتی ہے۔ ہائڈروجن اور نائٹروجن سے بننے والی گیس کو پہلے امونیا تیار کرنے کے عمل میں استعمال ہونے والے H2-N2 گیس کمپریسر سے دبایا جاتا ہے، اس کے بعد امونیا تیار کیا جاتا ہے۔ ایک، مائع نائٹروجن سے صفائی کے عمل کی وضاحت: مائع نائٹروجن سے صفائی کا عمل -188℃ سے -193℃ کے درجہ حرارت پر، اور 5.27 Mpa کے دباؤ والے صفائی ٹاوروں میں انجام دیا جاتا ہے۔ مائع نائٹروجن ٹاور کے اوپری حصے سے داخل ہوتا ہے، جبکہ خام گیس ٹاور کے نچلے حصے سے داخل ہوتی ہے۔ یہ دونوں مخالف سمتوں سے آپس میں ملتے ہیں، اور ٹاور کی سطح پر حرارت کا تبادلہ ہوتا ہے۔ CO، CH4، Ar وغیرہ جیسے غیرمطلوب مرکبات مائع نائٹروجن کے ذریعہ صاف ہو جاتے ہیں، اور اس طرح خالص گیس حاصل ہوتی ہے۔ 8.9% نائٹروجن سے مالا مال صاف ہائڈروجن، ٹاور کی چوٹی سے باہر نکلتا ہے؛ وہاں سے یہ غیرفعال گیسوں سے گزرتا ہے، جس کے نتیجے میں CO کی مقدار 5×10-6 سے کم رہ جاتی ہے، اور اس طرح خالص گیس حاصل ہوتی ہے۔ جب امونیا سنتھیسس ٹاور میں آکسائڈز کی مقدار 20×10-6 سے زیادہ ہو جاتی ہے، تو اس سے امونیا کی پیداوار کا عمل رک جاتا ہے۔ لہذا، سنتھیٹڈ گیس میں CO کی مقدار کو کنٹرول کرنا بہت اہم ہے۔ دوم، واقعات کا خلاصہ: 29 اگست 2014ء کو، رات 7 بجے، لیکویڈ نائٹروجن سے صفائی کے عمل کے دوران AI17002 کی قیمت تقریباً 0.7 پی پی ایم کے آس پاس رہی۔ رات 7:30 بجے یہ قیمت 1.5 پی پی ایم تک پہنچ گئی، پھر دوبارہ کم ہوکر صفر ہو گئی۔ رات 8 بجے پھر AI17002 کی قیمت 1.5 پی پی ایم تک پہنچ گئی۔ اس پر کنٹرول روم نے AI17002 پر نظر رکھنا شروع کیا۔ رات 8:10 بجے AI17002 کی قیمت 2.0 پی پی ایم تک پہنچ گئی۔ اس پر کنٹرول روم نے صفائی کے عمل سے متعلق افراد کو ہدایت دی کہ N2 اور N3 کی مقدار کو کم کیا جائے۔ لیکن کنٹرول روم کے افراد نے بتایا کہ AI17002 کی قیمت میں اضافہ ہو رہا ہے، لہذا N2 کی مقدار کو بڑھانے کی ضرورت ہے۔ اس کے بعد AI17002 کی مینوئل تجزیہ کیا گیا، اور فریج کے والو FV17010، پروسیسنگ گیس کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے والے آلے TV17039، اور خام نائٹروجن کے آلے FV17009 کو بھی ایڈجسٹ کیا گیا۔ 21:02 پر، AI17002 کی سطح 6.4 ppm تک پہنچ گئی، اور یہ سطح مزید بلند ہوتی رہی۔ اس وقت کنٹرول روم کے عملے نے ڈسپیچر کو ہدایت دی کہ مقدار کو کم کیا جائے، اور تجزیہ کرنے والے شخص کو بھی ہدایت دی گئی کہ A17002 کے جزوؤں کا دوبارہ تجزیہ کیا جائے۔ تجزیے کے نتیجے میں یہ مقدار 11 پی پی ایم ثابت ہوئی۔ مائع نائٹروجن کی آمدنی کی مقدار، پہلے 94384 Nm3/گھنٹہ سے کم ہوکر 83872 Nm3/گھنٹہ رہ گئی۔ 21:21 پر، AI17002 کی سطح 9.5 ppm تک پہنچ گئی؛ دستی تجزیے کے مطابق یہ سطح 15 ppm تھی۔ اس وقت نائٹروجن کی مقدار 13023 کلوگرام/گھنٹہ تک پہنچ گئی۔ 21:50 پر، AI17002 کی سطح 5 پی پی ایم تک گر گئی۔ 22:04 پر یہ مقدار 2 PPM تک گر گئی، جبکہ دستی تجزیے کے مطابق یہ مقدار 3 PPM ہے۔ 29 اگست کے بعد، سنتھیٹک گیس میں CO کی مقدار میں تغیرات رہے، اور اس کی سطح میں اضافہ ہوتا رہا۔ ایسی صورت میں لیکویڈ نائٹروجن سے صفائی کا عمل شروع کیا جاتا ہے۔ CO کی مقدار زیادہ ہونے کی وجہ سے سنتھیسس کا عمل دو بار روکنا پڑا، اور سسٹم کو 29 بار صفائی کے عمل سے گزارنا پڑا۔ اس کے بعد، مائع نائٹروجن سے دھونے کے عمل کا تفصیلی تجزیہ کیا گیا۔ ； سنتھیٹک گیس میں CO کی موجودگی کے اسباب اور اس کے حل ； (1) لیکویڈ نائٹروجن سے صفائی کرتے وقت استعمال ہونے والے نائٹروجن کی مقدار کافی نہی ； (2) لیکویڈ نائٹروجن سے دھونے کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہے۔ ； (3) آپریشنل دباؤ بہت کم ہے۔ ； (4) میتھانول سے صفائی کے عمل میں خرابی۔ ； (5) ٹاور ڈسک کی وجوہات ； حل/طریقہ کار ； (1) دھونے کے لئے استعمال ہونے والے نائٹروجن کی مقدار میں اضافہ کرنا۔
(2) مائع نائٹروجن سے دھونے کے عمل کے دوران درجہ حرارت TI17039 کو -185℃ سے کم کرنا۔ ； (3) نظام کے دباؤ کو معمول کے آپریشنل دباؤ یعنی 5.0 MPa سے زیادہ تک بڑھانا۔ ； (4) میتھانول سے صفائی کرنے والی پروسیسنگ لائن کے والوز HV16003A/B/C/D کی حقیقی حالت کی جانچ کریں، تاکہ یقین ہو سکے کہ یہ درست مقام پر ہیں۔ ； (5) گاڑیوں کی مرمت اور دیکھ بھال۔ جب ہیٹ ایکسچینجر، ٹاور پلیٹس، اور والوز میں کوئی خرابی نہیں پائی گئی، تو ہم نے دوبارہ نائٹروجن کی خالصیت کے تجزیے پر توجہ مرکوز کی۔ 11 ستمبر کو، پروڈکشن ڈپارٹمنٹ اور کوالٹی کنٹرول سینٹر کے تعاون سے (جب سنتھیسائزڈ گیس میں CO کی مقدار میں تغیرات ہوئے، تو N2 کی ساخت کا دستی طور پر تجزیہ کیا گیا)، تین دنوں تک نمونوں کا موازنہ کیا گیا۔ آخر کار 13 ستمبر کو یہ نتیجہ نکلا کہ نائٹروجن میں CO کی مقدار حد سے زیادہ ہے۔ تین، حد سے زیادہ مقدار کے اثرات:
1- امونیا کی تیاری کے عمل میں دو بار رکاوٹ پیدا ہوئی، جس سے امونیا کی تیاری کا نظام متأثر ہوا۔
2- مائع نائٹروجن کی مقدار میں کمی واقع ہوئی، جس سے امونیا اور یوریا کی پیداوار متأثر ہوئی۔

چار، وجوہات کا تجزیہ:
(1) گیسوں کی ساخت میں فرق۔ ； معیاری حالات میں، کاربن مونو آکسائیڈ (Carbon Monoxide، CO) ایک بے رنگ، بے بو، اور غیر تحریک کرنے والی گیس ہے۔ اس کا نسبتی مولر وزن 28.01 ہے، کثافت 1.25 گرام/لیٹر ہے، برف پگھلنے کا درجہ حرارت -205.1 ڈگری سیلسیس ہے، جبکہ ابالنے کا درجہ حرارت -191.5 ڈگری سیلسیس ہے۔ پانی میں اس کی حل ہونے کی صلاحیت بہت کم ہے، یعنی یہ پانی میں بہت مشکل سے ہی حل ہوتا نائٹروجن، عام حالات میں ایک بے رنگ، بے بو اور بے ذائقہ گیس ہے، اور عموماً یہ زہریلا بھی نہیں ہوتا۔ نائٹروجن، فضا کے کُل حجم کا 78.12% حصہ ہے (حجمی فیصد کے لحاظ سے)۔ معیاری حالات میں اس گیس کثافت 1.25 گرام/لیٹر ہے۔ نائٹروجن پانی میں بہت کم حل ہوتا ہے؛ عام درجہ حرارت اور دباؤ کے تحت، 1 لیٹر پانی میں تقریباً صرف 0.02 لیٹر نائٹروجن ہی حل ہو سکتا ہے۔ پگھلنے کا نقطہ – 210℃، ابلنے کا نقطہ – 195.8℃، نسبتی مولر وزن 28 ہے۔ گیسوں کی ساخت کے لحاظ سے، CO اور N2 کے بخاراتی نقطہ اور مولیکیولر وزن تقریباً برابر ہیں، جو 28 ہے۔ میری کمپنی، اسٹیل فیکٹری کے ٹارچ سے خارج ہونے والی گیسوں اور ایئر کمپریسر کے ان پٹ فلٹر سے صرف ایک دیوار کے فاصلے پر واقع ہے۔ چونکہ اسٹیل فیکٹری کے ٹارچ کی بلندی کم ہے، اس لیے جب ہوا کی سمت تبدیل ہوتی ہے تو ٹارچ سے گیسیں باہر نہیں نکل پاتیں، اور ایسی صورت میں CO، ہوا کی سمت کے مطابق ایئر کمپریسر کے ان پٹ میں داخل ہو جاتا ہے۔ ہوا کی تقسیم کے ذریعہ تقطیر: مختلف مادوں کے ابلنے کے نقاط کے فرق کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، مرکب بخارات کو بار بار جزوی طور پر ٹھنڈا کیا جاتا ہے، اور مرکب مائعات کو بھی جزوی طور پر بھاپ بنایا جاتا ہے؛ تاکہ مختلف مادوں کو الگ کیا جاسکے۔ فضا کے اہم جزوؤں کے نام، کیمیائی علامتیں، حجمی فیصد، اور ابلنے کا درجہ حرارت (101.325 KPa پر) درج ذیل ہیں:
نائٹروجن: N2 – 78.09٪، ابلنے کا درجہ حرارت: -195.8 ڈگری سیلسیس۔
کاربن مونو آکسائیڈ: CO – 2.09٪، ابلنے کا درجہ حرارت: -191.5 ڈگری سیلسیس۔
آرگون: Ar – 0.932٪، ابلنے کا درجہ حرارت: -185.7 ڈگری سیلسیس۔
آکسیجن: O2 – 20.95٪، ابلنے کا درجہ حرارت: -183 ڈگری سیلسیس۔
اوپر دیے گئے جدول سے معلوم ہوتا ہے کہ CO اور N2 کا ابلنے کا درجہ حرارت بہت قریب ہے؛ لہذا اسٹیل فیکٹریوں سے خارج ہونے والا CO فضا کے ذریعے ایر پریشر ڈسٹیلیشن ٹاور میں داخل ہو جاتا ہے۔ (2) ایئر سیپریشن ڈسٹلیشن ٹاور کے عمل کی تفصیلات نیچے بیان کی گئی ہیں: فضا کو پہلے نائٹروجن اور آکسیجن سے مالا مال مائع فضا میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ ٹاور کے اوپری حصے سے حاصل ہونے والا نائٹروجن، مین کنڈینسنگ ایواپوریٹر میں مائع شکل میں تبدیل ہو جاتا ہے، جبکہ مین کنڈینسنگ ایواپوریٹر کے کم دباؤ والے حصے میں موجود مائع آکسیجن گیسی شکل میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ زیادہ تر مائع نائٹروجن، نچلے ٹاور میں واپس بہتا ہے؛ جبکہ باقی مائع نائٹروجن کو کولر کے ذریعہ خالص نائٹروجن اور غیرخالص نائٹروجن میں تقسیم کیا جاتا ہے، اور پھر اسے ٹاور کی چوٹی تک بھیجا جاتا ہے۔ نچلے ٹاور کے اوپری حصے سے نکالے گئے غیرخالص نائٹروجن کو کولر کے ذریعہ ٹھنڈا کیا جاتا ہے، اس کے بعد اسے تھراستر کے ذریعہ اوپری ٹاور کے اوپری حصے میں بھیجا جاتا نچلے ٹاور کے نیچے سے نکالے گئے آکسیجن سے مالا مال مائع کو کرائوسیٹر میں ٹھنڈا کیا جاتا ہے، اس کے بعد اسے تنگ کرکے اوپری ٹاور کے درمیانی حصے میں واپس بھیجا جاتا ہے، تاکہ یہ وہاں ر غیرصاف نائٹروجن کو ٹاور کے اوپری حصے سے باہر نکالا جاتا ہے۔ اور پھر اسے کولنگ یونٹ، اعلی دباؤ والے مین ہیٹ ایکسچینجر، اور کم دباؤ والے مین ہیٹ ایکسچینجر میں دوبارہ گرم کیا جاتا ہے؛ اس کے بعد اسے ڈسٹیلیشن ٹاور سے باہر بھیجا جاتا ہے۔ اس میں سے کچھ حصہ مولیکیولر سیور کے لئے استعمال ہوتا ہے، جبکہ باقی حصہ واٹر کولنگ ٹاور میں جاتا ہے۔ خالص نائٹروجن کو ٹاور کے اوپری حصے سے نکالا جاتا ہے، پھر اسے کولڈر اور کم دباؤ والے مین ہیٹ ایکسچینجرز میں دوبارہ گرم کیا جاتا ہے؛ بعد میں اسے کولڈ ٹینک میں بھیجا جاتا ہے، تاکہ یہ باہر کے پانی کو ٹھنڈا کرنے میں مدد کرے۔ CO کو نائٹروجن کے ساتھ ٹاور کی بالائی سطح سے باہر نکالا جاتا ہے، پھر کم دباؤ والے مین ہیٹ ایکسچینجر میں اس کو دوبارہ گرم کیا جاتا ہے، اس کے بعد اسے کولڈ چیمبر سے باہر نکالا جاتا ہے۔ اس کے بعد اسے نائٹروجن کمپریشن یونٹ کے ذریعہ 6.0 MPa کے دباؤ تک کمپریس کیا جاتا ہے، اور پھر اسے لیکویڈ نائٹروجن ٹریٹمنٹ یونٹ میں بھیجا جاتا ہے، تاکہ اس میں نائٹ وجوہات کا تجزیہ ； (1) اسٹیل فیکٹریوں میں ٹارچوں کی ڈیزائننگ مناسب نہیں ہے؛ CO گیس کا خارج ہونا اس حادثے کی بنیادی وجہ ہے۔
(2) CO گیس سے متعلق درست معلومات نہیں ہیں؛ CO گیس، ایر کمپریسر کے ذریعے ڈسٹیلیشن ٹاور میں داخل ہوکر N2 پائپ لائنوں تک پہنچ جاتی ہے۔
(3) فیلڈ میں کام کرنے والے عملے نے CO گیس سے متعلق الارم سنا، لیکن اس کی فوری رپورٹ نہیں کی گئی؛ اس وجہ سے مسئلے کو حل کرنے میں تاخیر ہوئی۔

**چوتھا: احتیاطی تدابیر**
(1) اسٹیل فیکٹریوں کو ہدایت دی جانی چاہیے کہ ٹارچیں کبھی بھی بجھ نہیں سکتیں۔
(2) فیلڈ میں کام کرنے والے عملے کو ہدایت دی جانی چاہیے کہ اگر CO گیس سے متعلق کوئی الارم سنائی دے، تو فوراً اس کی رپورٹ ہیڈ کنٹرول روم میں کی جائے۔ (3) فضا کی صفائی سے متعلق عملے کے ساتھ مل کر، N2 میں موجود CO کے نمونوں کی باقاعدگی سے جانچ کی جاتی ہے۔
حوالہ جات:
[1] لو شیاؤفینگ، “نائٹروجن سے صفائی کے عمل سے متعلق ہدایات”， گلوبل ڈیزائن۔
[2] لی یونگکانگ، شین ویلینگ، “ڈیپ کولنگ ٹیکنالوجی”， چائنیز سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کا اہم جریدہ، 1961ء۔