مراحل تولید اوره تا بازار جهانی: فرآیند تولید و صادرات اوره در ایران

مراحل تولید اوره: اوره یکی از مهم‌ترین محصولات صنعت پتروشیمی است که نقش حیاتی در کشاورزی، داروسازی، صنایع شیمیایی و حتی تولید چسب‌ها و رزین‌ها دارد. این ترکیب سفیدرنگ و بی‌بو، که در نگاه اول بسیار ساده به‌نظر می‌رسد، حاصل یک فرآیند پیچیده و دقیق در واحدهای پیشرفته پتروشیمی است.

در این مقاله، به زبان ساده اما تخصصی، با مراحل تولید اوره آشنا می‌شویم؛ از نقطه شروع یعنی تولید آمونیاک تا مرحله نهایی بسته‌بندی و آماده‌سازی برای عرضه به بازار.

اوره چیست و چرا اهمیت دارد؟

اوره (با فرمول شیمیایی CO(NH₂)₂) یک ترکیب آلی حاوی نیتروژن است که از واکنش آمونیاک و دی‌اکسیدکربن تولید می‌شود. این ماده یکی از مؤثرترین و پرمصرف‌ترین کودهای نیتروژنه (Nitrogen fertilizers) در جهان است و حدود ۵۰٪ نیتروژن دارد، که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای افزایش رشد گیاهان تبدیل می‌کند.

به‌جز کشاورزی، اوره در موارد زیر نیز کاربرد دارد:

• تولید رزین‌ها و پلاستیک‌ها

• صنایع داروسازی و دامپزشکی

• تصفیه دودهای خروجی (در سیستم‌های کاهش آلودگی دیزل)

• چسب‌های اوره-فرمالدهید

مراحل تولید اوره

مراحل تولید اوره به شرح زیر است:

مرحله اول: تولید آمونیاک – قلب فرآیند اوره‌سازی

تولید اوره بدون آمونیاک ممکن نیست. بنابراین، اولین قدم در فرآیند اوره‌سازی، تولید آمونیاک است که خود فرآیندی پیچیده و پرانرژی است.

ماده اولیه:

• گاز طبیعی (متان) یا در برخی موارد نفتا

• بخار آب

مراحل کلیدی تولید اوره

1. ریفرمینگ بخار متان (Steam Reforming):
   در این مرحله، متان (CH₄) با بخار آب در دمای بالا (حدود ۸۵۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد) واکنش می‌دهد و گاز سنتز شامل هیدروژن و CO تولید می‌شود:

   CH4+H2O→CO+3H2CH₄ + H₂O → CO + 3H₂CH4​+H2​O→CO+3H2​

2. واکنش Shift (تبدیل CO به CO₂):
   برای حذف CO، این گاز با بخار آب واکنش داده و به CO₂ و هیدروژن بیشتر تبدیل می‌شود:

   CO+H2O→CO2+H2CO + H₂O → CO₂ + H₂CO+H2​O→CO2​+H2​

3. جذب CO₂:
   گاز CO₂ از مخلوط جدا می‌شود و در مرحله تولید اوره مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

4. سنتز آمونیاک:
   هیدروژن حاصل با نیتروژن (که از هوا گرفته می‌شود) در حضور کاتالیست آهن واکنش داده و آمونیاک تولید می‌شود:

   N2+3H2⇌2NH3N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃N2​+3H2​⇌2NH3​

این واکنش در فشار بالا (۱۵۰ تا ۳۰۰ اتمسفر) و دمای حدود ۴۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.

مرحله دوم: تولید اوره – واکنش شیمیایی اصلی

پس از تهیه آمونیاک و CO₂، حال نوبت به تولید اوره می‌رسد. این فرآیند شامل دو مرحله اصلی است:

۱. تشکیل کاربامات آمونیوم

ابتدا آمونیاک با CO₂ در فشار بالا واکنش می‌دهد تا ترکیبی به نام کاربامات آمونیوم تشکیل شود:

2NH3+CO2⇌NH2COONH42NH₃ + CO₂ ⇌ NH₂COONH₄2NH3​+CO2​⇌NH2​COONH4​

این واکنش گرمازا است و در فشار حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰ بار و دمای ۱۷۰ تا ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.

۲. تبدیل کاربامات به اوره

سپس کاربامات آمونیوم در یک واکنش کند و گرماگیر، به اوره و آب تجزیه می‌شود:

NH2COONH4⇌CO(NH2)2+H2ONH₂COONH₄ ⇌ CO(NH₂)₂ + H₂ONH2​COONH4​⇌CO(NH2​)2​+H2​O

این مرحله مهم‌ترین قسمت در فرآیند اوره‌سازی است و به دقت بالایی نیاز دارد.

مرحله سوم: تغلیظ و جداسازی آب

در پایان مرحله دوم، محصول حاوی محلول رقیق اوره، آب و باقی‌مانده آمونیاک است. برای به‌دست آوردن اوره خالص، لازم است مراحل زیر طی شود:

• تقطیر آب: در برج تقطیر، آب از مخلوط جدا می‌شود.

• بازیافت آمونیاک و CO₂: مواد واکنش‌نداده به چرخه بازگردانده می‌شوند (recycle).

• تغلیظ محلول اوره: با کاهش فشار و افزایش دما، محلول اوره به محلول غلیظ ۹۹٪ می‌رسد.

مرحله چهارم: دانه‌بندی یا گرانول‌سازی اوره

مرحله چهارم از مراحل تولید اوره نزدیک ترین مرحله به شکل واقعی این کود است. اکنون اوره آماده تبدیل به شکل جامد است. بسته به نیاز بازار، دو روش اصلی برای جامدسازی اوره وجود دارد:

۱. روش Prilling (ساخت پرل):

• اوره مذاب از بالای یک برج بلند رها می‌شود و در مسیر سقوط، با هوا سرد شده و به شکل دانه‌های کروی کوچک (پرل) در می‌آید.

۲. روش Granulation (گرانول‌سازی):

• اوره مذاب با اسپری‌شدن روی هسته‌های جامد اوره، به‌تدریج گرانول‌هایی بزرگ‌تر، سخت‌تر و با مقاومت بالا ایجاد می‌کند.

گرانول‌ها نسبت به پرل مقاوم‌تر بوده و در حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی آسیب‌پذیری کمتری دارند.

مرحله پنجم: خنک‌سازی، ذخیره‌سازی و بسته‌بندی

پس از تولید دانه‌های جامد اوره، آن‌ها باید قبل از ذخیره‌سازی و بسته‌بندی خنک شوند.

• سیستم‌های خنک‌کننده: شامل نوارهای انتقال با جریان هوای سرد

• ذخیره‌سازی در سیلوها: برای جلوگیری از جذب رطوبت

• بسته‌بندی: اوره در کیسه‌هایی با وزن ۵۰ کیلوگرم، ۱ تن یا به‌صورت فله برای صادرات بسته‌بندی می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی فرآیند تولید اوره در واحدهای پتروشیمی ایران

• بازیافت داخلی CO₂: بسیاری از واحدهای پتروشیمی ایران از گازهای جانبی خود CO₂ موردنیاز تولید اوره را تأمین می‌کنند.

• کاهش اتلاف مواد: با طراحی چرخه بازیافت مواد اولیه، کارایی افزایش می‌یابد.

• تولید هم‌زمان آمونیاک و اوره: اکثر مجتمع‌های اوره، واحد آمونیاک اختصاصی دارند تا فرآیند یکپارچه باشد.

• کنترل‌های دقیق: با استفاده از سیستم‌های DCS، فرآیند تحت نظارت دائم و هوشمند است.

چالش‌های تولید اوره در پتروشیمی‌ها

• مصرف بالای انرژی (مخصوصاً در تولید آمونیاک)

• خوردگی تجهیزات به دلیل وجود آمونیاک و CO₂

• نیاز به فناوری‌های پیشرفته برای بازیافت و کنترل آلاینده‌ها

• نوسانات قیمت گاز طبیعی و بازار جهانی اوره

صادرات اوره؛ یک مزیت راهبردی برای اقتصاد ایران

پس از طی مراحل تولید اوره، تغلیظ، دانه‌بندی و بسته‌بندی اوره، بخشی از این محصول برای مصرف داخلی (به‌ویژه در کشاورزی) اختصاص می‌یابد، اما بخش عمده‌ای از تولید اوره در مجتمع‌های پتروشیمی ایران روانه بازارهای صادراتی می‌شود. به‌دلیل کیفیت بالای اوره ایرانی، دسترسی به منابع ارزان گاز طبیعی، و موقعیت جغرافیایی مناسب کشور، ایران یکی از صادرکنندگان مهم اوره در جهان محسوب می‌شود.

چرا صادرات اوره برای ایران اهمیت دارد؟

۱. درآمدزایی ارزی بالا:
صادرات اوره، به‌ویژه در شرایط تحریم و کاهش درآمدهای نفتی، منبعی پایدار و قابل اتکا برای تأمین ارز کشور به‌شمار می‌رود.

۲. تقاضای جهانی ثابت:
کود اوره جزو نیازهای دائمی بخش کشاورزی در جهان است. کشورهای پرجمعیت آسیایی و آفریقایی، با زمین‌های کشاورزی گسترده، از مهم‌ترین واردکنندگان اوره هستند.

3. ارزش افزوده بالا نسبت به گاز طبیعی:
تبدیل گاز طبیعی به اوره، باعث افزایش چندبرابری ارزش ماده اولیه می‌شود و فرصت مناسبی برای سودآوری پتروشیمی‌ها فراهم می‌کند.

مقاصد اصلی صادراتی اوره ایران

بر اساس داده‌های گمرک و وزارت نفت، صادرات اوره ایران بعد از طی مراحل تولید اوره عمدتاً به کشورهای زیر انجام می‌شود:

• هند: بزرگ‌ترین واردکننده اوره ایران با قراردادهای بلندمدت

• چین: بازار بسیار بزرگ با مصرف فصلی بالا

• کشورهای جنوب شرق آسیا: مانند تایلند، ویتنام و مالزی

• برخی کشورهای آفریقایی و آمریکای جنوبی

• برخی مقاصد اروپایی (با واسطه)

انواع صادرات اوره

ایران اوره را در دو شکل عمده صادر می‌کند:

• اوره گرانوله (Granular Urea): مناسب برای حمل‌ونقل دریایی و بازارهای صادراتی

• اوره پرل (Prilled Urea): بیشتر برای مصارف داخلی یا کشورهای همسایه با حمل زمینی

گرانول‌ها مقاومت بالاتری دارند و در صادرات ترجیح داده می‌شوند.

چالش‌های صادرات اوره ایران

هرچند ایران توان تولید و عرضه بالایی دارد، اما صادرات اوره با موانعی نیز مواجه است:

• تحریم‌های بین‌المللی: محدودیت در تبادلات بانکی و بیمه‌های بین‌المللی

• نوسانات قیمت جهانی: قیمت اوره تابع عرضه و تقاضا، قیمت گاز و سیاست‌های کشورهایی مانند چین و هند است.

• رقابت منطقه‌ای: کشورهایی مانند قطر، عربستان، روسیه و ترکمنستان نیز صادرکننده اوره هستند.

• مشکلات لجستیکی: محدودیت در ظرفیت بنادر، حمل‌ونقل ریلی و کانتینری

آینده صادرات اوره؛ فرصت یا تهدید؟

با توجه به اینکه جمعیت جهان در حال افزایش است و تقاضا برای غذا رشد می‌کند، مصرف کودهای نیتروژنه مانند اوره رو به افزایش خواهد بود. از سوی دیگر، کشورهای توسعه‌یافته به‌دنبال کاهش وابستگی به کودهای شیمیایی هستند و به سمت کشاورزی پایدار حرکت می‌کنند. بنابراین آینده بازار اوره، هم فرصت است و هم نیازمند هوشمندی.

برای حفظ سهم بازار، ایران باید:

• تنوع مشتریان صادراتی را افزایش دهد.

• قراردادهای بلندمدت با مشتریان کلیدی منعقد کند.

• زنجیره ارزش پایین‌دستی اوره (مثل کودهای ترکیبی و اوره فرموله‌شده) را توسعه دهد.

• زیرساخت‌های صادراتی مانند انبارها، اسکله‌های تخصصی و خطوط ریلی را به‌روز کند.

جمع‌بندی

مراحل تولید اوره را دیدیم. فرآیند تولید اوره، از واکنش آمونیاک و دی‌اکسیدکربن آغاز می‌شود و با بسته‌بندی دانه‌های جامد اوره پایان می‌یابد. اما داستان این محصول مهم، تنها به تولید ختم نمی‌شود. صادرات اوره یکی از نقاط قوت اقتصاد پتروشیمی ایران است که می‌تواند در آینده‌ای هوشمندانه، نقش پررنگ‌تری در توسعه پایدار کشور ایفا کند.