پایش برخط و غیرتماسی ناخالصی های نیتروژنی در تولید اوره با استفاده از طیف سنجی Raman پروسه ای

طیف سنجی Raman پروسه ای به عنوان یکی از کارآمدترین فناوری های پایش غیرتماسی و بلادرنگ در فرایندهای شیمیایی، در سال های اخیر نقش مهمی در کنترل کیفیت محصولات نیتروژنی ایفا کرده است. در واحدهای تولید اوره، ظهور ناخالصی هایی مانند بیورت (کاربامیل اوره)، سیانور و مشتقات نیتروژنی می تواند کیفیت محصول، پایداری گرانولاسیون، عملکرد مبدل ها و همچنین ایمنی عملیاتی را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. روش های مرسوم آزمایشگاهی مانند HPLC، UV-Vis و FTIR گرچه از دقت قابل قبولی برخوردارند، اما به دلیل نیاز به نمونه برداری دستی، زمان تحلیل طولانی، هزینه عملیاتی بالا و ناتوانی در ارائه اطلاعات لحظه ای، پاسخگوی نیازهای کنترل فرآیند در مقیاس صنعتی نیستند. فناوری Raman پروسه ای با بهره گیری از پراکندگی غیرکشسان نور و ثبت امضای ارتعاشی مولکول ها، این امکان را فراهم می کند که ترکیباتی با ساختارهای مشابه همچون اوره و بیورت یا گونه های کم غلظت مانند سیانور به صورت مستقیم، سریع و بدون نیاز به مداخله اپراتور اندازه گیری شوند. به کارگیری پروب های صنعتی غیرتماسی و فیبرنوری مقاوم در برابر دما و خوردگی، شرایط نصب در خطوط جریان، مخازن و بخش های تغلیظ و گرانولاسیون را فراهم کرده و موجب حذف مسیرهای نمونه برداری و کاهش چشمگیر زمان پاسخ شده است. در این مطالعه، عملکرد عملیاتی یک سیستم Raman صنعتی در پایش آنلاین جریان های مایع و نیمه جامد اوره بررسی شده و مدل های شیمی سنجی چندمتغیره (PLS-R) برای اندازه گیری کمی بیورت و سیانور توسعه یافته است. ارزیابی های انجام شده نشان می دهد این فناوری می تواند با زمان پاسخ چندثانیه ای، دقت اندازه گیری نزدیک به روش های مرجع آزمایشگاهی و پایداری طولانی مدت در شرایط حقیقی فرآیند عمل کند. همچنین امکان اتصال مستقیم خروجی آن به DCS و استفاده در کنترل حلقه بسته کیفیت فراهم شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد طیف سنجی Raman نه تنها جایگزینی مناسب برای روش های مرسوم آزمایشگاهی است، بلکه به عنوان یک فناوری PAT پیشرفته قادر است کیفیت محصول، راندمان واحد و ایمنی عملیات را به طور چشمگیری بهبود دهد. تحلیل های ارائه شده، مبنای علمی و صنعتی لازم برای پیاده سازی این فناوری در واحدهای تولید اوره را فراهم می سازد.

کلیدواژه ها:

طیف سنجی Raman پروسه ای ، پایش برخط ، آنالیز غیرتماسی ، مشتقات نیتروژنی ، شیمی سنجی چندمتغیره (PLS-R)