elk jaar wordt wereldwijd bijna 20 miljoen ton ammoniumnitraat geproduceerd. Het is tot nu toe de meest krachtige, economische en handige meststof op de markt, die boeren ondersteunt in het voeden van miljarden. De recente catastrofale explosie in Beiroet herinnert echter aan de gevaren die gepaard gaan met onjuiste opslag en vervoer van deze veel voorkomende chemische stof., Hoe kunnen we de kracht van ammoniumnitraat benutten en tegelijkertijd zorgen dat tragedies als Beiroet in de toekomst worden vermeden?de ramp in Beiroet op 4 augustus 2020 ontplofte een grote hoeveelheid ammoniumnitraat in een opslaghangar in de haven van Beiroet, met meer dan 300 doden en 6.000 gewonden, evenals enorme materiële schade, waardoor naar schatting 300.000 mensen dakloos werden., De catastrofale explosie in Beiroet was een van de weinige grootschalige ongevallen veroorzaakt door ammoniumnitraat, alleen vergelijkbaar met explosies in Texas City, Verenigde Staten (1947); Toulouse, Frankrijk (2001); en Tianjin, China (2015).sinds het begin van de 20e eeuw hebben zich bijna 40 grote ongevallen voorgedaan, waarvan meer dan de helft in de laatste 20 jaar. Bij elf van deze ongevallen ging het om meer dan 1.000 ton ammoniumnitraat of om meer dan 30 doden (figuur 1). Meer dan 80% van deze ongevallen vond plaats tijdens de opslag of het vervoer van ammoniumnitraat (Figuur 2)., Uit de analyse van deze ongevallen blijkt dat explosies op ammoniumnitraat bijna altijd worden voorafgegaan door branden of andere ontstekingsbronnen.
voor nog meer inzicht in de chemische eigenschappen van ammoniumnitraat, de gevaren en de veiligheidsvoorschriften download dit diepgaande CAS-rapport.
kan ammoniumnitraat worden getemd?
wat kan er worden gedaan om tragedies als Beiroet in de toekomst te voorkomen? De sleutel tot toekomstige innovatie in deze ruimte is het begrijpen van de moleculaire structuur en reacties die deze krachtige explosies veroorzaken., Ammoniumnitraat wordt geproduceerd door reactie van ammoniak met salpeterzuur in water, gevolgd door zorgvuldige verdamping van het water.
ammoniak wordt meestal bereid uit atmosferische stikstof, terwijl salpeterzuur wordt bereid uit de verbranding van ammoniak, en dus wordt ammoniumnitraat het gemakkelijkst geproduceerd waar ammoniak wordt gemaakt. De vorming van ammoniumnitraat geeft aanzienlijke hoeveelheden warmte af, dus wordt het gemaakt in waterige oplossing om die warmte beter af te voeren., Vervolgens moet het water uit de oplossing worden verwijderd om vast ammoniumnitraat te produceren, meestal door verdamping. Hoewel ammoniumnitraat stabiel is bij de gebruikelijke temperaturen van de productie en zuivering, worden vaak additieven gebruikt om de gevaren te verminderen. Bijvoorbeeld, kaliumverbindingen zoals stikstof-kalium en stikstof-fosfor-kalium meststoffen zijn gebruikt om de stabiliteit van ammoniumnitraat om faseovergang te verhogen en de gevoeligheid voor explosie te verminderen., Calcium – en magnesiumnitraat zijn ook in kleine hoeveelheden aan ammoniumnitraat toegevoegd om de fysieke stabiliteit te verbeteren, maar de mengsels absorberen gemakkelijker water uit de atmosfeer. Calciumammoniumnitraat (blik), bereid uit ammoniumnitraat en calciumcarbonaat, wordt in sommige gevallen gebruikt als alternatief voor ammoniumnitraat. Aluminiumsulfaat is ook gebruikt als droogmiddel voor ammoniumnitraat. Hoewel deze alternatieven hebben geholpen, is het belangrijk op te merken dat onbedoelde onzuiverheden in het productieproces de stabiliteit ervan kunnen verminderen of explosie kunnen vergemakkelijken.,
innovatie op het gebied van ammoniumnitraat gericht op veiligheid
een diepgaande analyse van de verzameling van CAS-inhoud brengt enkele belangrijke gebieden aan het licht die zich in het intellectuele-eigendomslandschap beginnen op te werpen, en schetst inspanningen om per ongeluk ontploffingsgevaar of misbruik te voorkomen. Deze omvatten vooruitgang rond mengsels, deklagen, de formuleringen van de langzame versie, de controle van de deeltjesgrootte, en hygroscopicity benaderingen die het potentieel voor misbruik minimaliseren en stabiliteit voor veiligere opslag verhogen., Zo is een coating voor een meststof uitgevonden die infiltratie van koolwaterstoffen, zoals stookolie, in de poriën van meststof voorkomt, waardoor de werkzaamheid als oxidator wordt verminderd (WO2003106377). Als alternatief zijn hygroscopische benaderingen ook onderzocht door een belangrijk ingrediënt toe te voegen, zoals een ureum dubbelzout dat een stabiele meststof vormt met ammoniumnitraat (US20150218058)., Er zijn dus alternatieven ontstaan die gebruikers veilige, kosteneffectieve opties bieden, maar er zijn nog steeds aanzienlijke afwegingen op het gebied van veiligheid of stikstofgehalte, dus er is nog steeds meer innovatie nodig.
zoeken naar alternatieve stikstofmeststoffen
hoewel ammoniumnitraat een belangrijke meststof is vanwege het hoge stikstofgehalte, beperkt het explosiegevaar de toepassing ervan en is het in sommige gebieden zelfs verboden., Het verminderen van de concentratie ammoniumnitraat, het vinden van alternatieve verbindingen en het ontwikkelen van veiligere vormen zijn strategieën die kunnen helpen de veiligheid van stikstofmeststoffen te verhogen. Tabel 1 geeft een overzicht van alternatieve stikstofmeststoffen die naar voren zijn gekomen als veiliger alternatieven voor ammoniumnitraat. Helaas is het alternatief met het hoogste stikstofgehalte watervrij ammoniak, een giftig gas bij omgevingstemperatuur., Andere alternatieven met een hoog stikstofgehalte, zoals ammoniumhydroxideoplossingen en ureum, zijn aantrekkelijk vanwege hun lage kosten en effectiviteit, maar ze zijn Vluchtig. Om deze uitdaging het hoofd te bieden, zijn ureumformuleringen met langzame afgifte en gemodificeerde ligninen en hydrogels ontwikkeld.
Tabel 1., List of alternative nitrogenous fertilizers
|
Fertilizer |
Comment |
|
|---|---|---|
|
Anhydrous ammonia |
Pressurized gas, Risk Management Plan (RMP)-regulated substance with a threshold of 10,000 lbs, regulated as Dangerous Goods for transportation.,div id=”8648a5f2f4″> Sodium nitrate |
Stable |
|
Calcium cyanamide |
Contains calcium |
|
|
Calcium nitrate |
Contains calcium |
Handling ammonium nitrate safely
Previous disasters have heightened public awareness of the explosive nature of ammonium nitrate, and the consequences of its unsafe storage and use., Als reactie hierop zijn er op verschillende gebieden veel voorschriften, regels en richtlijnen voor ammoniumnitraat, met name wat betreft de opslag en behandeling ervan, naar voren gekomen om de veiligheid te verbeteren. De primaire Amerikaanse regelgeving voor ammoniumnitraat is “OSHA 29 CFR 1910.109 – I) – Storage of Ammonium Nitrate”, en het Memorandum van “Guidance on the Ammonium Nitrate Storage Requirements in 29 CFR 1910.109(i)” gepubliceerd in 2014 na de Adair Grain Inc., DBA West Fertilizer Company explosie in 2013., Opmerkelijk is echter dat een zorgvuldige handhaving van de veiligheidsregels en-voorschriften de sleutel is om toekomstige ongevallen zoals de ramp in Beiroet te voorkomen., kan als volgt worden samengevat
(Figuur 3):
- ventilatie: geschikt voor adequate ventilatie in geval van brand
- isolatie van verbranding: onbrandbare en An-resistente materialen zijn vereist
- temperatuurregeling: opslagtemperaturen moeten lager zijn dan 130℉
- Volume: opslaggrenzen moeten lager zijn dan 2270 ton
- Brandbeveiliging/preventie: strikte Brandbeveiliging is nodig
- vermijden van brandbare verontreinigingen: opslag van andere producten
ondanks veiligheidsrisico ‘ s blijft ammoniumnitraat wereldwijd een belangrijke meststof omdat het effectief, goedkoop en gemakkelijk te produceren is. Zoals door het incident in Beiroet echter nogmaals is benadrukt, is de gevoeligheid van ammoniumnitraat voor brand en explosie als gevolg van slechte opslagpraktijken of verontreiniging aanzienlijk., Inconsequente regelgeving en een gebrek aan duurzaam bewustzijn over hoe ammoniumnitraat veilig kan worden behandeld en opgeslagen in de mondiale toeleveringsketen zijn belangrijke uitdagingen die moeten worden overwonnen door middel van onderwijs en pleitbezorging om een nieuwe wereldwijde tragedie te voorkomen.
zie hoe wetenschappers ammoniumnitraat veiliger maken in onze meest recente white paper lessen geleerd van ammoniumnitraat.