każdego roku na całym świecie produkuje się prawie 20 milionów ton azotanu amonu. Jest to do tej pory najsilniejszy, ekonomiczny i wygodny nawóz na rynku, wspierający rolników w karmieniu miliardów. Jednak niedawna katastrofalna eksplozja w Bejrucie przypomina o zagrożeniach związanych z niewłaściwym przechowywaniem i transportem tej popularnej substancji chemicznej., W jaki sposób możemy wykorzystać moc azotanu amonu, zapewniając jednocześnie uniknięcie tragedii takich jak Bejrut w przyszłości?
katastrofa w Bejrucie
4 sierpnia 2020 roku w hangarze magazynowym w porcie w Bejrucie eksplodowała duża ilość azotanu amonu, w wyniku czego zginęło ponad 300 osób, a 6000 zostało rannych., Katastrofalna eksplozja w Bejrucie była jednym z niewielu wypadków na dużą skalę spowodowanych azotanem amonu, porównywalnym tylko do eksplozji w Texas City w Stanach Zjednoczonych (1947); Tuluzie we Francji (2001); i Tianjin w Chinach (2015).
od początku XX wieku doszło do blisko 40 dużych wypadków, z których ponad połowa miała miejsce w ciągu ostatnich 20 lat. Jedenaście z tych wypadków dotyczyło ponad 1000 ton azotanu amonu lub spowodowało śmierć ponad 30 osób (Rys. 1). Ponad 80% tych wypadków miało miejsce podczas przechowywania lub transportu azotanu amonu (ryc. 2)., Analiza tych wypadków pokazuje, że eksplozje azotanu amonu są prawie zawsze poprzedzone pożarami lub innymi źródłami zapłonu.
aby uzyskać jeszcze więcej informacji na temat właściwości chemicznych azotanu amonu, jego zagrożeń i zasad bezpieczeństwa, Pobierz ten dogłębny raport CAS.
czy można oswoić azotan amonu?
Co można zrobić, aby w przyszłości uniknąć tragedii takich jak Bejrut? Kluczem do przyszłych innowacji w tej przestrzeni jest zrozumienie struktury molekularnej i reakcji, które powodują te potężne eksplozje., Azotan amonu powstaje w reakcji amoniaku z kwasem azotowym w wodzie, a następnie staranne odparowanie wody.
amoniak jest najczęściej wytwarzany z azotu atmosferycznego, podczas gdy kwas azotowy jest wytwarzany ze spalania amoniaku, a więc azotan amonu jest najwygodniej wytwarzany tam, gdzie wytwarzany jest amoniak. Tworzenie azotanu amonu wydziela znaczne ilości ciepła, dlatego jest on wytwarzany w roztworze wodnym, aby lepiej rozpraszać to ciepło., Następnie należy usunąć wodę z roztworu, aby uzyskać stały azotan amonu, najczęściej przez odparowanie. Podczas gdy azotan amonu jest stabilny w zwykłych temperaturach jego produkcji i oczyszczania, często stosuje się Dodatki zmniejszające zagrożenia. Na przykład związki potasu, takie jak nawozy azotowo-potasowe i azotowo-fosforowo-potasowe, zostały użyte w celu zwiększenia stabilności azotanu amonu do przejścia fazowego i zmniejszenia jego wrażliwości na wybuch., Azotany wapnia i magnezu zostały również dodane do azotanu amonu w małych ilościach, aby poprawić jego stabilność fizyczną, ale mieszaniny łatwiej wchłaniają wodę z atmosfery. Azotan amonu wapnia (CAN), przygotowany z azotanu amonu i węglanu wapnia, jest stosowany w niektórych przypadkach jako alternatywa dla azotanu amonu. Siarczan glinu był również stosowany jako dodatek do suszenia azotanu amonu. Chociaż te alternatywy pomogły, ważne jest, aby pamiętać, że niezamierzone zanieczyszczenia w procesie produkcyjnym mogą zmniejszyć jego stabilność lub ułatwić wybuch.,
innowacje w zakresie azotanu amonu skupione na bezpieczeństwie
dogłębna analiza zbioru treści CAS ujawnia kilka kluczowych obszarów, które zaczęły pojawiać się w krajobrazie własności intelektualnej, nakreślając wysiłki mające na celu zapobieganie przypadkowej eksplozji lub niewłaściwemu użyciu. Obejmują one postępy w zakresie mieszanin, powłok, preparatów o powolnym uwalnianiu, kontroli wielkości cząstek i metod higroskopijności, które minimalizują ryzyko niewłaściwego użycia i zwiększają stabilność w celu bezpieczniejszego przechowywania., Na przykład wynaleziono powłokę dla nawozu, która zapobiega przenikaniu węglowodorów, takich jak olej opałowy, do porów nawozu, zmniejszając w ten sposób jego skuteczność jako utleniacza (WO2003106377). Alternatywnie zbadano również metody higroskopijne, dodając kluczowy składnik, taki jak Podwójna sól mocznikowa, która tworzy stabilny nawóz z azotanem amonu (US20150218058)., W związku z tym pojawiły się pewne alternatywy, które zapewniają użytkownikom bezpieczne i opłacalne opcje, ale nadal istnieją znaczące kompromisy w zakresie bezpieczeństwa lub zawartości azotu, więc nadal wymagane są dalsze innowacje.
poszukiwanie alternatywnych nawozów azotowych
chociaż azotan amonu jest ważnym nawozem ze względu na wysoką zawartość azotu, jego zagrożenia wybuchowe ograniczają jego stosowanie, a nawet zostały zakazane w niektórych obszarach., Zmniejszenie stężenia azotanu amonu, znalezienie alternatywnych związków i opracowanie bezpieczniejszych form to strategie, które mogą pomóc zwiększyć bezpieczeństwo nawozów azotowych. W tabeli 1 wymieniono alternatywne nawozy azotowe, które stały się bezpieczniejszymi opcjami, które mogłyby stanowić substytuty azotanu amonu. Niestety, alternatywą o najwyższej zawartości azotu jest bezwodny amoniak, który jest gazem toksycznym w temperaturze otoczenia., Inne alternatywy o wysokiej zawartości azotu, takie jak roztwory wodorotlenku amonu i mocznik, są atrakcyjne ze względu na niskie koszty i skuteczność, jednak są lotne. Aby sprostać temu wyzwaniu, opracowano preparaty mocznika o powolnym uwalnianiu, a także zmodyfikowane ligniny i hydrożele.
Tabela 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., W odpowiedzi na to w różnych obszarach pojawiło się wiele przepisów, zasad i wytycznych dotyczących azotanu amonu, w szczególności dotyczących jego przechowywania i obchodzenia się z nim, w celu poprawy bezpieczeństwa. Podstawowe przepisy Amerykańskie dotyczące azotanu amonu to „OSHA 29 CFR 1910.109 – i) – Storage of Ammonium Nitrate” oraz Memorandum” Guidance on the Ammonium Nitrate Storage Requirements in 29 CFR 1910.109(i) ” opublikowane w 2014 po Adair Grain Inc., Dba West Fertilizer Company, Warto jednak zauważyć, że staranne egzekwowanie zasad i przepisów bezpieczeństwa jest kluczem do uniknięcia przyszłych wypadków, takich jak katastrofa w Bejrucie., można podsumować w następujący sposób
(Rysunek 3):
- Wentylacja: zdolna do odpowiedniej wentylacji w przypadku pożaru
- izolacja od spalania: wymagane są materiały niepalne i odporne na działanie ognia
- kontrola temperatury: temperatury przechowywania powinny być poniżej 130℉
- objętość: limity przechowywania powinny być mniejsze niż 2270 ton
- Ochrona przeciwpożarowa/zapobieganie: konieczne są ścisłe zabezpieczenia przeciwpożarowe
- unikanie palnych zanieczyszczenia: oddzielenie magazynów od innych produktów
pomimo obaw dotyczących bezpieczeństwa azotan amonu pozostaje ważnym nawozem na całym świecie, ponieważ jest skuteczny, tani i łatwy w produkcji. Jednak, jak podkreślono po raz kolejny w incydencie w Bejrucie, podatność azotanu amonu na ogień i wybuch z powodu złych praktyk magazynowania lub zanieczyszczenia stanowi poważne zagrożenie., Niespójne regulacje i brak stałej świadomości na temat bezpiecznego obchodzenia się i przechowywania azotanu amonu w globalnym łańcuchu dostaw to kluczowe wyzwania, które należy przezwyciężyć poprzez edukację i działania na rzecz zapobiegania kolejnej globalnej tragedii.
zobacz, jak naukowcy czynią azotan amonu bezpieczniejszym w naszej najnowszej białej księdze wnioski wyciągnięte z azotanu amonu.