هیدرازین چه کاربردی در صنعت دارد؟

به گزارش مجله خبری نگار/ایمنا، هیدرازین ترکیبی شیمیایی با کاربرد‌های جالب است که در بسیاری از صنایع مختلف استفاده می‌شود. این ماده ابتدا به‌عنوان یک کشف علمی معرفی شد، اما امروزه کاربرد‌های صنعتی فراوانی پیدا کرده است؛ از صنایع نظامی گرفته تا نیروگاه‌ها و حتی تولید مواد پلاستیکی، هیدرازین به‌عنوان یک ماده اصلی در بسیاری از فرایند‌های صنعتی به کار می‌رود، این ماده با ویژگی‌هایی که دارد، توانسته است جای خود را در فناوری‌های پیشرفته باز کند.

شاید بسیاری از ما به‌طور مستقیم با هیدرازین برخورد نداشته باشیم، اما این ماده شیمیایی در مهم‌ترین بخش‌های زندگی ما نقش دارد، به‌عنوان مثال در صنعت فضایی از هیدرازین به‌عنوان سوخت موشک‌ها استفاده می‌شود، چیزی که در ظاهر شاید به چشم نیاید، اما پشت پرده علم و فناوری نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند، به عبارت دیگر هیدرازین در مواقعی که نیاز به انرژی بالا و واکنش‌های سریع داریم، به کمک می‌آید.

کار کردن با هیدرازین به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردی که دارد، نیازمند دقت و احتیاط زیادی است؛ این ماده به‌دلیل سمی و ناپایداری بودن، می‌تواند خطراتی برای سلامت و ایمنی به همراه داشته باشد، از این‌رو افرادی که در صنایع مختلف با این ماده سروکار دارند، باید از تجهیزات ایمنی ویژه استفاده کنند و در محیط‌های کنترل‌شده به‌کار با آن بپردازند، چرا که این موارد موجب شده است که استفاده از هیدرازین همیشه همراه با تدابیر ایمنی باشد.

با پیشرفت‌های علمی و تحقیقاتی به‌نظر می‌رسد که در آینده هیدرازین نقش‌های مهم‌تری در صنایع مختلف پیدا کند، به‌ویژه در زمینه انرژی‌های پاک و جایگزینی سوخت‌های فسیلی، هیدرازین می‌تواند به‌عنوان یک منبع انرژی جدید مطرح شود، همچنین با توجه به قابلیت‌های ویژه این ماده در صنایع مختلف، به‌ویژه در بخش‌های نظامی و فضایی، انتظار می‌رود که استفاده از آن روزبه‌روز افزایش پیدا کند.

آنچه در ادامه می‌خوانید حاصل گفت‌وگوی خبرنگار ایمنا با احسان شهروزوند، کارشناس صنایع شیمی به‌منظور بررسی جنبه‌های مختلف هیدرازین و کاربرد صنعتی آن است.

هیدرازین را به‌طور مختصر معرفی کنید.

شهروزوند: هیدرازین یک ترکیب شیمیایی با فرمول N₂H₄ است که به‌عنوان یک ماده بازی و عامل کاهنده بسیار قوی شناخته می‌شود. این ماده ابتدا در سال ۱۸۸۹ توسط تئودور کورتیوس کشف شد، از آن زمان تاکنون کاربرد‌های هیدرازین بسیار در صنایع مختلف گسترش پیدا کرده است؛ هیدرازین در حالت خالص یک مایع بی‌رنگ و روغنی با بویی شبیه به آمونیاک است، اما به‌دلیل سمی بودن و ناپایداری بالای آن در کاربرد‌های صنعتی، بیشتر به شکل هیدرات (با حضور آب) استفاده می‌شود تا خطرات ناشی از کار با آن کاهش پیدا کند.

ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی هیدرازین چیست؟

شهروزوند: هیدرازین از نظر ساختاری دارای زنجیره‌ای کوتاه از دو گروه آمین بوده که از طریق پیوند N–N به هم متصل شده است، همچنین وزن مولکولی آن حدود ۳۲ گرم بر مول و نقطه جوش آن حدود ۱۱۴ درجه سانتی‌گراد است که در بعضی شرایط شاید تغییر کند؛ دانسیته آن کمی بیشتر از آب، حدود ۱.۰۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است؛ در دمای اتاق هیدرازین به‌صورت مایع بی‌رنگ و روغنی ظاهر می‌شود، این ویژگی‌ها موجب شده است که هیدرازین به‌عنوان یک عامل کاهنده و بازی در واکنش‌های شیمیایی کاربرد ویژه‌ای داشته باشد.

روند تولید هیدرازین را برای ما توضیح دهید؟

شهروزوند: تولید هیدرازین از چند روش مختلف امکان‌پذیر است که رایج‌ترین آنها شامل روش‌های راشینگ، پراکسید و کتازین می‌شود؛ در روش راشینگ، آمونیاک با کلرامین واکنش داده و پیوند‌های N–N برای تولید هیدرازین تشکیل می‌شود؛ در روش پراکسید، هیدروژن پراکسید به‌عنوان اکسیدان برای اکسید کردن آمونیاک در حضور کتون‌ها استفاده می‌شود؛ روش کتازین، مشابه روش راشینگ است، اما با استفاده از عوامل ویژه‌تر و شرایط کنترل‌شده‌تر، هیدرازین با خلوص بالا تولید می‌کند؛ هر یک از این روش‌ها مزایا و معایب خود را دارد، به‌طوری‌که روش کتازین محصولی با خلوص بالا فراهم می‌کند، در حالی که روش راشینگ از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

کاربرد‌های صنعتی هیدرازین در چه زمینه‌هایی است؟

شهروزوند: هیدرازین کاربرد‌های متنوعی در صنایع مختلف دارد؛ این ترکیب به‌عنوان سوخت موشک در موشک‌های فضایی و نظامی استفاده می‌شود، زیرا ترکیب آن با متانول یا سایر ترکیبات سوختی انرژی کافی برای رانش موشک‌ها تولید می‌کند. در نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها، هیدرازین به‌عنوان عامل اکسیژن‌زدایی عمل می‌کند و از خوردگی و اکسیداسیون لوله‌ها در سیستم‌های بخار جلوگیری می‌کند، همچنین در شیمی صنعتی، هیدرازین به‌عنوان یک واسطه در سنتز ترکیبات آلی همچون دارو‌ها و رنگ‌ها کاربرد دارد. در تولید فوم‌های پلیمری و سایر محصولات پلاستیکی، هیدرازین به‌عنوان عامل کف‌ساز نقش دارد، علاوه بر این در بعضی سلول‌های سوختی به‌عنوان منبع انرژی جایگزین هیدروژن استفاده می‌شود؛ این کاربرد‌ها نشان‌دهنده تنوع و اهمیت هیدرازین در فناوری‌های مدرن صنعتی است.

چه کاربرد ویژه‌ای در صنعت وجود دارد که هیدرازین به آن کمک می‌کند؟

شهروزوند: یکی از کاربرد‌های ویژه هیدرازین در صنعت، استفاده از آن به‌عنوان یک عامل کاهنده در فرایند حذف اکسیژن در سیستم‌های دیگ بخار است؛ در نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها، حضور اکسیژن می‌تواند موجب خوردگی و اکسیداسیون تجهیزات شود که منجر به کاهش کارایی و افزایش هزینه‌های نگهداری می‌شود، هیدرازین با واکنش سریع با اکسیژن، این خطر را به‌شدت کاهش می‌دهد.

در این فرایند، هیدرازین ابتدا با اکسیژن واکنش می‌دهد و به محصولات نهایی تبدیل می‌شود که از نظر شیمیایی به‌نسبت خنثی است، این کاربرد به‌ویژه در سیستم‌های فشار بالا اهمیت پیدا می‌کند، زیرا حتی مقادیر اندک اکسیژن می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به تجهیزات وارد کند.

یکی دیگر از کاربرد‌های ویژه، استفاده از هیدرازین در تولید فوم‌های پلیمری است؛ در این فرایند هیدرازین به‌عنوان یک عامل کف‌ساز عمل کند و موجب ایجاد ساختار‌های متخلخل در فوم می‌شود که در نهایت منجر به تولید محصولات سبک و مقاوم خواهد شد، این محصولات در صنایع بسته‌بندی، عایق‌بندی و ساخت قطعات سبک خودرو و هواپیما کاربرد فراوانی دارد.

از نظر ایمنی، چه نکاتی در کار با هیدرازین وجود دارد؟

شهروزوند: هیدرازین به‌دلیل سمی بودن و ناپایداری بسیار، نیازمند رعایت دقیق مقررات ایمنی است؛ برای نگهداری آن باید در ظروف و مخازنی قرار گیرد که از نفوذ هوا و رطوبت جلوگیری کند و استفاده از مخازن مقاوم و به دور از منابع حرارتی ضروری است. هنگام کار با هیدرازین استفاده از تجهیزات حفاظتی همچون لباس‌های محافظ، دستکش، عینک ایمنی و ماسک‌های تنفسی الزامی است. دسترسی به محل‌های کار با هیدرازین باید محدود شود و فقط افراد مجاز با دانش فنی کافی اجازه کار با آن را داشته باشند، همچنین تمام کارکنان باید از خطرات احتمالی آگاه باشند و نحوه واکنش در شرایط اضطراری را بدانند؛ در محل کار باید برگه‌های اطلاعات ایمنی (MSDS) موجود باشد؛ رعایت این نکات ایمنی می‌تواند خطرات ناشی از کار با هیدرازین را به حداقل برساند و از وقوع حوادث جدی جلوگیری کند.

آیا در ایران ظرفیت تولید و استفاده از هیدرازین در صنایع مدرن وجود دارد؟

شهروزوند: ایران با دارا بودن زیرساخت‌های علمی و فنی و همچنین تیم‌های متخصص، ظرفیت خوبی برای تولید هیدرازین و مشتقات آن دارد؛ شرکت‌های پیشرو در صنعت شیمی در ایران با استفاده از فناوری‌های نوین، توانسته‌اند فرایند‌های تولید را بهبود بخشند و محصولات با کیفیت بالا را عرضه کنند، از سوی دیگر، صنایع نظامی، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها و بخش‌های پتروشیمی به‌طور گسترده از هیدرازین استفاده می‌کنند، در نتیجه تولید داخلی هیدرازین نه‌تنها می‌تواند نیاز‌های صنعت را تأمین کند، بلکه نقش مهمی در کاهش وابستگی به واردات نیز خواهد داشت.