يستخدم إنتاج الأمونيا الفحم وفحم الكوك وفحم الكوك والغاز الطبيعي كمواد خام. في الوقت نفسه ، لا يزال الغاز الطبيعي هو المادة الخام الرئيسية.
قليلا من التاريخ
في القرن العشرين ، طور العالم الكيميائي الشهير جابر التركيب الفيزيائي والكيميائي للأمونيا. ساهم أتباع جابر أيضًا في هذا الإنتاج. لذلك ، كان Mittash قادراً على تطوير محفز فعال ، ابتكر بوش معدات خاصة.
قام Mittash باختبار عدد كبير من الخلائط كحفازات (حوالي 20 ألف) ، حتى استقر على المغنتيت السويدي ، الذي له نفس التركيب مثل المحفزات المستخدمة بنشاط اليوم. المواد الحفازة الحديثة مصنوعة من الصلب مع كمية صغيرة من الألومينا والبوتاسيوم.
مرة أخرى في الحقبة السوفيتية ، تم القيام بعمل هائل في معاهد البحوث والمختبرات في المصانع في مجال دراسات الحركية والديناميكا الحرارية لتخليق الأمونيا. قدمت مساهمة كبيرة في تحسين تكنولوجيا إنتاج الأمونيا بواسطة مهندسي مصانع الأسمدة النيتروجينية والعمال الابتكاريين. نتيجة لهذه الأعمال ، تم تكثيف العملية التكنولوجية بأكملها إلى حد كبير ، وتم إنشاء تصاميم جديدة تمامًا للأجهزة المتخصصة ، وبدأ إنتاج الأمونيا.
اتسم نظام إنتاج الأمونيا السوفيتية بالكفاءة العالية والإنتاجية العالية.
كان أول تطبيق عملي يؤكد نجاح النظرية المقترحة هو تطوير هذه العملية المهمة للتكنولوجيا الكيميائية مثل توليف الأمونيا.
أحد أنواع الطرق الفعالة بما فيه الكفاية لتحسين إنتاج الأمونيا هو استخدام غازات التطهير. النباتات الحديثة تنبعث منها الأمونيا من هذه الغازات عن طريق التجميد.
تطهير الغازات بعد الأمونيا يمكن استخدامها كوقود منخفض السعرات الحرارية. في بعض الأحيان يتم إلقاؤهم ببساطة في الجو. يجب إرسال غازات الاحتراق إلى فرن أنبوب (قسم تحويل الميثان). هذا يوفر استهلاك المواد الخام (الغاز الطبيعي).
هناك طريقة أخرى لاستخدام هذه الغازات. هذا هو فصل أساليب التبريد العميق. هذه الطريقة سوف تقلل من التكلفة الإجمالية للمنتجات النهائية (الأمونيا). أيضا ، فإن الأرجون التي تم الحصول عليها في هذه العملية أرخص بكثير من نظيره ، لكنه قابل للاسترداد في وحدة فصل الهواء.
تحتوي غازات التطهير على محتوى خامل عال ، مما يساهم في تفاعل أقل كثافة.
خطة إنتاج الأمونيا
لدراسة مفصلة لتكنولوجيا تصنيع الأمونيا ، من الضروري النظر في عملية تطور الأمونيا من مواد بسيطة مثل الهيدروجين والنيتروجين. بالعودة إلى الكيمياء على مستوى المدرسة ، يمكن الإشارة إلى أن هذا التفاعل يتميز بانعكاسه وانخفاض حجمه.
نظرًا لأن هذا التفاعل طارد للحرارة ، فإن انخفاض درجة الحرارة سيسهم في حدوث تحول في التوازن لصالح إطلاق الأمونيا. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، هناك انخفاض كبير في معدل التفاعل الكيميائي نفسه. هذا هو السبب في إجراء التخليق في وجود محفز وتحمل درجة حرارة حوالي 550 درجة.
الطرق الرئيسية لإنتاج الأمونيا
طرق الإنتاج التالية معروفة من خلال الممارسة:
- تحت ضغط منخفض (حوالي 15 ميجا باسكال) ؛
- عند الضغط المتوسط (حوالي 30 ميجا باسكال) - الطريقة الأكثر شيوعًا ؛
- في ارتفاع الضغط (حوالي 100 ميجا باسكال).
الشوائب مثل كبريتيد الهيدروجين والماء وأول أكسيد الكربون تؤثر سلبا على تخليق الأمونيا. حتى لا تقلل من نشاط المحفز ، يجب تنظيف خليط النيتروجين والهيدروجين جيدًا. ومع ذلك ، حتى في ظل هذه الظروف ، سيتحول جزء فقط من الخليط إلى أمونيا في المستقبل.
وبالتالي ، فإننا نعتبر بمزيد من التفصيل عملية إنتاج الأمونيا.
تكنولوجيا الإنتاج
يتضمن نظام إنتاج الأمونيا مسح الغاز الطبيعي باستخدام النيتروجين السائل. في هذه الحالة ، من الضروري إجراء تحويل الغاز في درجة حرارة عالية ، وضغط يصل إلى 30 جوًا ودرجة حرارة تبلغ حوالي 1350 درجة. فقط في هذه الحالة ، سيكون للغاز الجاف المحول معدلات استهلاك منخفضة للأكسجين والغاز الطبيعي.
حتى وقت قريب ، كان إنتاج الأمونيا ، التي تضمنت تقنيتها توصيلات متسلسلة ومتوازية بين الأجهزة المستخدمة ، يعتمد على ازدواجية وظائف الجهاز الرئيسي. كانت نتيجة هذا التنظيم لعملية الإنتاج امتدادًا كبيرًا للاتصالات التكنولوجية.
هناك إنتاج حديث للأمونيا ، تتوخى التكنولوجيا بالفعل استخدام المصنع بطاقة 1360 طنًا يوميًا. يتضمن هذا الجهاز ما لا يقل عن عشرة أجهزة للتحويل والتوليف والتنقية. تشكل التقنيات المتوازية التسلسلية وحدات (ورش عمل) مستقلة ، مسؤولة عن تنفيذ المراحل الفردية من معالجة المواد الخام. وبالتالي ، فإن الإنتاج المنظم للأمونيا يمكن أن يحسن بشكل كبير ظروف العمل في المصانع المتخصصة ، وتنفيذ الأتمتة ، والتي سوف تؤدي إلى تحقيق الاستقرار في العملية التكنولوجية برمتها. ستؤدي هذه التحسينات أيضًا إلى تبسيط كبير للتكنولوجيا الشاملة لإنتاج الأمونيا الاصطناعية.
الابتكارات في تكنولوجيا تصنيع الأمونيا
يستخدم إنتاج الأمونيا الحديث في الصناعة نوعًا أرخص من الغاز الطبيعي كمادة خام. هذا يقلل بشكل كبير من تكلفة المنتج النهائي. بالإضافة إلى ذلك ، بفضل هذه المنظمة ، يمكن تحسين ظروف العمل في المصانع المعنية ، ويمكن تبسيط الإنتاج الكيميائي للأمونيا إلى حد كبير.
ميزات عملية الإنتاج
للتحسين اللاحق لعملية الإنتاج ، من الضروري تحرير آليات تنظيف الغازات من الشوائب الضارة وغير الضرورية. لهذا الغرض ، يتم استخدام طريقة تنقية دقيقة (الامتزاز والتحفيز المسبق).
هذا هو الحال عندما لا ينطوي إنتاج الأمونيا على غسل الغاز باستخدام النيتروجين السائل ، ولكن في نفس الوقت هناك تحويل في درجة حرارة منخفضة من أول أكسيد الكربون. لتحويل الغاز الطبيعي في درجة حرارة عالية ، يمكن استخدام الهواء المخصب بالأكسجين. في هذه الحالة ، من الضروري التأكد من أن تركيز الميثان في الغاز المحول لا يتجاوز 0.5٪. ويرجع ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة (حوالي 1400 درجة) ، وزيادة خلال التفاعل الكيميائي. لذلك ، نتيجة لهذا النوع من الإنتاج ، يمكن تتبع تركيز عالٍ من الغاز الخامل في الخليط الأولي واستهلاكه أعلى بنسبة 4.6٪ من نفس الاستهلاك أثناء تحويل الأكسجين بتركيز 95٪. في الوقت نفسه ، يقل استهلاك الأوكسجين بنسبة 17٪.
إنتاج الغاز التكنولوجي
هذا الإنتاج هو المرحلة الأولى في تخليق الأمونيا ويتم تنفيذه تحت ضغط حوالي 30 في. للقيام بذلك ، يتم ضغط الغاز الطبيعي باستخدام ضاغط يصل إلى 40 atm ، ثم يتم تسخينه إلى 400 درجة في ملف ، والذي يقع في فرن أنبوبي ، ويتم تزويد مقصورة إزالة الكبريت.
إذا كان الكبريت موجودًا بكمية 1 ملغم في م من الغاز الطبيعي النقي ، فيجب خلطه مع بخار الماء بنسبة مناسبة (4: 1).
يتفاعل الهيدروجين مع أول أكسيد الكربون (ما يسمى)الميثان) يحدث مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة وانخفاض كبير في الحجم.
إنتاج النحاس
يتم تنفيذه إذا كان إنتاج الأمونيا لا يشمل الغسيل بالنيتروجين السائل. في هذه العملية ، يتم استخدام علاج الأمونيا النحاسية. في هذه الحالة ، يتم استخدام إنتاج الأمونيا ، والذي يستخدم المخطط التكنولوجي للهواء المخصب بالأكسجين. في الوقت نفسه ، يجب على المتخصصين التأكد من أن تركيز الميثان في الغاز المحول لا يتجاوز 0.5٪ ، ويرتبط هذا المؤشر ارتباطًا مباشرًا بزيادة درجة الحرارة تصل إلى 1400 درجة خلال التفاعل.
الاتجاهات الرئيسية لتطوير إنتاج الأمونيا
أولاً ، من الضروري في المستقبل القريب التعاون في الصناعات العضوية والنيتروجينية ، التي ينبغي أن تستند إلى استخدام المواد الخام مثل الغاز الطبيعي أو تكرير النفط.
ثانيا ، يجب أن يكون هناك توسيع تدريجي لكل الإنتاج ومكوناته الفردية.
ثالثًا ، في المرحلة الحالية من تطور الصناعة الكيميائية ، هناك حاجة إلى إجراء أبحاث لتطوير أنظمة حفاز نشطة لتحقيق الحد الأقصى من الضغط في عملية الإنتاج.
رابعًا ، يجب أن يصبح استخدام الأعمدة الخاصة للتوليف باستخدام محفز السرير المميّز موضع التنفيذ.
خامساً ، من أجل زيادة كفاءة الإنتاج ، من الضروري تحسين تشغيل أنظمة استخدام الحرارة.
استنتاج
تعتبر الأمونيا ذات أهمية كبيرة للصناعة الكيماوية والزراعة. إنه بمثابة مادة خام في إنتاج حمض النتريك وأملاحه ، وكذلك أملاح الأمونيوم والأسمدة النيتروجينية المختلفة.
