При производството на амоняк се използват въглища, кокс, кокс и природен газ като суровини. В същото време природният газ все още е основната суровина.
Малко история
Още през 20-ти век известният химичен учен Габер разработва физичния и химичния синтез на амоняк. Последователите на Габер също допринесоха за това производство. И така, Миташ успя да разработи ефективен катализатор, Bosch създаде специално оборудване.
Миташ тества огромен брой смеси като катализатори (около 20 хиляди), докато не се установява върху шведския магнетит, който има същия състав като катализаторите, които се използват активно днес. Съвременните катализатори са стомана, рекламирана с малко количество алуминий и калий.
Още в съветските времена огромна работа беше извършена в изследователски институти и лаборатории във фабрики в областта на изучаването на кинетиката и термодинамиката на синтеза на амоняк. Значителен принос за усъвършенстването на технологията на производство на амоняк направиха инженерите на азотни торове и иновативни работници. В резултат на тези работи целият технологичен процес беше значително засилен, създадени бяха изцяло нови проекти на специализирани апарати, започна изграждането на производство на амоняк.
Съветската система за производство на амоняк се характеризираше с достатъчна ефективност и висока производителност.
Първото практическо приложение, потвърждаващо успеха на предложената теория, беше развитието на такъв важен процес на химическата технология като синтеза на амоняк.
Един от видовете достатъчно ефективни начини за подобряване на производството на амоняк е използването на чисти газове. Съвременните растения отделят амоняк от такива газове чрез замразяване.
Пречистващите газове след амоняка могат да се използват като нискокалорично гориво. Понякога те просто се хвърлят в атмосферата. Горивните газове трябва да се изпращат в тръбна пещ (отдел за преобразуване на метан). Това спестява потреблението на суровини (природен газ).
Има и друг начин за използване на тези газове. Това е отделяне на техните методи за дълбоко охлаждане. Този метод ще намали общите разходи за готови продукти (амоняк). Също така аргонът, получен в този процес, е много по-евтин от неговия аналог, но възстановим в единица за отделяне на въздух.
Пречистващите газове имат високо инертно съдържание, което допринася за по-малко интензивна реакция.
Схема за производство на амоняк
За подробно проучване на технологията за производство на амоняк е необходимо да се разгледа процесът на отделяне на амоняк от такива прости вещества като водород и азот. Връщайки се към химията на училищно ниво, може да се отбележи, че тази реакция се характеризира с обратимост и намаляване на обема.
Тъй като тази реакция е екзотермична, понижаването на температурата ще допринесе за изместване на равновесието в полза на освобождаването на амоняк. В този случай обаче има значително намаляване на скоростта на самата химическа реакция. Ето защо синтезът се провежда в присъствието на катализатор и издържа на температура от около 550 градуса.
Основните методи за производство на амоняк
Следните методи на производство са известни от практиката:
- при ниско налягане (около 15 MPa);
- при средно налягане (около 30 MPa) - най-често срещаният метод;
- при високо налягане (около 100 MPa).
Примеси като сероводород, вода и въглероден оксид влияят отрицателно върху синтеза на амоняк. За да не намалят активността на катализатора, азотно-водородната смес трябва да бъде старателно почистена. Въпреки това, дори при тези условия, само част от сместа в бъдеще ще се превърне в амоняк.
По този начин, ние разглеждаме по-подробно процеса на производство на амоняк.
Технология на производство
Схемата за производство на амоняк включва промиване на природен газ, използвайки течен азот. В този случай е необходимо да се извърши преобразуването на газ при висока температура, налягане до 30 атмосфери и температура около 1350 градуса. Само в този случай конвертираният сух газ ще има ниски нива на консумация на кислород и природен газ.
Доскоро производството на амоняк, чиято технология съдържаше както серийни, така и паралелни връзки между използваните устройства, се основаваше на дублиране на функциите на основното оборудване. Резултатът от тази организация на производствения процес беше значително разтягане на технологичните комуникации.
Съществува модерно производство на амоняк, чиято технология вече предвижда използването на инсталация с капацитет 1360 тона на ден. Това оборудване включва най-малко десет устройства за конверсия, синтез и пречистване. Серийно-паралелните технологии формират независими звена (работилници), които отговарят за изпълнението на отделните етапи на преработка на суровините. По този начин организираното производство на амоняк може значително да подобри условията на труд в специализирани инсталации, да извърши автоматизация, което ще доведе до стабилизиране на целия технологичен процес. Тези подобрения също ще доведат до значително опростяване на цялостната технология за производство на синтетичен амоняк.
Иновации в технологията за производство на амоняк
Съвременното производство на амоняк в промишлеността използва по-евтин вид природен газ като суровина. Това значително намалява цената на готовия продукт. Освен това, благодарение на такава организация, условията на работа в съответните инсталации могат да бъдат подобрени и химическото производство на амоняк може да бъде значително опростено.
Характеристики на производствения процес
За последващо подобряване на производствения процес е необходимо да се освободят механизмите за почистване на газове от вредни и ненужни примеси. За това се използва методът за фино пречистване (адсорбция и прекатализа).
Такъв е случаят, когато производството на амоняк не включва промиване на газа с помощта на течен азот, но в същото време има нискотемпературна конверсия на въглероден оксид. За преобразуване на природен газ при висока температура може да се използва обогатен с кислород въздух. В този случай е необходимо да се гарантира, че концентрацията на метан в конвертирания газ не надвишава 0,5%. Това се дължи на високата температура (около 1400 градуса), която се увеличава по време на химическа реакция. Следователно, в резултат на този вид производство, в първоначалната смес може да се проследи висока концентрация на инертен газ и потреблението му е с 4,6% по-голямо от същото потребление по време на конверсия на кислород при концентрация от 95%. В същото време консумацията на кислород е 17% по-ниска.
Добив на технологичен газ
Това производство е началният етап на синтеза на амоняк и се извършва под налягане от около 30 at. За да направите това, природният газ се компресира с помощта на компресор до 40 атм, след това се нагрява до 400 градуса в намотка, която е разположена в тръбна пещ и се подава в отделението за десулфуризация.
Ако сярата присъства в количество от 1 mg в m в пречистен природен газ, тя трябва да бъде смесена с водна пара в подходящо съотношение (4: 1).
Водородът реагира с въглероден оксид (т.нарметаниране) възниква с отделянето на огромно количество топлина и значително намаляване на обема.
Производство на мед
Извършва се, ако производството на амоняк не включва промиване с течен азот. В този процес се използва медно-амонячна обработка. В този случай се използва такова производство на амоняк, чиято технологична схема използва въздух, обогатен с кислород. В същото време специалистите трябва да гарантират, че концентрацията на метан в конвертирания газ не надвишава 0,5%, такъв индикатор е пряко свързан с повишаване на температурата до 1400 градуса по време на реакцията.
Основните направления на развитие на производството на амоняк
Първо, в близко бъдеще е необходимо да се сътрудничи в биологичната и азотната промишленост, която трябва да се основава на използването на такива суровини като природен газ или рафиниране на нефт.
Второ, трябва да има постепенно разширяване на цялото производство и неговите отделни компоненти.
Трето, на настоящия етап от развитието на химическата промишленост са необходими изследвания за разработване на активни каталитични системи за постигане на максимално намаляване на налягането в производствения процес.
Четвърто, използването на специални колони за синтеза с използване на катализатор с кипящ слой трябва да влезе в практиката.
Пето, за да се увеличи ефективността на производството, е необходимо да се подобри работата на системите за използване на топлина.
заключение
Амонякът е от голямо значение за химическата промишленост и селското стопанство. Той служи като суровина при производството на азотна киселина, нейните соли, както и на амониеви соли и различни азотни торове.
