Η παραγωγή αμμωνίας χρησιμοποιεί ως πρώτη ύλη άνθρακα, οπτάνθρακα, οπτάνθρακα και φυσικό αέριο. Ταυτόχρονα, το φυσικό αέριο παραμένει η κύρια πρώτη ύλη.
Λίγη ιστορία
Πίσω στον 20ο αιώνα, ο διάσημος χημικός επιστήμονας Gaber ανέπτυξε τη φυσική και χημική σύνθεση της αμμωνίας. Οι οπαδοί της Gaber συνέβαλαν επίσης στην παραγωγή αυτή. Έτσι, ο Mittash ήταν σε θέση να αναπτύξει έναν αποτελεσματικό καταλύτη, η Bosch δημιούργησε ειδικό εξοπλισμό.
Ο Mittash εξέτασε έναν τεράστιο αριθμό μιγμάτων ως καταλύτες (περίπου 20 χιλιάδες), μέχρι να εγκατασταθεί σε σουηδικό μαγνητίτη, που έχει την ίδια σύνθεση με τους καταλύτες που χρησιμοποιούνται σήμερα. Οι σύγχρονοι καταλύτες προωθούνται από χάλυβα με μικρή ποσότητα αλουμίνας και καλίου.
Πίσω στη σοβιετική εποχή, πραγματοποιήθηκαν τεράστιες εργασίες σε ερευνητικά ινστιτούτα και εργαστήρια σε εργοστάσια στον τομέα των μελετών της κινητικής και της θερμοδυναμικής σύνθεσης αμμωνίας. Σημαντική συμβολή στη βελτίωση της τεχνολογίας της παραγωγής αμμωνίας πραγματοποιήθηκαν από μηχανικούς μονάδων αζωτούχων λιπασμάτων και καινοτόμων εργαζομένων. Ως αποτέλεσμα αυτών των εργασιών, η όλη τεχνολογική διαδικασία εντατικοποιήθηκε σημαντικά, δημιουργήθηκαν εντελώς νέα σχέδια εξειδικευμένων συσκευών, ξεκίνησε η κατασκευή της αμμωνίας.
Το σοβιετικό σύστημα παραγωγής αμμωνίας χαρακτηρίστηκε από επαρκή απόδοση και υψηλή παραγωγικότητα.
Η πρώτη πρακτική εφαρμογή που επιβεβαιώνει την επιτυχία της προτεινόμενης θεωρίας ήταν η ανάπτυξη μιας τόσο σημαντικής διαδικασίας χημικής τεχνολογίας όπως η σύνθεση της αμμωνίας.
Ένας από τους τύπους επαρκώς αποτελεσματικών τρόπων βελτίωσης της παραγωγής αμμωνίας είναι η χρήση αερίων καθαρισμού. Τα σύγχρονα φυτά εκλύουν αμμωνία από τέτοια αέρια με κατάψυξη.
Τα αέρια καθαρισμού μετά την αμμωνία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμα χαμηλών θερμίδων. Μερικές φορές απλώς ρίχνονται στην ατμόσφαιρα. Τα αέρια καύσης πρέπει να αποστέλλονται σε φούρνο σωλήνα (τμήμα μετατροπής μεθανίου). Αυτό εξοικονομεί την κατανάλωση πρώτων υλών (φυσικό αέριο).
Υπάρχει ένας άλλος τρόπος να χρησιμοποιηθούν αυτά τα αέρια. Αυτό είναι ένας διαχωρισμός των μεθόδων τους βαθιάς ψύξης. Αυτή η μέθοδος θα μειώσει το συνολικό κόστος των τελικών προϊόντων (αμμωνία). Επίσης, το αργό που λαμβάνεται σε αυτή τη διαδικασία είναι πολύ φθηνότερο από το ανάλογο του, αλλά ανακτάται σε μια μονάδα διαχωρισμού αέρα.
Τα αέρια καθαρισμού έχουν υψηλή αδρανή περιεκτικότητα, η οποία συμβάλλει σε μια λιγότερο έντονη αντίδραση.
Πρόγραμμα παραγωγής αμμωνίας
Για μια λεπτομερή μελέτη της τεχνολογίας κατασκευής αμμωνίας, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η διαδικασία της εξέλιξης της αμμωνίας από απλές ουσίες όπως το υδρογόνο και το άζωτο. Επιστρέφοντας στη χημεία σε επίπεδο σχολείου, μπορεί να σημειωθεί ότι αυτή η αντίδραση χαρακτηρίζεται από αναστρεψιμότητα και μείωση του όγκου.
Επειδή αυτή η αντίδραση είναι εξωθερμική, η μείωση της θερμοκρασίας θα συμβάλει σε μια μετατόπιση της ισορροπίας υπέρ της απελευθέρωσης της αμμωνίας. Εντούτοις, στην περίπτωση αυτή, υπάρχει σημαντική μείωση του ρυθμού της χημικής αντίδρασης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η σύνθεση πραγματοποιείται παρουσία καταλύτη και αντέχει σε θερμοκρασία περίπου 550 μοιρών.
Οι κύριες μέθοδοι για την παραγωγή αμμωνίας
Οι ακόλουθες μέθοδοι παραγωγής είναι γνωστές από την πρακτική:
- σε χαμηλή πίεση (περίπου 15 ΜΡα).
- σε μέτρια πίεση (περίπου 30 MPa) - η πιο κοινή μέθοδος.
- σε υψηλή πίεση (περίπου 100 ΜΡα).
Οι ακαθαρσίες όπως το υδρόθειο, το νερό και το μονοξείδιο του άνθρακα επηρεάζουν αρνητικά τη σύνθεση αμμωνίας. Για να μην μειωθεί η δραστικότητα του καταλύτη, το μίγμα αζώτου-υδρογόνου πρέπει να καθαριστεί καλά. Ωστόσο, ακόμη και υπό αυτές τις συνθήκες, μόνο ένα μέρος του μείγματος θα μετατραπεί σε αμμωνία στο μέλλον.
Έτσι, εξετάζουμε λεπτομερέστερα τη διαδικασία παραγωγής αμμωνίας.
Τεχνολογία παραγωγής
Το καθεστώς παραγωγής αμμωνίας περιλαμβάνει την έκπλυση φυσικού αερίου με χρήση υγρού αζώτου. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί η μετατροπή αερίου σε υψηλή θερμοκρασία, πίεση έως 30 ατμόσφαιρες και θερμοκρασία περίπου 1350 μοιρών. Μόνο στην περίπτωση αυτή το μετατρεπόμενο ξηρό αέριο θα έχει χαμηλή κατανάλωση οξυγόνου και φυσικού αερίου.
Μέχρι πρόσφατα, η παραγωγή αμμωνίας, η τεχνολογία της οποίας περιείχε τόσο σειριακές όσο και παράλληλες συνδέσεις μεταξύ των χρησιμοποιούμενων συσκευών, βασιζόταν στην επικάλυψη των λειτουργιών του κύριου εξοπλισμού. Το αποτέλεσμα αυτής της οργάνωσης της παραγωγικής διαδικασίας ήταν ένα σημαντικό άνοιγμα των τεχνολογικών επικοινωνιών.
Υπάρχει μια σύγχρονη παραγωγή αμμωνίας, η τεχνολογία της οποίας ήδη προβλέπει τη χρήση ενός εργοστασίου χωρητικότητας 1360 τόνων την ημέρα. Αυτός ο εξοπλισμός περιλαμβάνει τουλάχιστον δέκα συσκευές μετατροπής, σύνθεσης και καθαρισμού. Οι σειριακές παράλληλες τεχνολογίες αποτελούν ανεξάρτητες μονάδες (εργαστήρια), οι οποίες είναι υπεύθυνες για την υλοποίηση μεμονωμένων σταδίων επεξεργασίας των πρώτων υλών. Έτσι, η οργανωμένη παραγωγή αμμωνίας μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις συνθήκες εργασίας σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις, να πραγματοποιήσει αυτοματοποίηση, πράγμα που θα οδηγήσει στη σταθεροποίηση ολόκληρης της τεχνολογικής διαδικασίας. Αυτές οι βελτιώσεις θα οδηγήσουν επίσης σε σημαντική απλούστευση της συνολικής τεχνολογίας για την παραγωγή συνθετικής αμμωνίας.
Καινοτομίες στην τεχνολογία κατασκευής αμμωνίας
Η σύγχρονη παραγωγή αμμωνίας στη βιομηχανία χρησιμοποιεί ως πρώτη ύλη φθηνότερο τύπο φυσικού αερίου. Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος του τελικού προϊόντος. Επιπλέον, χάρη σε μια τέτοια οργάνωση, οι συνθήκες εργασίας στα αντίστοιχα εργοστάσια μπορούν να βελτιωθούν και η χημική παραγωγή αμμωνίας μπορεί να απλοποιηθεί πολύ.
Χαρακτηριστικά της παραγωγικής διαδικασίας
Για την επακόλουθη βελτίωση της παραγωγικής διαδικασίας, είναι απαραίτητο να απελευθερωθούν οι μηχανισμοί καθαρισμού αερίων από βλαβερές και περιττές ακαθαρσίες. Γι 'αυτό, χρησιμοποιείται η μέθοδος καθαρισμού (προσρόφηση και προκαταλύση).
Αυτό συμβαίνει όταν η παραγωγή αμμωνίας δεν συνεπάγεται πλύση του αερίου με υγρό άζωτο, αλλά συγχρόνως υπάρχει μετατροπή του μονοξειδίου του άνθρακα σε χαμηλή θερμοκρασία. Για τη μετατροπή του φυσικού αερίου σε υψηλή θερμοκρασία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο εμπλουτισμένος με οξυγόνο αέρας. Στην περίπτωση αυτή, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί ότι η συγκέντρωση μεθανίου στο μετατρεπόμενο αέριο δεν υπερβαίνει το 0,5%. Αυτό οφείλεται στην υψηλή θερμοκρασία (περίπου 1400 μοίρες), που αυξάνεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Ως εκ τούτου, ως αποτέλεσμα αυτού του τύπου παραγωγής, μπορεί να ανιχνευθεί υψηλή συγκέντρωση αδρανούς αερίου στο αρχικό μείγμα και η κατανάλωσή του είναι κατά 4,6% υψηλότερη από την ίδια κατανάλωση κατά τη μετατροπή οξυγόνου σε συγκέντρωση 95%. Ταυτόχρονα, η κατανάλωση οξυγόνου είναι κατά 17% χαμηλότερη.
Παραγωγή τεχνολογικού αερίου
Αυτή η παραγωγή είναι το αρχικό στάδιο στη σύνθεση της αμμωνίας και διεξάγεται υπό πίεση περίπου 30 ° C. Για να γίνει αυτό, το φυσικό αέριο συμπιέζεται χρησιμοποιώντας έναν συμπιεστή έως 40 ατμόσφαιρες, στη συνέχεια θερμαίνεται σε 400 μοίρες σε ένα πηνίο, το οποίο βρίσκεται σε σωληνωτό κλίβανο και τροφοδοτείται στο διαμέρισμα αποθείωσης.
Εάν υπάρχει θείο σε ποσότητα 1 mg σε m σε καθαρό φυσικό αέριο, πρέπει να αναμιχθεί με υδρατμούς σε κατάλληλη αναλογία (4: 1).
Το υδρογόνο αντιδρά με το μονοξείδιο του άνθρακα (το αποκαλούμενοmethanation) συμβαίνει με την απελευθέρωση μιας τεράστιας ποσότητας θερμότητας και μια σημαντική μείωση του όγκου.
Παραγωγή χαλκού
Εκτελείται εάν η παραγωγή αμμωνίας δεν περιλαμβάνει πλύση με υγρό άζωτο. Σε αυτή τη διαδικασία, χρησιμοποιείται επεξεργασία χαλκού-αμμωνίας. Στην περίπτωση αυτή, χρησιμοποιείται τέτοια παραγωγή αμμωνίας, το τεχνολογικό σχήμα της οποίας χρησιμοποιεί αέρα εμπλουτισμένο με οξυγόνο. Ταυτόχρονα, οι ειδικοί θα πρέπει να διασφαλίζουν ότι η συγκέντρωση μεθανίου στο αέριο που μετατρέπεται δεν υπερβαίνει το 0,5%, ένας τέτοιος δείκτης σχετίζεται άμεσα με την αύξηση της θερμοκρασίας στους 1400 μοίρες κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.
Οι κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης της παραγωγής αμμωνίας
Πρώτον, στο εγγύς μέλλον είναι απαραίτητο να συνεργαστούμε στις βιολογικές και αζωτούχες βιομηχανίες, οι οποίες θα πρέπει να βασίζονται στη χρήση τέτοιων πρώτων υλών όπως είναι το φυσικό αέριο ή η διύλιση πετρελαίου.
Δεύτερον, πρέπει να υπάρξει σταδιακή διεύρυνση της παραγωγής και των επιμέρους στοιχείων της.
Τρίτον, στο σημερινό στάδιο ανάπτυξης της χημικής βιομηχανίας απαιτείται έρευνα για την ανάπτυξη ενεργών καταλυτικών συστημάτων για τη μείωση της πίεσης στη διαδικασία παραγωγής.
Τέταρτον, η χρήση ειδικών στηλών για τη σύνθεση χρησιμοποιώντας καταλύτη ρευστοποιημένης κλίνης θα πρέπει να εφαρμοστεί στην πράξη.
Πέμπτον, προκειμένου να αυξηθεί η αποδοτικότητα της παραγωγής, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η λειτουργία των συστημάτων χρήσης θερμότητας.
Συμπέρασμα
Η αμμωνία έχει μεγάλη σημασία για τη χημική βιομηχανία και τη γεωργία. Χρησιμεύει ως πρώτη ύλη στην παραγωγή νιτρικού οξέος, των αλάτων του, καθώς και των αλάτων αμμωνίου και των διαφόρων αζωτούχων λιπασμάτων.
