רעיון עסקי: ייצור אמוניה. תוכנית וטכנולוגיה לייצור אמוניה

בייצור אמוניה משתמשים בפחם, קוקה, קוקה וגז טבעי כחומרי גלם. יחד עם זאת, הגז הטבעי הוא עדיין חומר הגלם העיקרי.

קצת היסטוריה

עוד במאה העשרים פיתח מדען הכימיה המפורסם גבר את הסינתזה הפיזית והכימית של אמוניה. חסידיו של גבר תרמו גם הם להפקה זו. אז מיטש הצליח לפתח זרז יעיל, בוש יצר ציוד מיוחד.

מיטאש בדק מספר עצום של תערובות כזרזים (כ -20 אלף), עד שהתיישב על מגנטיט שבדי, שיש לו את אותו הרכב כמו הזרזים המשמשים באופן פעיל כיום. זרזים מודרניים הם פלדה מקודמת עם כמות קטנה של אלומינה ואשלגן.

עוד בתקופה הסובייטית, בוצעה עבודה אדירה במכוני מחקר ובמעבדות במפעלים בתחום לימודי הקינטיקה והתרמודינמיקה של סינתזת אמוניה. תרומה משמעותית לשיפור הטכנולוגיה בייצור אמוניה הועברה על ידי מהנדסי מפעלי דשן חנקן ועובדים חדשניים. כתוצאה מיצירות אלה, התהליך הטכנולוגי כולו הוגבר באופן משמעותי, נוצרו עיצובים חדשים לחלוטין של מנגנונים מיוחדים, החלה בניית ייצור אמוניה.

מערכת ייצור האמוניה הסובייטית התאפיינה ביעילות מספקת ובתפוקה גבוהה.

היישום המעשי הראשון המאשר את הצלחת התיאוריה המוצעת היה פיתוח של תהליך כה חשוב של טכנולוגיה כימית כמו סינתזה של אמוניה.

אחד הסוגים של דרכים יעילות מספיק לשיפור ייצור אמוניה הוא ניצול גזי הטיהור. צמחים מודרניים פולטים אמוניה מגזים כאלה על ידי הקפאה.

טיהור גזים לאחר אמוניה יכול לשמש כדלק דל קלוריות. לפעמים הם פשוט מושלכים לאווירה. יש לשלוח גזי בעירה לתנור צינור (מחלקת המרת מתאן). זה חוסך את צריכת חומרי הגלם (גז טבעי).

יש דרך נוספת להשתמש בגזים אלה. זו הפרדה בין שיטות קירור עמוק שלהם. שיטה זו תפחית את העלות הכוללת של מוצרים מוגמרים (אמוניה). כמו כן, הארגון המתקבל בתהליך זה זול בהרבה מהאנלוגי שלו, אך ניתן להחלמה ביחידת הפרדת אוויר.

לגזי הטיהור יש תוכן אינרטי גבוה, התורמים לתגובה פחות אינטנסיבית.

תוכנית הפקת אמוניה

למחקר מפורט על טכנולוגיית ייצור אמוניה, יש לקחת בחשבון את תהליך ההתפתחות של האמוניה מחומרים פשוטים כמו מימן וחנקן. בחזרה לכימיה ברמת בית הספר ניתן לציין כי תגובה זו מאופיינת בהפיכות וירידה בנפח.

מכיוון שתגובה זו אקסותרמית, ירידה בטמפרטורה תתרום לשינוי שיווי המשקל לטובת שחרור אמוניה. עם זאת, במקרה זה, קיימת ירידה משמעותית בשיעור התגובה הכימית עצמה. זו הסיבה שהסינתזה מתבצעת בנוכחות זרז ועמידה בטמפרטורה של כ 550 מעלות.

השיטות העיקריות לייצור אמוניה

שיטות הייצור הבאות ידועות מהאימון:

• בלחץ נמוך (כ- 15 מגפ"ס);
• בלחץ בינוני (כ- 30 מגפ"ס) - השיטה הנפוצה ביותר;
• בלחץ גבוה (כ- 100 מגפ"ס).

זיהומים כמו מימן גופרתי, מים ופחמן חד חמצני משפיעים לרעה על סינתזת האמוניה. כדי שלא יפחיתו את פעילות הזרז, יש לנקות היטב את תערובת החנקן-מימן. עם זאת, גם בתנאים אלה, רק חלק מהתערובת יהפוך בעתיד לאמוניה.

לפיכך, אנו שוקלים ביתר פירוט את תהליך ייצור האמוניה.

טכנולוגיית ייצור

תוכנית הייצור של אמוניה כוללת שטיפת גז טבעי באמצעות חנקן נוזלי. במקרה זה, יש צורך לבצע את ההמרה של גז בטמפרטורה גבוהה, לחץ עד 30 אטמוספרות וטמפרטורה של כ 1350 מעלות. רק במקרה זה, הגז היבש המומר יהיה בעל שיעורי צריכה נמוכים של חמצן וגז טבעי.

עד לאחרונה, ייצור האמוניה, שהטכנולוגיה שלו הכילה חיבורים סדרתיים ומקבילים בין המכשירים ששימשו, התבססה על כפילות של פונקציות הציוד הראשי. התוצאה של ארגון זה של תהליך הייצור הייתה מתיחה משמעותית של התקשורת הטכנולוגית.

יש ייצור מודרני של אמוניה, שהטכנולוגיה שלו כבר מתייחסת לשימוש במפעל בהספק של 1360 טון ליום. ציוד זה כולל לפחות עשרה מכשירים להמרה, סינתזה וטיהור. טכנולוגיות טוריות-מקבילות מהוות יחידות עצמאיות (סדנאות), האחראיות על יישום שלבי עיבוד בודדים של חומרי גלם. לפיכך, ייצור מאורגן של אמוניה יכול לשפר משמעותית את תנאי העבודה במפעלים המתמחים, לבצע אוטומציה, שתביא לייצוב התהליך הטכנולוגי כולו. שיפורים אלה יובילו גם לפישוט משמעותי של הטכנולוגיה הכוללת לייצור אמוניה סינתטית.

חידושים בטכנולוגיית ייצור אמוניה

ייצור אמוניה מודרני בתעשייה משתמש בסוג זול יותר של גז טבעי כחומר גלם. זה מקטין משמעותית את עלות המוצר המוגמר. בנוסף, בזכות ארגון כזה ניתן לשפר את תנאי העבודה במפעלים המתאימים, וניתן לפשט מאוד את הייצור הכימי של אמוניה.

תכונות של תהליך הייצור

לצורך השיפור שלאחר מכן בתהליך הייצור, יש צורך לשחרר את המנגנונים לניקוי גזים מפני זיהומים מזיקים ומיותרים. לשם כך משתמשים בשיטת טיהור עדין (ספיחה וניתוח טרום לידה).

זה המקרה כאשר ייצור אמוניה אינו כרוך בשטיפת הגז באמצעות חנקן נוזלי, אך יחד עם זאת יש המרה בטמפרטורה נמוכה של פחמן חד חמצני. להמרת גז טבעי בטמפרטורה גבוהה ניתן להשתמש באוויר מועשר בחמצן. במקרה זה, יש לוודא שריכוז המתאן בגז המומר אינו עולה על 0.5%. זה נובע מהטמפרטורה הגבוהה (בערך 1400 מעלות), עולה במהלך תגובה כימית. לפיכך, כתוצאה מייצור מסוג זה, ניתן לעקוב אחר ריכוז גבוה של גז אינרטי בתערובת הראשונית וצריכתו גבוהה ב- 4.6% מהצריכה זהה במהלך המרת חמצן בריכוז של 95%. במקביל צריכת החמצן נמוכה ב -17%.

ייצור גז טכנולוגי

ייצור זה הוא השלב הראשוני בסינתזה של אמוניה ומתבצע בלחץ של כ- 30 בערך. לשם כך, גז טבעי נדחס באמצעות מדחס של עד 40 אטמוספרה, ואז הוא מחומם ל -400 מעלות בסליל, שנמצא בתנור צינורי, ומסופק לתא התפלה.

אם גופרית קיימת בכמות של 1 מ"ג במטר בגז טבעי מטוהר, יש לערבב אותה עם אדי מים ביחס מתאים (4: 1).

מימן מגיב עם פחמן חד חמצני (מה שנקראמתנציה) מתרחשת עם שחרור כמות עצומה של חום וירידה משמעותית בנפח.

ייצור נחושת

זה מתבצע אם ייצור אמוניה אינו כולל שטיפה בחנקן נוזלי. בתהליך זה משתמשים בטיפול נחושת-אמוניה. במקרה זה משתמשים בייצור אמוניה שכזה, שהתכנית הטכנולוגית בו משתמשת באוויר מועשר בחמצן. במקביל, על מומחים לוודא שריכוז המתאן בגז המומר אינו עולה על 0.5%, אינדיקטור כזה קשור ישירות לעלייה בטמפרטורה ל 1400 מעלות במהלך התגובה.

כיווני ההתפתחות העיקריים של ייצור אמוניה

ראשית, בעתיד הקרוב יש לשתף פעולה בתעשיות האורגניות והחנקניות, אשר צריכות להתבסס על שימוש בחומרי גלם כמו גז טבעי או זיקוק נפט.

שנית, צריכה להיות הגדלה הדרגתית של כל הייצור ורכיביו האישיים.

שלישית, בשלב הנוכחי של התפתחות התעשייה הכימית, יש צורך במחקר לפיתוח מערכות קטליטיות אקטיביות בכדי להשיג הפחתת לחץ מקסימאלית בתהליך הייצור.

רביעית, השימוש בעמודים מיוחדים לסינתזה באמצעות זרז מיטה מנוזל אמור להיכנס לפועל.

חמישית, על מנת להגביר את יעילות הייצור, יש צורך לשפר את פעולת מערכות ניצול החום.

מסקנה

אמוניה היא בעלת חשיבות רבה לתעשייה הכימית וחקלאות. הוא משמש כחומר גלם בייצור חומצה חנקתית, מלחייה, כמו גם מלחי אמוניום ודשני חנקן שונים.