Produkcja amoniaku wykorzystuje węgiel, koks, koks i gaz ziemny jako surowce. Jednocześnie gaz ziemny jest nadal głównym surowcem.
Trochę historii
W XX wieku słynny naukowiec chemik Gaber opracował syntezę fizyczną i chemiczną amoniaku. Zwolennicy Gabera również przyczynili się do tej produkcji. Tak więc Mittash był w stanie opracować skuteczny katalizator, Bosch stworzył specjalny sprzęt.
Mittash przetestował ogromną liczbę mieszanin jako katalizatorów (około 20 tysięcy), dopóki nie osiadł na szwedzkim magnetycie, który ma taki sam skład jak katalizatory, które są obecnie aktywnie stosowane. Nowoczesne katalizatory to stal promowana niewielką ilością tlenku glinu i potasu.
W czasach sowieckich przeprowadzono ogromne prace w instytutach badawczych i laboratoriach w fabrykach w dziedzinie badań kinetyki i termodynamiki syntezy amoniaku. Znaczący wkład w udoskonalenie technologii produkcji amoniaku wnieśli inżynierowie instalacji nawozowych i innowacyjni pracownicy. W wyniku tych prac cały proces technologiczny został znacznie zintensyfikowany, powstały zupełnie nowe projekty specjalistycznych aparatów, rozpoczęto budowę produkcji amoniaku.
Radziecki system produkcji amoniaku charakteryzował się wystarczającą wydajnością i wysoką wydajnością.
Pierwszym praktycznym zastosowaniem potwierdzającym powodzenie proponowanej teorii było opracowanie tak ważnego procesu technologii chemicznej, jak synteza amoniaku.
Jednym z rodzajów wystarczająco skutecznych sposobów poprawy produkcji amoniaku jest wykorzystanie gazów oczyszczających. Nowoczesne rośliny emitują amoniak z takich gazów przez zamrażanie.
Oczyszczanie gazów po amoniaku można wykorzystać jako paliwo niskokaloryczne. Czasami są po prostu wyrzucani w atmosferę. Gazy spalinowe należy kierować do pieca rurowego (dział konwersji metanu). Oszczędza to zużycie surowców (gazu ziemnego).
Istnieje inny sposób wykorzystania tych gazów. Jest to oddzielenie ich metod głębokiego chłodzenia. Ta metoda obniży całkowity koszt gotowych produktów (amoniaku). Również argon uzyskany w tym procesie jest znacznie tańszy niż jego analog, ale można go odzyskać w jednostce separacji powietrza.
Gazy oczyszczające mają wysoką zawartość obojętną, co przyczynia się do mniej intensywnej reakcji.
Program produkcji amoniaku
W celu szczegółowego badania technologii wytwarzania amoniaku należy wziąć pod uwagę proces ewolucji amoniaku z tak prostych substancji, jak wodór i azot. Wracając do chemii na poziomie szkolnym, można zauważyć, że reakcja ta charakteryzuje się odwracalnością i zmniejszeniem objętości.
Ponieważ ta reakcja jest egzotermiczna, spadek temperatury przyczyni się do przesunięcia równowagi na korzyść uwalniania amoniaku. Jednak w tym przypadku następuje znaczny spadek tempa samej reakcji chemicznej. Dlatego synteza jest przeprowadzana w obecności katalizatora i wytrzymuje temperaturę około 550 stopni.
Główne metody produkcji amoniaku
Z praktyki znane są następujące metody produkcji:
- pod niskim ciśnieniem (około 15 MPa);
- pod średnim ciśnieniem (około 30 MPa) - najczęstsza metoda;
- pod wysokim ciśnieniem (około 100 MPa).
Zanieczyszczenia, takie jak siarkowodór, woda i tlenek węgla, negatywnie wpływają na syntezę amoniaku. Aby nie zmniejszały aktywności katalizatora, mieszaninę azot-wodór należy dokładnie oczyścić. Jednak nawet w tych warunkach tylko część mieszaniny zamieni się w amoniak w przyszłości.
Dlatego bardziej szczegółowo rozważamy proces produkcji amoniaku.
Technologia produkcji
Schemat produkcji amoniaku obejmuje przepłukiwanie gazu ziemnego za pomocą ciekłego azotu. W takim przypadku konieczne jest przeprowadzenie konwersji gazu w wysokiej temperaturze, pod ciśnieniem do 30 atmosfer i w temperaturze około 1350 stopni. Tylko w tym przypadku przetworzony suchy gaz będzie charakteryzował się niskim zużyciem tlenu i gazu ziemnego.
Do niedawna produkcja amoniaku, którego technologia zawierała zarówno połączenia szeregowe, jak i równoległe między wykorzystywanymi urządzeniami, opierała się na powielaniu funkcji głównego sprzętu. Rezultatem tej organizacji procesu produkcyjnego było znaczne rozciągnięcie komunikacji technologicznej.
Istnieje nowoczesna produkcja amoniaku, którego technologia już przewiduje wykorzystanie instalacji o wydajności 1360 ton dziennie. Sprzęt ten obejmuje co najmniej dziesięć urządzeń do konwersji, syntezy i oczyszczania. Technologie szeregowo-równoległe tworzą niezależne jednostki (warsztaty), które są odpowiedzialne za wdrażanie poszczególnych etapów przetwarzania surowców. Tak więc zorganizowana produkcja amoniaku może znacznie poprawić warunki pracy w wyspecjalizowanych zakładach, przeprowadzić automatyzację, co doprowadzi do stabilizacji całego procesu technologicznego. Ulepszenia te doprowadzą również do znacznego uproszczenia ogólnej technologii produkcji syntetycznego amoniaku.
Innowacje w technologii produkcji amoniaku
Współczesna produkcja amoniaku w przemyśle wykorzystuje tańszy rodzaj gazu ziemnego jako surowca. To znacznie zmniejsza koszt gotowego produktu. Ponadto dzięki takiej organizacji można poprawić warunki pracy w odpowiednich zakładach, a chemiczną produkcję amoniaku można znacznie uprościć.
Funkcje procesu produkcyjnego
W celu dalszego usprawnienia procesu produkcyjnego konieczne jest uwolnienie mechanizmów oczyszczania gazów od szkodliwych i niepotrzebnych zanieczyszczeń. W tym celu stosuje się metodę dokładnego oczyszczania (adsorpcja i wstępna analiza).
Ma to miejsce, gdy wytwarzanie amoniaku nie obejmuje przemywania gazu ciekłym azotem, ale jednocześnie zachodzi konwersja tlenku węgla w niskiej temperaturze. Do konwersji gazu ziemnego w wysokiej temperaturze można zastosować powietrze wzbogacone w tlen. W takim przypadku należy upewnić się, że stężenie metanu w konwertowanym gazie nie przekracza 0,5%. Wynika to z wysokiej temperatury (około 1400 stopni), rosnącej podczas reakcji chemicznej. Dlatego w wyniku tego rodzaju produkcji można wykryć wysokie stężenie gazu obojętnego w początkowej mieszaninie, a jego zużycie jest o 4,6% wyższe niż to samo zużycie podczas konwersji tlenu przy stężeniu 95%. Jednocześnie zużycie tlenu jest o 17% niższe.
Produkcja gazu technologicznego
Ta produkcja jest początkowym etapem syntezy amoniaku i odbywa się pod ciśnieniem około 30 ° C. Aby to zrobić, gaz ziemny jest sprężany za pomocą sprężarki do 40 atm, a następnie jest podgrzewany do 400 stopni w cewce, która znajduje się w piecu rurowym i jest dostarczana do komory odsiarczania.
Jeżeli siarka jest obecna w oczyszczonym gazie w ilości 1 mg wm, należy ją zmieszać z parą wodną w odpowiednim stosunku (4: 1).
Wodór reaguje z tlenkiem węgla (tzwmetanizacja) następuje z uwolnieniem ogromnej ilości ciepła i znacznym spadkiem objętości.
Produkcja miedzi
Odbywa się to, jeśli produkcja amoniaku nie obejmuje przemywania ciekłym azotem. W tym procesie stosuje się obróbkę amoniakiem miedzi. W takim przypadku stosuje się taką produkcję amoniaku, której schemat technologiczny wykorzystuje powietrze wzbogacone w tlen. Jednocześnie specjaliści powinni upewnić się, że stężenie metanu w konwertowanym gazie nie przekracza 0,5%, taki wskaźnik jest bezpośrednio związany ze wzrostem temperatury do 1400 stopni podczas reakcji.
Główne kierunki rozwoju produkcji amoniaku
Po pierwsze, w najbliższej przyszłości konieczna jest współpraca w przemyśle organicznym i azotowym, które powinny opierać się na wykorzystaniu takich surowców, jak gaz ziemny lub rafinacja ropy naftowej.
Po drugie, powinno nastąpić stopniowe powiększanie całej produkcji i jej poszczególnych składników.
Po trzecie, na obecnym etapie rozwoju przemysłu chemicznego konieczne są badania w celu opracowania aktywnych układów katalitycznych w celu osiągnięcia maksymalnego zmniejszenia ciśnienia w procesie produkcyjnym.
Po czwarte, zastosowanie specjalnych kolumn do syntezy z zastosowaniem katalizatora ze złożem fluidalnym powinno być możliwe.
Po piąte, w celu zwiększenia wydajności produkcji konieczna jest poprawa działania systemów wykorzystania ciepła.
Wniosek
Amoniak ma ogromne znaczenie dla przemysłu chemicznego i rolnictwa. Służy jako surowiec do produkcji kwasu azotowego, jego soli, a także soli amonowych i różnych nawozów azotowych.
