Proizvodnja amoniaka

Dušikova industrija je danes ena vodilnih industrij. Uporaba amoniaka se je razširila na hladilno sredstvo (R717, hladilno sredstvo), zdravilo (raztopina amonijaka ali alkoholni amoniak), kmetijstvo (gnojila).

Primarna pozornost se posveča proizvodnji dušikovih gnojil (in s tem tudi na njihove baze, vključno z amoniakom, povpraševanje pa se je v zadnjih dveh desetletjih povečalo za 20%).

Toda proizvodnja amonijaka se najprej razlikuje po visoki energetski intenzivnosti. Celotna zgodovina te proizvodnje je boj za zniževanje porabljene energije (mehanske, termične, električne).

Sinteza amoniaka razkrije formulo:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Reakcija je eksotermna, reverzibilna, z zmanjšanjem prostornine. Ker je reakcija eksotermna, se bo zmanjšanje temperature premaknilo ravnovesje v nastanek amoniaka, vendar reakcijska hitrost se bo znatno zmanjšala. Proizvodnja amoniaka bi morala iti pri visokih temperaturah (sinteza poteka pri 500 stopinjah Celzija). Povečanje t bo povzročilo povratno reakcijo. Tlak od 15 do 100 MPa omogoča preprečevanje vpliva temperature (nizki tlak - od 10 do 15 MPa, povprečni tlak - od 25 do 30 MPa, visok tlak - nad 50 MPa). Od teh je povprečje bolje.

Katalizator je gobasto gobo z dodatki kalcija, silicija, kalija, aluminijevih oksidov.

Škodljive nečistoče (ogljikov monoksid, voda, vodikov sulfid) negativno vplivajo na stopnjo reakcije reakcije, zastrupljajo katalizator, s tem pa zmanjšujejo svojo aktivnost in zmanjšajo življenjsko dobo. To pomeni, da je treba mešanico vodikovega sulfida nujno temeljito očistiti. Toda tudi po čiščenju se le del te mešanice spremeni v amoniak. Zato se preostali nereagirani frakciji ponovno pošlje v reaktor.

Kako se proizvaja amoniak?

Cevovod je dobavljen z že pripravljeno mešanico treh delov vodika in enega dušika. Prehaja skozi turbopolnilnik, kjer se stisne do zgoraj navedenega tlaka in se v sintezni stolpec pošlje s katalizatorjem na vgrajenih policah. Proces, kot smo ugotovili, je zelo eksotermičen. Zmes dušikova in vodikova segreva z razvijajočo se toploto. Približno 25 odstotkov amoniaka in nereagiranega dušika z vodikom izstopa iz kolone. Celoten sestavek se napaja v hladilnik, kjer se zmes ohladi. Amonijak pod tlakom postane tekoč. Zdaj v delo vstopi separator, katerega naloga je ločiti amoniak v zbirki na dnu in nepreizkušeno mešanico, ki se vrne obtočna črpalka nazaj v stolpec. Zaradi tega kroženja se mešanica dušikova in vodika uporablja za 95 odstotkov. Tekoči amoniak skozi cevovod amonijaka gre v posebno skladišče.

Vse naprave, ki se uporabljajo v proizvodnji, so čimbolj tesne, kar odpravlja uhajanje. Uporablja se le energija eksotermnih reakcij. Shema je zaprta, z nizko vsebnostjo odpadkov. Stroški se zmanjšujejo z neprekinjenim in avtomatiziranim procesom.

Proizvodnja amoniaka ne more vplivati ​​na okolje. Emisije plinov so neizogibne, vključno z amoniakom, ogljikom in dušikovimi oksidi ter drugimi nečistočami. Nizka stopnja toplote se sprosti. Po pranju hladilnih sistemov in samega reaktorja se voda zavrže.

Zato mora proizvodnja amonijaka vključevati katalitično čiščenje s prisotnostjo sredstva za zmanjševanje plinov. Zmanjšanje količine odplak je mogoče doseči z zamenjavo povratni kompresorji na turbopolnilnike. Nizko potencialno toploto lahko izkoristimo z uvedbo toplote z visokim potencialom. Vendar bo to povečalo onesnaženje dimnih plinov.

Energetsko-tehnološka shema, ki vključuje cikel kombiniranega cikla, kjer se uporabljajo tako parna kot tudi toplotna sredstva, hkrati poveča učinkovitost proizvodnje in zmanjša emisije.