Ammoniakproduktion bruger kul, koks, koks og naturgas som råvarer. På samme tid er naturgas stadig den vigtigste råvare.
Lidt historie
Tilbage i det 20. århundrede udviklede den berømte kemiske videnskabsmand Gaber den fysiske og kemiske syntese af ammoniak. Tilhængere af Gaber bidrog også til denne produktion. Så Mittash var i stand til at udvikle en effektiv katalysator, Bosch skabte specielt udstyr.
Mittash testede et stort antal blandinger som katalysatorer (ca. 20 tusind), indtil han slog sig ned på svensk magnetit, som har den samme sammensætning som katalysatorerne, der aktivt bruges i dag. Moderne katalysatorer fremmes stål med en lille mængde aluminiumoxid og kalium.
Tilbage i sovjettiden blev der udført enormt arbejde i forskningsinstitutter og laboratorier på fabrikker inden for studier af kinetik og termodynamik ved ammoniaksyntese. Et betydeligt bidrag til forbedring af teknologien inden for ammoniakproduktion blev ydet af ingeniører af kvælstofgødningsanlæg og innovative arbejdere. Som et resultat af disse værker blev hele den teknologiske proces væsentligt intensiveret, helt nye design af specialiserede apparater blev oprettet, konstruktionen af ammoniakproduktion begyndte.
Det sovjetiske ammoniakproduktionssystem var præget af tilstrækkelig effektivitet og høj produktivitet.
Den første praktiske anvendelse, der bekræfter succes med den foreslåede teori, var udviklingen af en så vigtig proces med kemisk teknologi som syntesen af ammoniak.
En af typerne af tilstrækkeligt effektive måder til at forbedre produktionen af ammoniak er anvendelsen af rensegasser. Moderne planter udsender ammoniak fra sådanne gasser ved frysning.
Rensningsgasser efter ammoniak kan bruges som brændstof med lavt kalorieindhold. Nogle gange kastes de simpelthen ud i atmosfæren. Forbrændingsgasser skal sendes til en rørovn (metanomdannelsesafdeling). Dette sparer forbruget af råvarer (naturgas).
Der er en anden måde at udnytte disse gasser på. Dette er en adskillelse af deres metoder til dyb afkøling. Denne metode reducerer de samlede omkostninger for færdige produkter (ammoniak). Argonet opnået i denne proces er også meget billigere end dets analoge, men kan genvindes i en luftseparationsenhed.
Udrensningsgaserne har et højt inert indhold, som bidrager til en mindre intens reaktion.
Ammoniakproduktionsplan
For en detaljeret undersøgelse af ammoniakfremstillingsteknologi er det nødvendigt at overveje processen med ammoniakudvikling fra så enkle stoffer som brint og nitrogen. Vender vi tilbage til kemi på skoleniveau, kan det bemærkes, at denne reaktion er kendetegnet ved reversibilitet og et fald i volumen.
Da denne reaktion er eksoterm, vil et fald i temperaturen bidrage til en forskydning i ligevægt til fordel for frigivelse af ammoniak. I dette tilfælde er der imidlertid et markant fald i hastigheden af selve den kemiske reaktion. Derfor udføres syntesen i nærværelse af en katalysator og modstår en temperatur på ca. 550 grader.
De vigtigste metoder til produktion af ammoniak
Følgende produktionsmetoder er kendt fra praksis:
- ved lavt tryk (ca. 15 MPa);
- ved medium tryk (ca. 30 MPa) - den mest almindelige metode;
- ved højt tryk (ca. 100 MPa).
Urenheder som brintsulfid, vand og kulilte påvirker ammoniaksyntesen negativt. For at de ikke reducerer katalysatorens aktivitet, skal nitrogen-brint-blandingen rengøres grundigt. Selv under disse betingelser vil imidlertid kun en del af blandingen blive til ammoniak i fremtiden.
Derfor overvejer vi mere detaljeret processen med ammoniakproduktion.
Produktionsteknologi
Ammoniakproduktionsplanen involverer skylning af naturgas ved hjælp af flydende nitrogen. I dette tilfælde er det nødvendigt at udføre omdannelse af gas ved høj temperatur, tryk op til 30 atmosfærer og en temperatur på ca. 1350 grader. Kun i dette tilfælde vil den omdannede tørgas have lave forbrugsniveauer for ilt og naturgas.
Indtil for nylig var produktion af ammoniak, hvis teknologi indeholdt både serielle og parallelle forbindelser mellem de anvendte enheder, baseret på duplikering af hovedudstyrets funktioner. Resultatet af denne organisering af produktionsprocessen var en betydelig strækning af teknologisk kommunikation.
Der er en moderne produktion af ammoniak, hvis teknologi allerede tænker på anvendelse af et anlæg med en kapacitet på 1360 tons pr. Dag. Dette udstyr inkluderer mindst ti enheder til konvertering, syntese og oprensning. Serien-parallelle teknologier danner uafhængige enheder (workshops), der er ansvarlige for implementeringen af individuelle stadier af forarbejdning af råvarer. Således kan den organiserede produktion af ammoniak markant forbedre arbejdsbetingelserne på specialiserede fabrikker, udføre automatisering, hvilket vil føre til stabilisering af hele den teknologiske proces. Disse forbedringer vil også føre til en betydelig forenkling af den samlede teknologi til produktion af syntetisk ammoniak.
Innovationer inden for produktion af ammoniakproduktion
Moderne ammoniakproduktion i industrien bruger en billigere type naturgas som råmateriale. Dette reducerer omkostningerne ved det færdige produkt betydeligt. Takket være en sådan organisation kan arbejdsforholdene på de respektive fabrikker desuden forbedres, og den kemiske produktion af ammoniak kan forenkles kraftigt.
Funktioner i produktionsprocessen
For den efterfølgende forbedring af produktionsprocessen er det nødvendigt at frigøre mekanismerne til rengøring af gasser fra skadelige og unødvendige urenheder. Til dette anvendes finoprensningsmetoden (adsorption og præatalyse).
Dette er tilfældet, når produktionen af ammoniak ikke involverer vask af gassen ved hjælp af flydende nitrogen, men samtidig sker en lavtemperaturomdannelse af kulilte. Til omdannelse af naturgas ved høj temperatur kan oxygenberiget luft anvendes. I dette tilfælde er det nødvendigt at sikre, at metankoncentrationen i den omdannede gas ikke overstiger 0,5%. Dette skyldes den høje temperatur (ca. 1400 grader), der stiger under en kemisk reaktion. Som et resultat af denne type produktion kan der derfor spores en høj koncentration af inert gas i den indledende blanding, og dens forbrug er 4,6% højere end det samme forbrug under iltomdannelse i en koncentration på 95%. Samtidig er iltforbruget 17% lavere.
Teknologisk gasproduktion
Denne produktion er det indledende trin i syntese af ammoniak og udføres under et tryk på ca. 30 kl. For at gøre dette komprimeres naturgas ved hjælp af en kompressor op til 40 atm, derefter opvarmes den til 400 grader i en spole, som er placeret i en rørformet ovn, og leveres til afsvovlingsrummet.
Hvis svovl er til stede i en mængde på 1 mg i m i oprenset naturgas, skal det blandes med vanddamp i et passende forhold (4: 1).
Brint reagerer med kulilte (den såkaldtemetanering) forekommer med frigivelsen af en enorm mængde varme og et markant fald i volumen.
Kobberproduktion
Det udføres, hvis ammoniakproduktionen ikke inkluderer vask med flydende nitrogen. I denne proces anvendes kobber-ammoniakbehandling. I dette tilfælde anvendes sådan ammoniakproduktion, hvis teknologiske plan bruger iltberiget luft. Samtidig skal specialister sikre, at metankoncentrationen i den omdannede gas ikke overstiger 0,5%, en sådan indikator er direkte relateret til en stigning i temperaturen til 1400 grader under reaktionen.
De vigtigste retninger for udvikling af ammoniakproduktion
For det første er det nødvendigt i den nærmeste fremtid at samarbejde i den organiske industri og kvælstofindustrien, som bør være baseret på brugen af sådanne råmaterialer som naturgas eller olieraffinering.
For det andet skal der ske en gradvis udvidelse af al produktion og dens individuelle komponenter.
For det tredje er der på det nuværende stadium af udviklingen af den kemiske industri behov for forskning for at udvikle aktive katalytiske systemer for at opnå maksimal trykreduktion i produktionsprocessen.
For det fjerde skal brugen af specielle søjler til syntese ved anvendelse af en fluidiseret lejekatalysator komme i praksis.
For det femte er det nødvendigt at forbedre driften af varmeudnyttelsessystemer for at øge produktionseffektiviteten.
konklusion
Ammoniak er af stor betydning for den kemiske industri og landbrug. Det tjener som råmateriale til produktion af salpetersyre, salte deraf samt ammoniumsalte og forskellige kvælstofgødninger.
