Gaminant amoniaką kaip žaliavas naudojamos anglys, koksas, koksas ir gamtinės dujos. Tuo pačiu metu gamtinės dujos vis dar yra pagrindinė žaliava.
Šiek tiek istorijos
XX amžiuje garsus chemijos mokslininkas Gaberis sukūrė fizinę ir cheminę amoniako sintezę. Prie šios produkcijos prisidėjo ir „Gaber“ pasekėjai. Taigi Mittashas sugebėjo sukurti veiksmingą katalizatorių, „Bosch“ sukūrė specialią įrangą.
Mittashas išbandė daugybę mišinių kaip katalizatorius (apie 20 tūkst.), Kol apsigyveno ant švediško magneto, kurio sudėtis yra tokia pati kaip šiandien aktyviai naudojamų katalizatorių. Šiuolaikiniai katalizatoriai yra plienas, kuriame yra nedidelis kiekis aliuminio oksido ir kalio.
Dar sovietmečiu amoniako sintezės kinetikos ir termodinamikos tyrimų srityje buvo atliktas didžiulis darbas tyrimų institutuose ir gamyklų laboratorijose. Didelį indėlį į amoniako gamybos technologijos tobulinimą įnešė azoto trąšų gamyklų inžinieriai ir novatoriški darbuotojai. Dėl šių darbų buvo iš esmės suaktyvintas visas technologinis procesas, sukurti visiškai nauji specializuotų aparatų projektai, pradėta amoniako gamybos statyba.
Sovietinė amoniako gamybos sistema pasižymėjo pakankamu efektyvumu ir dideliu produktyvumu.
Pirmasis praktinis pritaikymas, patvirtinantis siūlomos teorijos sėkmę, buvo tokio svarbaus cheminės technologijos proceso kaip amoniako sintezės sukūrimas.
Vienas iš pakankamai efektyvių būdų, kaip pagerinti amoniako gamybą, yra prapūtimo dujų panaudojimas. Šiuolaikiniai augalai šaldydami išmeta tokias dujas.
Išvalytos dujos po amoniako gali būti naudojamos kaip mažai kaloringas kuras. Kartais jie tiesiog išmetami į atmosferą. Degimo dujos turi būti siunčiamos į vamzdžių krosnį (metano konversijos skyrių). Tai taupo žaliavų (gamtinių dujų) sunaudojimą.
Yra dar vienas būdas panaudoti šias dujas. Tai yra jų gilaus aušinimo metodų atskyrimas. Šis metodas sumažins bendras gatavų produktų (amoniako) sąnaudas. Taip pat šiame procese gautas argonas yra daug pigesnis nei jo analogas, tačiau atkuriamas oro atskyrimo įrenginyje.
Valymo dujos turi daug inertinių medžiagų, kurios prisideda prie ne tokios intensyvios reakcijos.
Amoniako gamybos schema
Norint atlikti išsamų amoniako gamybos technologijos tyrimą, būtina atsižvelgti į amoniako išsiskyrimo procesą iš tokių paprastų medžiagų kaip vandenilis ir azotas. Grįžtant prie chemijos mokyklos lygmeniu, galima pastebėti, kad šiai reakcijai būdingas grįžtamumas ir apimties sumažėjimas.
Kadangi ši reakcija yra egzoterminė, temperatūros sumažėjimas prisidės prie pusiausvyros pasikeitimo, kad būtų lengviau išlaisvinti amoniaką. Tačiau šiuo atveju labai sumažėja pačios cheminės reakcijos greitis. Štai kodėl sintezė atliekama esant katalizatoriui ir atlaikant maždaug 550 laipsnių temperatūrą.
Pagrindiniai amoniako gamybos būdai
Iš praktikos žinomi šie gamybos būdai:
- esant žemam slėgiui (apie 15 MPa);
- esant vidutiniam slėgiui (apie 30 MPa) - labiausiai paplitęs metodas;
- esant aukštam slėgiui (apie 100 MPa).
Tokios priemaišos kaip vandenilio sulfidas, vanduo ir anglies monoksidas neigiamai veikia amoniako sintezę. Kad jie nesumažintų katalizatoriaus aktyvumo, azoto ir vandenilio mišinys turi būti kruopščiai išvalytas. Tačiau net ir esant tokioms sąlygoms, tik dalis mišinio ateityje virsta amoniaku.
Taigi mes išsamiau apsvarstome amoniako gamybos procesą.
Gamybos technologija
Amoniako gamybos schema apima natūralių dujų praplovimą naudojant skystą azotą. Tokiu atveju būtina atlikti dujų konvertavimą esant aukštai temperatūrai, slėgiui iki 30 atmosferų ir maždaug 1350 laipsnių temperatūrai. Tik tokiu atveju konvertuotos sausos dujos sunaudos mažai deguonies ir gamtinių dujų.
Dar visai neseniai amoniako, kurio technologijoje buvo ir nuoseklūs, ir lygiagrečiai sujungti naudojami įrenginiai, gamyba buvo pagrįsta pagrindinės įrangos funkcijų dubliavimu. Šis gamybos proceso organizavimo rezultatas buvo reikšmingas technologinių ryšių tempimas.
Yra moderni amoniako gamyba, kurios technologija jau numato naudoti įrenginį, kurio našumas yra 1360 tonų per dieną. Ši įranga apima mažiausiai dešimt prietaisų, skirtų konversijai, sintezei ir gryninimui. Serijinės lygiagrečios technologijos sudaro nepriklausomus vienetus (seminarus), kurie yra atsakingi už atskirų žaliavų perdirbimo etapų įgyvendinimą. Taigi organizuota amoniako gamyba gali žymiai pagerinti darbo sąlygas specializuotose gamyklose, atlikti automatizavimą, o tai padės stabilizuoti visą technologinį procesą. Šie patobulinimai taip pat reikšmingai supaprastins bendrą sintetinio amoniako gamybos technologiją.
Amoniako gamybos technologijos naujovės
Šiuolaikinė amoniako pramonė gamina pigesnes gamtines dujas kaip žaliavą. Tai žymiai sumažina gatavo produkto kainą. Be to, tokios organizacijos dėka galima pagerinti darbo sąlygas atitinkamose gamyklose, taip pat labai supaprastinti cheminę amoniako gamybą.
Gamybos proceso ypatybės
Norint patobulinti gamybos procesą, būtina išlaisvinti mechanizmus, skirtus valyti dujas nuo kenksmingų ir nereikalingų priemaišų. Tam naudojamas smulkaus gryninimo metodas (adsorbcija ir preatalizė).
Tai taikoma tuo atveju, kai gaminant amoniaką dujos neplaunamos naudojant skystą azotą, tačiau tuo pat metu vyksta anglies monoksido pavertimas žemoje temperatūroje. Natūralioms dujoms paversti aukštoje temperatūroje gali būti naudojamas deguonimi praturtintas oras. Tokiu atveju būtina įsitikinti, kad metano koncentracija konvertuotose dujose neviršija 0,5%. Taip yra dėl aukštos temperatūros (apie 1400 laipsnių), kylančios cheminės reakcijos metu. Todėl dėl tokio tipo gamybos pradiniame mišinyje galima atsekti didelę inertinių dujų koncentraciją, o jų sunaudojimas yra 4,6% didesnis nei tas pats suvartojimas deguonies virsmo metu, esant 95% koncentracijai. Tuo pačiu metu deguonies suvartojimas yra 17% mažesnis.
Technologinė dujų gamyba
Tai yra pradinis amoniako sintezės etapas ir atliekamas maždaug 30 ° C temperatūroje. Norėdami tai padaryti, gamtinės dujos suspaudžiamos kompresoriumi iki 40 atm, tada jos įkaitinamos iki 400 laipsnių ritėje, esančioje vamzdinėje krosnyje, ir tiekiamos į sieros pašalinimo skyrių.
Jei išgrynintose gamtinėse dujose yra 1 mg / m sieros, ją reikia maišyti su vandens garais tinkamu santykiu (4: 1).
Vandenilis reaguoja su anglies monoksidu (vadinamasismetanacija) įvyksta išleidžiant didžiulį šilumos kiekį ir žymiai sumažinus tūrį.
Vario gamyba
Tai atliekama, jei amoniako gamyba neapima plovimo skystu azotu. Šiame procese naudojamas vario-amoniako apdorojimas. Šiuo atveju naudojama tokia amoniako gamyba, kurios technologinėje schemoje naudojamas deguonimi praturtintas oras. Tuo pačiu metu specialistai turėtų užtikrinti, kad metano koncentracija konvertuotose dujose neviršytų 0,5%, toks rodiklis yra tiesiogiai susijęs su temperatūros padidėjimu iki 1400 laipsnių reakcijos metu.
Pagrindinės amoniako gamybos plėtros kryptys
Pirma, artimiausiu metu būtina bendradarbiauti organinėje ir azoto pramonėje, kurios pagrindas turėtų būti tokių žaliavų kaip gamtinių dujų ar naftos perdirbimas.
Antra, turėtų būti laipsniškai plečiama visa gamyba ir jos atskiri komponentai.
Trečia, dabartiniame chemijos pramonės vystymosi etape reikia tyrimų, kad būtų sukurtos aktyvios katalizinės sistemos, kad gamybos procese būtų maksimaliai sumažintas slėgis.
Ketvirta, praktikoje turėtų būti naudojamos specialios kolonėlės sintezei, naudojant katalizatorių su skysčiu.
Penkta, norint padidinti gamybos efektyvumą, būtina pagerinti šilumos panaudojimo sistemų veikimą.
Išvada
Amoniakas turi didelę reikšmę chemijos pramonei ir žemės ūkiui. Jis naudojamas kaip žaliava gaminant azoto rūgštį, jos druskas, taip pat amonio druskas ir įvairias azoto trąšas.
