Pengeluaran ammonia menggunakan arang batu, kok, kok dan gas asli sebagai bahan mentah. Pada masa yang sama, gas asli masih merupakan bahan mentah utama.
Sedikit sejarah
Kembali pada abad ke-20, ahli sains kimia terkenal Gaber mengembangkan sintesis fizikal dan kimia ammonia. Para pengikut Gaber turut menyumbang kepada pengeluaran ini. Jadi, Mittash dapat mengembangkan pemangkin yang berkesan, Bosch mencipta peralatan khas.
Mittash menguji sebilangan besar campuran sebagai pemangkin (kira-kira 20 ribu), sehingga dia menetap di magnetit Sweden, yang mempunyai komposisi yang sama sebagai pemangkin yang aktif digunakan hari ini. Pemangkin moden adalah keluli yang dipromosikan dengan sedikit alumina dan kalium.
Kembali pada zaman Soviet, kerja besar dilakukan di institut penyelidikan dan makmal di kilang-kilang dalam bidang kinetika dan kajian termodinamik sintesis ammonia. Sumbangan besar terhadap peningkatan teknologi pengeluaran amonia dibuat oleh para jurutera tanaman baja nitrogen dan pekerja inovatif. Akibat daripada kerja-kerja ini, keseluruhan proses teknologi telah dipergiat dengan ketara, reka bentuk baru alat-alat khusus telah diwujudkan, pembinaan pengeluaran ammonia bermula.
Sistem pengeluaran ammonia Soviet dicirikan oleh kecekapan yang mencukupi dan produktiviti yang tinggi.
Aplikasi praktikal pertama yang mengesahkan kejayaan teori yang dicadangkan ialah perkembangan proses penting teknologi kimia sebagai sintesis amonia.
Salah satu cara yang cukup berkesan untuk meningkatkan pengeluaran ammonia adalah penggunaan gas pembersihan. Tumbuhan moden memancarkan ammonia dari gas tersebut dengan membeku.
Gas pembersihan selepas ammonia boleh digunakan sebagai bahan api rendah kalori. Kadang-kadang mereka hanya dibuang ke atmosfera. Gas pembakaran mesti dihantar ke relau tiub (jabatan penukaran metana). Ini menjimatkan penggunaan bahan mentah (gas asli).
Terdapat satu lagi cara untuk menggunakan gas ini. Ini adalah pemisahan kaedah penyejukan dalamnya. Kaedah ini akan mengurangkan jumlah kos produk siap (ammonia). Juga, argon yang diperoleh dalam proses ini jauh lebih murah daripada analognya, tetapi boleh diperolehi semula dalam unit pemisah udara.
Gas pembersihan mempunyai kandungan inert yang tinggi, yang menyumbang kepada tindak balas yang kurang sengit.
Skim Pengeluaran Ammonia
Untuk kajian terperinci mengenai teknologi pembuatan ammonia, perlu dipertimbangkan proses evolusi amonia daripada bahan mudah seperti hidrogen dan nitrogen. Kembali ke bidang kimia di peringkat sekolah, dapat diperhatikan bahawa reaksi ini dicirikan oleh kebalikan dan penurunan jumlah.
Oleh kerana tindak balas ini adalah eksotermik, penurunan suhu akan menyumbang kepada peralihan dalam keseimbangan memihak kepada pembebasan ammonia. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, terdapat penurunan ketara dalam kadar tindak balas kimia itu sendiri. Itulah sebabnya sintesis dilakukan dengan kehadiran pemangkin dan menahan suhu kira-kira 550 darjah.
Kaedah utama untuk pengeluaran ammonia
Kaedah pengeluaran berikut diketahui dari amalan:
- pada tekanan rendah (kira-kira 15 MPa);
- pada tekanan sederhana (kira-kira 30 MPa) - kaedah yang paling biasa;
- pada tekanan tinggi (kira-kira 100 MPa).
Kekotoran seperti hidrogen sulfida, air dan karbon monoksida memberi kesan negatif terhadap sintesis ammonia. Supaya mereka tidak mengurangkan aktiviti pemangkin, campuran nitrogen-hidrogen mesti dibersihkan dengan teliti. Walau bagaimanapun, walaupun di bawah syarat-syarat ini, hanya sebahagian daripada campuran akan berubah menjadi ammonia pada masa akan datang.
Oleh itu, kita mempertimbangkan dengan lebih terperinci proses pengeluaran ammonia.
Teknologi pengeluaran
Skim pengeluaran ammonia melibatkan pemurnian gas asli menggunakan nitrogen cair. Dalam kes ini, adalah perlu untuk menjalankan penukaran gas pada suhu yang tinggi, tekanan sehingga 30 atmosfera dan suhu kira-kira 1350 darjah. Hanya dalam kes ini, gas kering yang ditukar akan mempunyai kadar penggunaan yang rendah untuk oksigen dan gas asli.
Sehingga baru-baru ini, pengeluaran ammonia, teknologi yang mengandungi kedua-dua sambungan bersiri dan selari antara peranti yang digunakan, didasarkan pada pertindihan fungsi peralatan utama. Hasil dari organisasi ini proses pengeluaran adalah peregangan komunikasi teknologi yang signifikan.
Terdapat pengeluaran moden ammonia, teknologi yang telah membayangkan penggunaan loji dengan kapasiti 1360 ton sehari. Peralatan ini termasuk sekurang-kurangnya sepuluh peranti untuk penukaran, sintesis dan penyucian. Teknologi serial-selari membentuk unit bebas (bengkel), yang bertanggungjawab untuk pelaksanaan peringkat individu pemprosesan bahan mentah. Oleh itu, pengeluaran ammonia yang teratur dapat memperbaiki keadaan kerja dengan ketara di loji khusus, menjalankan automasi, yang akan menyebabkan proses penstabilan keseluruhan teknologi. Peningkatan ini juga akan membawa kepada penyederhanaan penting teknologi keseluruhan untuk pengeluaran ammonia sintetik.
Inovasi dalam teknologi pembuatan ammonia
Pengeluaran ammonia moden dalam industri menggunakan jenis gas asli yang lebih murah sebagai bahan mentah. Ini dapat mengurangkan kos produk siap. Di samping itu, terima kasih kepada organisasi sedemikian, keadaan kerja di kilang masing-masing dapat ditingkatkan, dan pengeluaran kimia ammonia dapat dipermudahkan.
Ciri-ciri proses pengeluaran
Untuk peningkatan proses pengeluaran berikutnya, adalah perlu untuk membebaskan mekanisme untuk membersihkan gas dari kekotoran berbahaya dan tidak perlu. Untuk ini, kaedah penulenan halus (penjerapan dan precatalysis) digunakan.
Inilah yang terjadi apabila pengeluaran amonia tidak melibatkan membasuh gas menggunakan nitrogen cair, tetapi pada masa yang sama terdapat penukaran suhu karbon monoksida yang rendah. Untuk penukaran gas asli pada suhu tinggi, udara yang diperkayakan oksigen boleh digunakan. Dalam kes ini, perlu memastikan bahawa kepekatan metana dalam gas yang ditukar tidak melebihi 0.5%. Ini disebabkan suhu tinggi (kira-kira 1400 darjah), meningkat semasa reaksi kimia. Oleh itu, hasil daripada jenis pengeluaran ini, kepekatan gas inert yang tinggi dapat dikesan dalam campuran awal dan penggunaannya adalah 4.6% lebih tinggi daripada penggunaan yang sama semasa penukaran oksigen pada kepekatan 95%. Pada masa yang sama, penggunaan oksigen adalah 17% lebih rendah.
Pengeluaran gas teknologi
Pengeluaran ini adalah peringkat awal dalam sintesis ammonia dan dilakukan di bawah tekanan kira-kira 30 pada. Untuk melakukan ini, gas asli dimampatkan menggunakan pemampat sehingga 40 atm, maka ia dipanaskan hingga 400 darjah dalam gegelung, yang terletak di dalam relau tiub, dan dibekalkan ke petak desulfurization.
Jika sulfur terdapat dalam jumlah 1 mg dalam m dalam gas asli yang dibersihkan, ia mesti dicampurkan dengan wap air dalam nisbah yang sesuai (4: 1).
Hidrogen bertindak balas dengan karbon monoksida (yang dipanggilmetanasi) berlaku dengan melepaskan sejumlah besar haba dan penurunan jumlah yang ketara.
Pengeluaran tembaga
Ia dijalankan jika pengeluaran ammonia tidak termasuk membasuh dengan nitrogen cecair. Dalam proses ini, rawatan tembaga-ammonia digunakan. Dalam kes ini, pengeluaran amonia seperti itu digunakan, skim teknologi yang menggunakan udara oksigen diperkaya. Pada masa yang sama, pakar harus memastikan bahawa kepekatan metana dalam gas yang ditukar tidak melebihi 0.5%, seperti penunjuk secara langsung berkaitan dengan peningkatan suhu hingga 1400 darjah semasa reaksi.
Arah utama pembangunan pengeluaran amonia
Pertama, dalam masa yang terdekat adalah perlu untuk bekerjasama dalam industri organik dan nitrogen, yang harus berdasarkan penggunaan bahan mentah seperti gas asli atau penapisan minyak.
Kedua, perlu ada pembesaran secara beransur-ansur bagi semua pengeluaran dan komponen individunya.
Ketiga, pada tahap perkembangan industri kimia, penyelidikan diperlukan untuk membangunkan sistem pemangkin aktif untuk mencapai pengurangan tekanan maksimal dalam proses produksi.
Keempat, penggunaan lajur khusus untuk sintesis menggunakan pemangkin katil fluidized harus diamalkan.
Kelima, untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran, perlu meningkatkan sistem pemanfaatan panas.
Kesimpulannya
Ammonia amat penting untuk industri kimia dan pertanian. Ia berfungsi sebagai bahan mentah dalam pengeluaran asid nitrik, garamnya, serta garam amonium dan pelbagai baja nitrogen.
