Производња амонијака користи сировине, кокс, кокс и природни гас. Истовремено, природни гас је и даље главна сировина.
Мало историје
Још у 20. веку познати хемијски научник Габер развио је физичку и хемијску синтезу амонијака. Габерови следбеници такође су допринели овој производњи. Дакле, Миттасх је успео да развије ефикасан катализатор, Босцх је креирао специјалну опрему.
Миттасх је тестирао огроман број смеша као катализатора (око 20 хиљада), све док се није настанио на шведском магнетиту, који има исти састав као катализатори који се данас активно користе. Савремени катализатори су челик који се промовише са малом количином глинице и калијума.
У совјетска времена, истраживачки институти и лабораторије у фабрикама вршили су огроман посао на пољу студија кинетике и термодинамике синтезе амонијака. Значајан допринос унапређењу технологије производње амонијака дали су инжењери постројења за производњу азотних ђубрива и иновативни радници. Као резултат ових радова, целокупни технолошки процес је знатно интензивиран, створени су потпуно нови дизајни специјализованих апарата, почела је производња амонијака.
Совјетски систем за производњу амонијака карактерисао је довољна ефикасност и висока продуктивност.
Прва практична примена која је потврдила успех предложене теорије био је развој тако важног процеса хемијске технологије као што је синтеза амонијака.
Једна од врста довољно ефикасних начина за побољшање производње амонијака је употреба пречишћених гасова. Савремене биљке ледом замишљају амонијак из таквих гасова.
Прочишћавајући гасови након амонијака могу се користити као нискокалорично гориво. Понекад их једноставно баци у атмосферу. Гасови за изгарање морају се послати у пећ на цеви (одељење за конверзију метана). Ово штеди потрошњу сировина (природног гаса).
Постоји још један начин да се ови гасови искористе. Ово је раздвајање њихових метода дубоког хлађења. Овом методом биће смањени укупни трошкови готових производа (амонијак). Такође, аргон добијен овим поступком је много јефтинији од његовог аналога, али га је могуће обновити у јединици за одвајање ваздуха.
Прочишћени гасови имају висок инертан садржај, који доприносе мање интензивној реакцији.
Шема производње амонијака
За детаљно проучавање технологије производње амонијака, потребно је размотрити процес еволуције амонијака из тако једноставних материја као што су водоник и азот. Враћајући се хемији на школском нивоу, може се приметити да ову реакцију карактерише реверзибилност и смањење волумена.
Пошто је ова реакција егзотермна, смањење температуре ће допринети промени равнотеже у корист ослобађања амонијака. Међутим, у овом случају долази до значајног смањења брзине саме хемијске реакције. Због тога се синтеза врши у присуству катализатора и подноси температуру од око 550 степени.
Главне методе за производњу амонијака
Следеће методе производње познате су из праксе:
- при ниском притиску (око 15 МПа);
- при средњем притиску (око 30 МПа) - најчешћа метода;
- при високом притиску (око 100 МПа).
Нечистоће попут водоник сулфида, воде и угљен моноксида негативно утичу на синтезу амонијака. Како не би смањили активност катализатора, смеша азот-водоник се мора темељно очистити. Међутим, чак и под тим условима, само део мешавине ће се у будућности претворити у амонијак.
Стога детаљније размотримо поступак производње амонијака.
Технологија производње
Шема производње амонијака укључује испирање природног гаса течним азотом. У овом случају, потребно је извршити конверзију гаса при високој температури, притиску до 30 атмосфере и температури од око 1350 степени. Само у овом случају, претворени суви гас ће имати ниску стопу потрошње за кисеоник и природни гас.
Донедавно, производња амонијака чија је технологија садржавала серијске и паралелне везе између уређаја који се користе заснивала се на дуплирању функција главне опреме. Резултат ове организације производног процеса било је значајно растезање технолошких комуникација.
Постоји модерна производња амонијака чија технологија већ предвиђа употребу постројења капацитета 1360 тона дневно. Ова опрема укључује најмање десет уређаја за конверзију, синтезу и пречишћавање. Серијско-паралелне технологије формирају самосталне јединице (радионице) које су одговорне за спровођење појединих фаза прераде сировина. Дакле, организована производња амонијака може значајно побољшати услове рада у специјализованим постројењима, извршити аутоматизацију, што ће довести до стабилизације целог технолошког процеса. Ова побољшања ће такође довести до значајног поједностављења укупне технологије за производњу синтетичког амонијака.
Иновације у технологији производње амонијака
Савремена производња амонијака у индустрији користи јефтинију врсту природног гаса као сировине. То значајно смањује трошкове готовог производа. Поред тога, захваљујући таквој организацији, услови рада у одговарајућим постројењима могу се побољшати, а хемијска производња амонијака може бити знатно поједностављена.
Карактеристике производног процеса
За касније побољшање производног процеса, потребно је ослободити механизме за чишћење гасова од штетних и непотребних нечистоћа. За то се користи метода финог прочишћавања (адсорпција и прекатализа).
То је случај када производња амонијака не укључује прање гаса течним азотом, али истовремено постоји претварање угљен моноксида на ниским температурама. За претварање природног гаса при високој температури може се користити ваздух обогаћен кисеоником. У овом случају, потребно је осигурати да концентрација метана у конвертираном гасу не пређе 0,5%. То је због високе температуре (око 1400 степени), која се повећава током хемијске реакције. Због тога, као резултат ове врсте производње, може се пратити висока концентрација инертног гаса у почетној смеши и његова потрошња је 4,6% већа од исте потрошње током конверзије кисеоника у концентрацији од 95%. У исто време, потрошња кисеоника је за 17% мања.
Технолошка производња гаса
Ова производња је почетна фаза у синтези амонијака и изводи се под притиском од око 30 ат. Да би се то постигло, природни гас се компримова помоћу компресора до 40 атм, затим се загрева на 400 степени у завојници, која је смештена у цевастој пећи, и испоручује се у одељење за одсумпоравање.
Ако је сумпор присутан у количини од 1 мг у м пречишћеном природном гасу, мора се мешати са воденом паром у одговарајућем односу (4: 1).
Водоник реагира с угљен-моноксидом (тзвметанирање) настаје ослобађањем огромне количине топлоте и значајним смањењем запремине.
Производња бакра
Обавља се ако производња амонијака не укључује прање течним азотом. У овом процесу се користи бакар-амонијак. У овом случају се користи таква производња амонијака чија технолошка шема користи ваздух обогаћен кисеоником. Истовремено, специјалисти би требало да осигурају да концентрација метана у конвертованом гасу не прелази 0,5%, овај показатељ је у директној вези са повећањем температуре до 1400 степени током реакције.
Главни правци развоја производње амонијака
Прво, у блиској будућности потребно је сарађивати у органској и азотној индустрији која би се требала заснивати на употреби сировина као што су природни гас или рафинерија нафте.
Друго, требало би постепено повећавати целу производњу и њене појединачне компоненте.
Треће, у садашњој фази развоја хемијске индустрије потребна су истраживања како би се развили активни каталитички системи за постизање максималног смањења притиска у процесу производње.
Четврто, употреба посебних стубова за синтезу помоћу катализатора са флуидизираним слојем требало би да дође у праксу.
Пето, да би се повећала ефикасност производње, потребно је побољшати рад система за коришћење топлоте.
Закључак
Амонијак је од великог значаја за хемијску индустрију и пољопривреду. Служи као сировина за производњу азотне киселине, њених соли, као и амонијум соли и разних азотних ђубрива.
