แนวคิดธุรกิจ: การผลิตแอมโมเนีย โครงการและเทคโนโลยีสำหรับการผลิตแอมโมเนีย

การผลิตแอมโมเนียใช้ถ่านหินโค้กโค้กและก๊าซธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ ในขณะเดียวกันก๊าซธรรมชาติยังคงเป็นวัตถุดิบหลัก

ประวัติเล็กน้อย

ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ทางเคมีชื่อดัง Gaber พัฒนาการสังเคราะห์ทางกายภาพและทางเคมีของแอมโมเนีย สาวกของ Gaber ก็มีส่วนทำให้การผลิตนี้เช่นกัน ดังนั้น Mittash จึงสามารถพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ Bosch จึงสร้างอุปกรณ์พิเศษ

Mittash ทดสอบส่วนผสมจำนวนมากเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (ประมาณ 20,000) จนกว่าเขาจะตกลงบนสนามแม่เหล็กสวีเดนซึ่งมีองค์ประกอบเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทันสมัยเป็นเหล็กที่ส่งเสริมด้วยอลูมินาและโพแทสเซียมจำนวนเล็กน้อย

ย้อนกลับไปในสมัยสหภาพโซเวียตมีการทำงานมากมายในสถาบันวิจัยและห้องปฏิบัติการที่โรงงานในสาขาการศึกษาจลนพลศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ของการสังเคราะห์แอมโมเนีย การมีส่วนร่วมอย่างมีนัยสำคัญในการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตแอมโมเนียทำโดยวิศวกรของโรงงานปุ๋ยไนโตรเจนและพนักงานที่มีนวัตกรรม อันเป็นผลมาจากงานเหล่านี้กระบวนการทางเทคโนโลยีทั้งหมดทวีความรุนแรงมากการออกแบบใหม่ของอุปกรณ์พิเศษถูกสร้างขึ้นการสร้างการผลิตแอมโมเนียเริ่มขึ้น

ระบบการผลิตแอมโมเนียของโซเวียตนั้นมีประสิทธิภาพเพียงพอและให้ผลผลิตสูง

แอปพลิเคชั่นแรกที่ยืนยันความสำเร็จของทฤษฎีที่เสนอคือการพัฒนากระบวนการทางเคมีที่สำคัญเช่นการสังเคราะห์แอมโมเนีย

หนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพเพียงพอในการปรับปรุงการผลิตแอมโมเนียคือการใช้ประโยชน์จากก๊าซที่ถูกกำจัดออกไป พืชที่ทันสมัยปล่อยแอมโมเนียจากก๊าซดังกล่าวโดยการแช่แข็ง

กำจัดก๊าซหลังจากแอมโมเนียสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงแคลอรี่ต่ำ บางครั้งพวกเขาก็ถูกโยนลงไปในบรรยากาศ ก๊าซเผาไหม้จะต้องถูกส่งไปยังเตาเผาหลอด (แผนกแปลงมีเธน) สิ่งนี้ช่วยประหยัดการใช้วัตถุดิบ (ก๊าซธรรมชาติ)

มีอีกวิธีหนึ่งในการใช้ก๊าซเหล่านี้ นี่เป็นการแยกวิธีการทำความเย็นแบบลึก วิธีนี้จะลดต้นทุนรวมของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป (แอมโมเนีย) นอกจากนี้อาร์กอนที่ได้จากกระบวนการนี้มีราคาถูกกว่าอะนาล็อก แต่สามารถกู้คืนได้ในหน่วยแยกอากาศ

ก๊าซที่ถูกชะออกมาจะมีเนื้อหาเฉื่อยสูงซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาที่รุนแรงน้อยกว่า

แผนการผลิตแอมโมเนีย

สำหรับการศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตแอมโมเนียจำเป็นต้องพิจารณากระบวนการวิวัฒนาการของแอมโมเนียจากสารง่าย ๆ เช่นไฮโดรเจนและไนโตรเจน เมื่อกลับไปใช้วิชาเคมีในระดับโรงเรียนอาจสังเกตได้ว่าปฏิกิริยานี้มีลักษณะเฉพาะจากการกลับตัวและลดปริมาณลง

เนื่องจากปฏิกิริยานี้เป็นคายความร้อนการลดลงของอุณหภูมิจะช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสมดุลในความโปรดปรานของการปล่อยแอมโมเนีย อย่างไรก็ตามในกรณีนี้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีลดลงอย่างมีนัยสำคัญ นั่นคือเหตุผลที่การสังเคราะห์เกิดขึ้นในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาและทนอุณหภูมิประมาณ 550 องศา

วิธีการหลักในการผลิตแอมโมเนีย

วิธีการผลิตต่อไปนี้เป็นที่รู้จักจากการปฏิบัติ:

• ที่ความดันต่ำ (ประมาณ 15 MPa);
• ที่ความดันปานกลาง (ประมาณ 30 MPa) - วิธีการทั่วไป
• ที่แรงดันสูง (ประมาณ 100 MPa)

สิ่งเจือปนเช่นไฮโดรเจนซัลไฟด์น้ำและคาร์บอนมอนอกไซด์มีผลเสียต่อการสังเคราะห์แอมโมเนีย เพื่อไม่ให้กิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาลดลงต้องทำความสะอาดส่วนผสมของไนโตรเจนไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามแม้ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้เพียงบางส่วนของส่วนผสมจะเปลี่ยนเป็นแอมโมเนียในอนาคต

ดังนั้นเราจะพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการผลิตแอมโมเนีย

เทคโนโลยีการผลิต

แผนการผลิตแอมโมเนียเกี่ยวข้องกับการล้างก๊าซธรรมชาติโดยใช้ไนโตรเจนเหลว ในกรณีนี้มีความจำเป็นต้องดำเนินการแปลงของก๊าซที่อุณหภูมิสูงความดันสูงถึง 30 บรรยากาศและอุณหภูมิประมาณ 1,350 องศา ในกรณีนี้ก๊าซแห้งที่แปลงแล้วจะมีอัตราการใช้ออกซิเจนและก๊าซธรรมชาติต่ำ

จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้การผลิตแอมโมเนียซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มีทั้งการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานระหว่างอุปกรณ์ที่ใช้นั้นขึ้นอยู่กับการทำซ้ำฟังก์ชั่นของอุปกรณ์หลัก ผลลัพธ์ขององค์กรของกระบวนการผลิตนี้เป็นการขยายขอบเขตการสื่อสารทางเทคโนโลยีอย่างมีนัยสำคัญ

มีการผลิตแอมโมเนียที่ทันสมัยซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่คาดการณ์ถึงการใช้โรงงานที่มีความจุ 1,360 ตันต่อวัน อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยอุปกรณ์อย่างน้อยสิบชนิดสำหรับการแปลงการสังเคราะห์และการทำให้บริสุทธิ์ เทคโนโลยีแบบอนุกรมขนานทำให้เกิดหน่วยงานอิสระ (การประชุมเชิงปฏิบัติการ) ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการดำเนินการตามขั้นตอนการแปรรูปวัตถุดิบแต่ละขั้นตอน ดังนั้นการผลิตแอมโมเนียที่เป็นระเบียบสามารถปรับปรุงสภาพการทำงานอย่างมีนัยสำคัญในโรงงานเฉพาะดำเนินการอัตโนมัติซึ่งจะนำไปสู่การรักษาเสถียรภาพของกระบวนการเทคโนโลยีทั้งหมด การปรับปรุงเหล่านี้จะนำไปสู่ความเรียบง่ายที่สำคัญของเทคโนโลยีโดยรวมสำหรับการผลิตแอมโมเนียสังเคราะห์

นวัตกรรมในเทคโนโลยีการผลิตแอมโมเนีย

การผลิตแอมโมเนียสมัยใหม่ในอุตสาหกรรมใช้ก๊าซธรรมชาติชนิดราคาถูกกว่าเป็นวัตถุดิบ สิ่งนี้ช่วยลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้อย่างมาก นอกจากนี้ต้องขอบคุณองค์กรดังกล่าวทำให้สภาพการทำงานในโรงงานนั้นดีขึ้นและการผลิตสารเคมีของแอมโมเนียจะลดลงอย่างมาก

คุณสมบัติของกระบวนการผลิต

สำหรับการปรับปรุงกระบวนการผลิตในภายหลังจำเป็นต้องมีกลไกในการทำความสะอาดก๊าซจากสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายและไม่จำเป็น สำหรับวิธีนี้ใช้วิธีการทำให้บริสุทธิ์แบบละเอียด (การดูดซับและการตกตะกอนก่อนกำหนด)

นี่คือกรณีที่การผลิตแอมโมเนียไม่ได้เกี่ยวข้องกับการล้างก๊าซโดยใช้ไนโตรเจนเหลว แต่ในเวลาเดียวกันก็มีการแปลงคาร์บอนมอนนอกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำ สำหรับการแปลงก๊าซธรรมชาติที่อุณหภูมิสูงสามารถใช้อากาศที่มีออกซิเจนสูงได้ ในกรณีนี้มีความจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเข้มข้นของมีเธนในแก๊สที่แปลงแล้วไม่เกิน 0.5% นี่เป็นเพราะอุณหภูมิสูง (ประมาณ 1,400 องศา) เพิ่มขึ้นในช่วงปฏิกิริยาทางเคมี ดังนั้นจากการผลิตประเภทนี้ความเข้มข้นสูงของก๊าซเฉื่อยสามารถตรวจสอบได้ในส่วนผสมเริ่มต้นและการบริโภคของมันคือ 4.6% สูงกว่าการบริโภคเดียวกันในระหว่างการแปลงออกซิเจนที่ความเข้มข้น 95% ในเวลาเดียวกันการใช้ออกซิเจนลดลง 17%

การผลิตก๊าซเทคโนโลยี

การผลิตนี้เป็นขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์แอมโมเนียและดำเนินการภายใต้ความกดดันประมาณ 30 ที่ ในการทำเช่นนี้ก๊าซธรรมชาติจะถูกบีบอัดโดยใช้คอมเพรสเซอร์สูงถึง 40 atm จากนั้นจะถูกให้ความร้อนถึง 400 องศาในขดลวดซึ่งตั้งอยู่ในเตาเผาแบบท่อและส่งไปยังช่อง desulfurization

หากมีกำมะถันอยู่ในปริมาณ 1 มก. ม. ในก๊าซธรรมชาติที่บริสุทธิ์ต้องผสมกับไอน้ำในอัตราส่วนที่เหมาะสม (4: 1)

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนมอนอกไซด์ (ที่เรียกว่าเมธิน) เกิดขึ้นจากการปล่อยความร้อนจำนวนมากและลดปริมาณลงอย่างมาก

ผลิตทองแดง

จะดำเนินการถ้าการผลิตแอมโมเนียไม่รวมการล้างด้วยไนโตรเจนเหลว ในกระบวนการนี้ใช้การรักษาด้วยทองแดงแอมโมเนีย ในกรณีนี้จะใช้การผลิตแอมโมเนียดังกล่าวซึ่งเป็นรูปแบบทางเทคโนโลยีซึ่งใช้อากาศที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ในเวลาเดียวกันผู้เชี่ยวชาญควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าความเข้มข้นของมีเธนในก๊าซที่แปลงแล้วไม่เกิน 0.5% ตัวบ่งชี้ดังกล่าวเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเป็น 1,400 องศาในระหว่างการทำปฏิกิริยา

ทิศทางหลักของการพัฒนาการผลิตแอมโมเนีย

ประการแรกในอนาคตอันใกล้นี้มีความจำเป็นที่จะต้องร่วมมือกันในอุตสาหกรรมอินทรีย์และไนโตรเจนซึ่งควรขึ้นอยู่กับการใช้วัตถุดิบเช่นก๊าซธรรมชาติหรือการกลั่นน้ำมัน

ประการที่สองควรมีการขยายการผลิตและส่วนประกอบแต่ละอย่างทีละน้อย

ประการที่สามในระยะปัจจุบันของการพัฒนาอุตสาหกรรมเคมีจำเป็นต้องมีการวิจัยเพื่อพัฒนาระบบเร่งปฏิกิริยาเพื่อลดแรงดันสูงสุดในกระบวนการผลิต

ประการที่สี่การใช้คอลัมน์พิเศษสำหรับการสังเคราะห์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาฟลูอิไดซ์เบดควรนำมาใช้จริง

ประการที่ห้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตจำเป็นต้องปรับปรุงการทำงานของระบบการใช้ความร้อน

ข้อสรุป

แอมโมเนียมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมเคมีและการเกษตร มันทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบในการผลิตกรดไนตริกเกลือของมันเช่นเดียวกับเกลือแอมโมเนียมและปุ๋ยไนโตรเจนต่างๆ