Amonyak üretimi, hammadde olarak kömür, kok, kok ve doğal gaz kullanmaktadır. Aynı zamanda, doğal gaz hala ana hammaddedir.
Biraz tarih
20. yüzyılda, ünlü kimya bilimcisi Gaber, amonyağın fiziksel ve kimyasal sentezini geliştirdi. Gaber'in takipçileri de bu üretime katkıda bulundu. Böylece, Mittash etkili bir katalizör geliştirmeyi başardı, Bosch özel ekipman yarattı.
Mittash, günümüzde aktif olarak kullanılan katalizörlerle aynı bileşime sahip olan İsveçli manyetit üzerine oturuncaya kadar katalizör olarak çok sayıda karışımı (yaklaşık 20 bin) test etti. Modern katalizörler az miktarda alümina ve potasyumla çelik desteklenir.
Sovyet döneminde, fabrikalardaki araştırma enstitüleri ve laboratuvarları, amonyak sentezinin kinetiği ve termodinamiği çalışmaları alanında muazzam bir çalışma yürüttüler. Amonyak üretim teknolojisinin geliştirilmesine önemli bir katkı azot gübre tesislerinin mühendisleri ve yenilikçi işçiler tarafından yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda tüm teknolojik süreç büyük ölçüde yoğunlaştı, tamamen yeni özel aparat tasarımları oluşturuldu, amonyak üretimine başlandı.
Sovyet amonyak üretim sistemi, yeterli verimlilik ve yüksek verimlilik ile karakterize edildi.
Önerilen teorinin başarısını doğrulayan ilk pratik uygulama, amonyak sentezi gibi önemli bir kimyasal teknoloji sürecinin geliştirilmesiydi.
Amonyak üretimini arttırmak için yeterince etkili yöntemlerden biri de tahliye gazlarının kullanılmasıdır. Modern bitkiler, bu gibi gazlardan donarak amonyak yayarlar.
Amonyaktan sonraki tahliye gazları düşük kalorili yakıt olarak kullanılabilir. Bazen sadece atmosfere atılırlar. Yanma gazları bir tüp fırınına (metan dönüşüm departmanı) gönderilmelidir. Bu, hammadde tüketimini (doğal gaz) azaltır.
Bu gazları kullanmanın başka bir yolu var. Bu, derin soğutma yöntemlerinin bir ayrımıdır. Bu yöntem, bitmiş ürünlerin (amonyak) toplam maliyetini azaltır. Ayrıca, bu işlemde elde edilen argon analogundan çok daha ucuzdur, ancak bir hava ayırma biriminde geri kazanılabilir.
Tahliye gazları, daha az yoğun bir reaksiyona katkıda bulunan yüksek bir atıl içeriğe sahiptir.
Amonyak Üretim Şeması
Amonyak üretim teknolojisinin ayrıntılı bir çalışması için, amonyak evrim sürecini hidrojen ve azot gibi basit maddelerden düşünmek gerekir. Okul düzeyinde kimyaya geri dönersek, bu reaksiyonun geri dönüşümlü ve hacim azalması ile karakterize olduğu not edilebilir.
Bu reaksiyon ekzotermik olduğundan, sıcaklıktaki bir azalma, amonyağın serbest bırakılması lehine dengede bir kaymaya katkıda bulunacaktır. Bununla birlikte, bu durumda, kimyasal reaksiyonun kendisinde önemli bir azalma söz konusudur. Sentezin bir katalizör varlığında ve yaklaşık 550 derecelik bir sıcaklığa dayanarak gerçekleştirilmesinin nedeni budur.
Amonyak üretimi için ana yöntemler
Aşağıdaki üretim yöntemleri pratikten bilinmektedir:
- düşük basınçta (yaklaşık 15 MPa);
- orta basınçta (yaklaşık 30 MPa) - en yaygın yöntem;
- yüksek basınçta (yaklaşık 100 MPa).
Hidrojen sülfit, su ve karbon monoksit gibi yabancı maddeler amonyak sentezini olumsuz yönde etkiler. Katalizörün aktivitesini azaltmaması için azot-hidrojen karışımının iyice temizlenmesi gerekir. Bununla birlikte, bu koşullar altında bile, karışımın sadece bir kısmı gelecekte amonyağa dönüşecektir.
Bu nedenle, amonyak üretim sürecini daha ayrıntılı olarak ele alıyoruz.
Üretim teknolojisi
Amonyak üretim şeması, sıvı azot kullanılarak doğal gazın yıkanmasını içerir. Bu durumda, gaz dönüşümünü yüksek sıcaklıkta, 30 atmosfere kadar basınçta ve yaklaşık 1350 derecelik bir sıcaklıkta gerçekleştirmek gereklidir. Sadece bu durumda, dönüştürülen kuru gaz oksijen ve doğal gaz için düşük tüketim oranlarına sahip olacaktır.
Yakın zamana kadar, kullanılan cihazlar arasında hem seri hem de paralel bağlantılar içeren amonyak üretimi, ana ekipmanın işlevlerinin çoğaltılmasına dayanıyordu. Üretim sürecinin bu organizasyonunun sonucu, teknolojik iletişimin kayda değer bir şekilde gerilmesiydi.
Günümüzde 1360 ton kapasiteye sahip bir tesisin kullanımını öngören modern bir amonyak üretimi var. Bu ekipman, dönüşüm, sentez ve saflaştırma için en az on cihaz içerir. Seri-paralel teknolojiler, hammaddelerin işlenmesinin bireysel aşamalarının uygulanmasından sorumlu olan bağımsız birimler (atölyeler) oluşturur. Bu nedenle, organize amonyak üretimi, özel tesislerde çalışma koşullarını önemli ölçüde iyileştirebilir, tüm teknolojik sürecin dengelenmesine yol açacak olan otomasyon gerçekleştirir. Bu gelişmeler aynı zamanda sentetik amonyak üretimi için genel teknolojinin önemli ölçüde basitleştirilmesine yol açacaktır.
Amonyak üretim teknolojisindeki yenilikler
Endüstride modern amonyak üretimi, hammadde olarak daha ucuz bir doğal gaz türü kullanmaktadır. Bu, bitmiş ürünün maliyetini önemli ölçüde azaltır. Ek olarak, böyle bir organizasyon sayesinde, ilgili tesislerdeki çalışma koşulları iyileştirilebilir ve amonyağın kimyasal üretimi büyük ölçüde basitleştirilebilir.
Üretim sürecinin özellikleri
Üretim sürecinin daha sonra iyileştirilmesi için, gaz temizleme mekanizmalarının zararlı ve gereksiz safsızlıklardan arındırılması gerekir. Bunun için, ince saflaştırma yöntemi (adsorpsiyon ve önleyici madde) kullanılır.
Amonyak üretimi, sıvı azot kullanılarak gazın yıkanmasını gerektirmediğinde, aynı zamanda düşük sıcaklıkta karbon monoksit dönüşümü söz konusudur. Doğal gazın yüksek sıcaklıkta dönüştürülmesi için, oksijen bakımından zenginleştirilmiş hava kullanılabilir. Bu durumda, dönüştürülen gazdaki metan konsantrasyonunun% 0,5'i geçmemesini sağlamak gerekir. Bu, kimyasal reaksiyon sırasında artan yüksek sıcaklıktan (yaklaşık 1400 derece) kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, bu tür bir üretimin bir sonucu olarak, ilk karışımda yüksek konsantrasyonda bir atıl gaz izlenebilir ve tüketimi,% 95'lik bir konsantrasyonda oksijen dönüşümü sırasında aynı tüketimden% 4.6 daha yüksektir. Aynı zamanda, oksijen tüketimi% 17 daha düşüktür.
Teknolojik gaz üretimi
Bu üretim, amonyak sentezindeki ilk aşamadır ve 30 ° C civarında bir basınç altında gerçekleştirilmektedir. Bunu yapmak için, doğal gaz, 40 atm'ye kadar olan bir kompresör kullanılarak sıkıştırılır, daha sonra boru şeklindeki bir fırına yerleştirilmiş bir bobinde 400 dereceye ısıtılır ve kükürt giderme bölmesine verilir.
Saflaştırılmış doğal gazda m olarak 1 mg miktarında kükürt varsa, uygun oranda (4: 1) su buharı ile karıştırılmalıdır.
Hidrojen karbon monoksitle reaksiyona girer (sözdemetanasyon) büyük miktarda ısının serbest kalması ve hacminde önemli bir düşüş ile oluşur.
Bakır üretimi
Amonyak üretiminin sıvı azotla yıkamayı içermemesi durumunda gerçekleştirilir. Bu işlemde bakır-amonyak muamelesi kullanılır. Bu durumda, teknolojik şeması oksijenle zenginleştirilmiş hava kullanan bu tür amonyak üretimi kullanılır. Aynı zamanda, uzmanlar dönüştürülen gazdaki metan konsantrasyonunun% 0,5'i geçmemesini sağlamalıdır; bu gösterge doğrudan reaksiyon sırasında 1400 dereceye kadar sıcaklık artışı ile ilgilidir.
Amonyak üretiminin gelişiminin ana yönleri
İlk olarak, yakın gelecekte, doğal gaz veya petrol rafinajı gibi hammaddelerin kullanımına dayanması gereken organik ve azot endüstrilerinde işbirliği yapmak gerekmektedir.
İkincisi, tüm üretim ve bireysel bileşenlerinin aşamalı olarak genişlemesi gerekir.
Üçüncüsü, kimya endüstrisinin şu andaki gelişim aşamasında, üretim sürecinde maksimum basınç düşüşünü sağlamak için aktif katalitik sistemler geliştirmek için araştırma yapılması gerekmektedir.
Dördüncü olarak, akışkan yatak katalizörü kullanan sentez için özel sütunların kullanılması uygulamaya konmalıdır.
Beşinci olarak, üretim verimliliğini artırmak için, ısı kullanım sistemlerinin çalışmasının iyileştirilmesi gerekmektedir.
Sonuç
Amonyak, kimya endüstrisi ve tarım için büyük önem taşımaktadır. Nitrik asit, tuzları ve ayrıca amonyum tuzları ve çeşitli azotlu gübrelerin üretiminde bir hammadde görevi görür.
