Производство на амоняк

Азотната индустрия днес е една от водещитеиндустрии. Използването на амоняк се разпространи в хладилно оборудване (R717, хладилен агент), медицина (разтвор на амоняк или амониев алкохол), селско стопанство (торове).

Основното внимание се отделя на производството на азотни торове (а оттам и на техните основи, включително амоняк, чието търсене нараства с 20% през последните две десетилетия).

Но производството на амоняк се различава преди всичко от високата енергийна интензивност. Цялата история на това производство е борбата за намаляване на използваните енергии (механични, топлинни, електрически).

Синтезът на амоняк разкрива формулата:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Реакцията е екзотермична, обратима, с намаляващаобем. Тъй като реакцията е екзотермична, намаляването на температурата ще измести равновесието до образуването на амоняк, но скоростта на реакцията ще се понижи значително. Производството на амоняк трябва да се извършва при високи температури (синтезата протича на 500 градуса по Целзий). Увеличаването на t ще доведе до обратна реакция. Налягането от 15 до 100 МРа позволява да се противодейства на влиянието на температурата (ниско налягане - от 10 до 15 MPa, средно налягане - от 25 до 30 MPa, високо налягане - над 50 MPa). От тях средната стойност е за предпочитане.

Катализаторът е гъбесто желязо с калциеви добавки, силиций, калий, алуминиеви оксиди.

Вредни примеси (въглероден моноксид, вода,сероводород) имат отрицателен ефект върху реакционната скорост на реакцията, отравяне на катализатора, като по този начин се намалява неговата активност и се намалява експлоатационният живот. Това означава, че сместа от сероводород трябва непременно да се подложи на цялостно почистване. Но дори и след пречистването, само част от тази смес се превръща в амоняк. Следователно останалата нереагирала фракция отново се изпраща в реактора.

Как се произвежда амонякът?

Тръбопроводът се доставя с вече приготвена смес оттри части водород и един азот. Той преминава през турбокомпресора, където се компресира до налягането, посочено по-горе, и се изпраща в колоната за синтез с катализатора на вградените рафтове. Процесът, както разбрахме, е силно екзотермичен. Сместа азот-водород се загрява от развиващата се топлина. Около 25 процента амоняк и нереагирал азот с водород излизат от колоната. Целият състав се подава в хладилника, където сместа се охлажда. Амонякът под налягане става течен. Сега отделецът навлиза в работата, чиято задача е отделянето на амоняка в колекцията от дъното и нереагиралата смес, която се връща от циркулационната помпа обратно в колоната. Благодарение на тази циркулация, азот-водородната смес се използва с 95%. Течен амоняк през тръбопровода за амоняк отива в специален склад.

Всички устройства, използвани в производството,максимална херметичност, която елиминира изтичането. Само енергията на екзотермичните реакции, които се случват вътре, се използва. Схемата е затворена, с ниски отпадъци. Разходите се намаляват чрез непрекъснат и автоматизиран процес.

Производството на амоняк не може да повлияена околната среда. Газовите емисии са неизбежни, включително амоняк, въглеродни и азотни оксиди и други примеси. Отпусната е ниска топлина. Водата се изхвърля след измиване на охлаждащите системи и самия реактор.

Ето защо производството на амоняк евключват каталитично почистване с газо-редуциращ агент. Намаляването на количеството отпадъчни води може да се постигне чрез замяна на бутални компресори с турбокомпресори. Нискоенергийната топлина може да се използва чрез въвеждане на висока потенциална топлина. Това обаче ще увеличи замърсяването с димните газове.

Енергийно-технологична схема, включваща цикъл на комбинирания цикъл, при който се използват както топлинна енергия от пара, така и горивни продукти, ще увеличи едновременно ефективността на производството и ще намали емисиите.