Виробництво аміаку
Азотна промисловість сьогодні - одна з провідних галузей. Застосування аміаку поширилося на холодильну техніку (R717, холодильний агент), медицину (Розчин аміаку або спирт нашатирний), сільське господарство (добрива).
Особливо велика увага приділяється саме виробництва азотних добрив (а значить - і їх основам, в тому числі аміаку, попит на який виріс за останні два десятиліття на 20%).
Але виробництво аміаку відрізняється, в першу чергу, високою енергоємністю. Вся історія цього виробництва - боротьба за зниження використовуваних енергій (механічної, теплової, електричної).
Синтез аміаку розкриває формула:
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
Реакція екзотермічна, оборотна, зі зменшенням обсягу. Оскільки реакція екзотермічна, зниження температури змістить рівновагу до утворення аміаку, однак швидкість реакції значно знизиться. Виробництво аміаку повинно йти при високих температурах (синтез проходить при 500 градусах Цельсія). Підвищення t ° призведе до зворотної реакції. Тиск від 15 до 100 Мпа дозволяє протидіяти впливу температури (низький тиск - від 10 до 15 МПа, середній тиск - від 25 до 30 МПа, високий тиск - понад 50 МПа). З них краще середнє.
Каталізатором служить залізо губчасте з добавками кальцію, кремнію, калію, оксидів алюмінію.
шкідливі домішки (оксид вуглецю, вода, сірководень) негативно позначаються на швидкості течії реакції, отруюючи каталізатор, знижуючи тим самим його активність і зменшуючи терміни служби. Це означає, що сірководнева суміш повинна обов`язково пройти ретельне очищення. Але навіть після очищення в аміак перетворюється лише частина цієї суміші. Тому що залишилася не прореагували частку знову відправляють в реактор.
Як відбувається виробництво аміаку?
У трубопровід подають вже підготовлену суміш з трьох частин водню і однієї азоту. Вона проходить через турбокомпресор, де стискається до зазначеного вище тиску, і направляється в колону синтезу з каталізатором на вбудованих полицях. Процес, як ми з`ясували, сильно екзотермічний. Виділяється теплом нагрівається азотоводородная суміш. З колони виходить близько 25 відсотків аміаку і не прореагували азот з воднем. Весь склад надходить в холодильник, де суміш охолоджується. Аміак під тиском стає рідким. Тепер в роботу вступає сепаратор, завдання якого - відокремити аміак до збірки в нижній частині і не прореагували суміш, яка повертається циркуляційним насосом назад в колону. Завдяки такій циркуляції азотоводородная суміш використовується на 95 відсотків. Рідкий аміак по аміакопроводу надходить на спеціальний склад.
Всі апарати, що використовуються у виробництві, максимально герметичні, що виключає витік. Використовується лише енергія відбуваються всередині екзотермічніреакцій. Схема замкнута, малоотходная. Витрати знижені завдяки безперервному і автоматизованому процесу.
Виробництво аміаку не може не впливати на навколишнє середовище. Неминучі газові викиди, які включають в себе аміак, оксиди вуглецю і азоту та інші домішки. Виділяється низькопотенційна теплота. Скидається вода після промивки систем охолодження і самого реактора.
Тому в виробництво аміаку необхідно включати каталітичну очищення з наявністю газу-відновника. Зниження кількості стічних вод можна домогтися заміною поршневих компресорів на турбокомпресори. Низькопотенційна теплота може бути утилізована введенням теплоти високопотенційне. Однак це збільшить забрудненість димовими газами.
Енерготехнологічна схема, що включає парогазовий цикл, де використовуються як тепло пара, так і продукти згоряння палива, одночасно і підвищить ефективність виробництва, і зменшить викиди.
