Ամոնիակի արտադրություն

Ազոտի արդյունաբերությունը այսօր հանդիսանում է առաջատար ոլորտներից մեկը: Ամոնիակի օգտագործումը տարածվել է սառնարանային սարքավորումների (R717, սառեցնողծ հովացուցիչ նյութ), բժշկության (ամոնիակի լուծույթ կամ ամոնիակային ալկոհոլ), գյուղատնտեսության (պարարտանյութերի) վրա:

Առաջին հերթին ուշադրություն է դարձվում ազոտային պարարտանյութերի արտադրությանը (եւ, հետեւաբար `դրանց հիմքերին, այդ թվում` ամոնիակին, որի պահանջարկը վերջին երկու տասնամյակների ընթացքում աճել է 20% -ով):

Սակայն ամոնիակ արտադրությունը տարբերվում է, առաջին հերթին, էներգիայի բարձր ինտենսիվությամբ: Այս արտադրության ամբողջ պատմությունը օգտագործված էներգիաների (մեխանիկական, ջերմային, էլեկտրական) նվազեցման համար պայքարն է:

Ամոնիակ սինթեզը բացահայտում է բանաձեւը.

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Ռեակցիան էկզոտերմիկ է, հակադարձելի, ծավալով նվազում է: Քանի որ ռեակցիան էկզոտերմիկ է, ջերմաստիճանի նվազումը կարող է փոխել հավասարակշռությունը ամոնիակի ձեւավորմանը, սակայն ռեակցիաների մակարդակը զգալիորեն կնվազի: Ամոնիակ արտադրելը պետք է գնա բարձր ջերմաստիճաններում (սինթեզը տեղի է ունենում 500 աստիճան Celsius): Տի աճը կհանգեցնի հակադարձ ռեակցիայի: 15-ից մինչեւ 100 ՄՊա ճնշումը թույլ է տալիս հակազդել ջերմաստիճանի ազդեցությանը (ցածր ճնշում `10-ից 15 ՄՊա, միջին ճնշում` 25-ից մինչեւ 30 ՄՊա, բարձր ճնշում `50 ՄՊա-ից բարձր): Դրանցից միջինը նախընտրելի է:

Կատալիզատորը երկաթյա սպունգ է կալցիումի, սիլիկոնի, կալիումի, ալյումինի օքսիդների հավելումներով:

Վնասակար նյութերը (ածխածնի երկօքսիդը, ջուրը, ջրածնային սուլֆիդը) բացասաբար են ազդում ռեակցիայի արագությանը, կատալիզատորի թունավորմանը, դրանով իսկ նվազեցնելով նրա գործունեությունը եւ նվազեցնելով ծառայության ժամկետը: Սա նշանակում է, որ ջրածնի սուլֆիդային խառնուրդը պարտադիր պետք է մանրակրկիտ մաքրվի: Բայց նույնիսկ մաքրման հետո, այս խառնուրդի միայն մի մասը վերածվում է ամոնիակի: Հետեւաբար, մնացած անփոփոխ մասնիկը կրկին ուղարկվում է ռեակտորի:

Ինչպես է արտադրվում ամոնիակ:

Խողովակաշարը մատակարարվում է երեք մասի ջրածնի եւ մեկ ազոտի արդեն պատրաստված խառնուրդով: Այն անցնում է բեռնախցիկի միջոցով, որտեղ այն սեղմում է վերը նշված ճնշմանը եւ ուղարկվում է սինթեզի սյունակ `ներկառուցված դարակների վրա կատալիզատորով: Գործընթացը, ինչպես մենք պարզեցինք, բավականին էկզոտերմիկ է: Նիտրիկ-ջրածնի խառնուրդը տաքացվում է զարգացող ջերմությամբ: Ամոնիակի մոտ 25 տոկոսը եւ սինդրոմից առաջանում է ջրածնի հետ չկատարված ազոտի: Ամբողջ կազմը սնվում է սառնարանին, որտեղ խառնուրդը սառեցվում է: Ճնշման տակ գտնվող ամոնիակը դառնում է հեղուկ: Այժմ բաժանարարը մտնում է աշխատանքը, որի խնդիրն է ամոնիակն առանձնացնել ստորին մասում հավաքված հավաքածուի եւ անփոփոխ խառնուրդի, որը շրջանառության պոմպով վերադարձվում է սյունին: Այս շրջանառության շնորհիվ ազոտ-ջրածնի խառնուրդը օգտագործվում է մինչեւ 95 տոկոս: Ամմոնիումի հեղուկ ամոնիակն անցնում է հատուկ պահեստ:

Արտադրության մեջ օգտագործվող բոլոր սարքավորումները հնարավորինս ամուր են, ինչը վերացնում է արտահոսքը: Օգտագործվում է ներսում տեղի ունեցող էկզոթերմիկ ռեակցիաների միայն էներգիան: Ծրագիրը փակ է, ցածր թափոն: Ծախսերը կրճատվում են շարունակական եւ ավտոմատացված գործընթացով:

Ամոնիակ արտադրելը չի կարող ազդել շրջակա միջավայրի վրա: Գազի արտանետումները անխուսափելի են, այդ թվում `ամոնիակ, ածխածնի եւ ազոտի օքսիդներ եւ այլ խառնուրդներ: Ցածր ջերմաստիճանը ազատ է արձակվել: Ջուրը հանել է հովացման համակարգերը եւ ռեակտորի լվացման հետո:

Հետեւաբար, ամոնիակի արտադրության մեջ անհրաժեշտ է կատալիտիկ մաքրում ներառել նվազեցնող գազի առկայությամբ: Կեղտաջրերի քանակի կրճատումը կարող է հասնել պոմպային կոմպրեսորների փոխարինման միջոցով տուրբոօքսպերգատորների միջոցով: Ցածր պոտենցիալ ջերմությունը կարող է օգտագործվել բարձր պոտենցիալ ջերմության ներդրմամբ: Այնուամենայնիվ, դա կբարձրացնի աղտոտվածությունը աղբի գազերով:

Էներգաարդյունավետ սխեմա, որը ներառում է համակցված ցիկլ ցիկլը, որտեղ օգտագործվում են գոլորշու ջերմություն եւ այրման արտադրանք, միաժամանակ կաճի արտադրության արդյունավետությունը եւ նվազեցնում արտանետումները: