Metoder for å oppnå ammoniakk

Råstoffet for ammoniakkproduksjon er en nitrogen-hydrogenblanding (ABC) med støkiometrisk sammensetning N2:H2 = 1:3, brensel, omdanning av naturgass (Fig. 14.5).

Ris. 14.5. Råvarer for ammoniakkproduksjon

Strukturen til råstoffbasen for produksjon av ammoniakk har endret seg og over 90% av ammoniakk produseres på grunnlag av naturen - 14.3 viser dynamikken i endringer i strukturen til hovedtypene av råvarer for ammoniakkproduksjon.

Tabell 14.3. Endringer i råvaregrunnlaget for ammoniakkproduksjon

Nitrogen-hydrogenblandingen, uavhengig av fremstillingsmetoden, inneholder urenheter av stoffer, hvorav noen er katalytiske giftstoffer, som forårsaker både reversibel (oksygen, karbonoksider, vanndamp) og irreversibel (ulike forbindelser av svovel og fosfor) forgiftning av katalysatoren.

For å fjerne disse stoffene, gjennomgår ABC en forbehandling, hvis metoder og dybde avhenger av deres natur og innhold, det vil si produksjonsmetoden for ABC. Vanligvis inneholder ABC oppnådd ved naturgassomdannelse karbonmonoksid (IV) ), metan, argon, spor av oksygen og opptil 0,4 % vol. karbonmonoksid (II).

Absorpsjon med flytende rensemidler (våtmetode) og adsorpsjon med faste rensemidler (tørrmetode) brukes i industrien for å rense ABC. Samtidig kan rengjøringsprosessen utføres på forskjellige stadier av produksjonen:

Kildegass før den sendes inn for konvertering;

omdannet gass for å fjerne karbonmonoksid (IV) fra den;

Nitrogenblanding umiddelbart før ammoniakksyntese (ABC finrensing).

De to første prosessene er vurdert i beskrivelsen av de respektive næringene.

Fin rensing av ABC oppnås ved kjemisorpsjon av urenheter med flytende reagenser og til slutt ved deres katalytiske hydrogenering eller vasking av ABC med flytende nitrogen.

For å fjerne karbonmonoksid (IV) og hydrogensulfid, vaskes ABC-er i pakkede tårn med alkaliske reagenser som danner termisk ustabile salter med dem: vandig løsning etanolamin eller varm, aktivert ved tilsetning av dietanolamin, en løsning av kaliumkarbonat. I dette tilfellet skjer følgende reaksjoner:

H 2S+CH 2OH-CH 2NH 2+HS- - ?Н,

SÅ 2+ K 2CO3 + H 2Åh? 2KNSO3 - ?N.

Karbonmonoksid (II) fjernes fra ABC ved å vaske det med en kobber-ammoniakkløsning av kobberacetat:

CO + NH3 + +Ac? +Ac -?H,

hvor: AC \u003d CH3 SÅÅÅ.

Absorbentene som brukes til kjemisorpsjon danner ustabile forbindelser med de som absorberes fra ABC. Derfor, når løsningene deres varmes opp og trykket reduseres, desorberes de oppløste urenhetene, noe som gjør det enkelt å regenerere absorbenten, returnere den til prosessen og sikre absorpsjonsoperasjonssyklusene i henhold til skjemaet:

hvor: P er tilsetningen absorbert fra ABC, A er absorbenten, PA er kombinasjonen av tilsetningen og absorbenten.

Mer effektiv metode rensing av ABC fra karbonmonoksid (II) er vasking av ABC med flytende nitrogen ved -190 ° C, som brukes i moderne installasjoner, hvor i tillegg til karbonmonoksid (II), metan og argon fjernes fra den.

Den endelige rensingen av ABC oppnås ved katalytisk hydrogenering av urenheter, kalt metanering eller pre-katalyse. Denne prosessen utføres i spesielle metaneringsenheter (fig. 14.6) ved en temperatur på 250-300 °C og et trykk på ca. 30 MPa på en nikkel-aluminiumkatalysator (Ni + Al) 2O 3). I dette tilfellet fortsetter eksoterme reaksjoner med reduksjon av oksygenholdige urenheter til metan, som ikke er en gift for en jernkatalysator, og vann kondenserer når den rensede gassen avkjøles og fjernes fra den:

CO + ZN 2? CH 4 + H 2HAN,

SÅ 2+ 4H 2?CH 4 + 2H 2HAN,

O 2+ 2H 2-2H 2HAN

Ris. 14.6. Opplegg for ABC-metaneringsanlegget: 1 - kompressor, 2 - varmeapparat, 3 - metaneringsreaktor, 4 - vannvarmer, 5 - kondensator, 6 - avfukter

Hvis en jernkatalysator brukes i forkatalysen, dannes det også noe ammoniakk under hydrogeneringsprosessen, i så fall kalles forkatalysen blåsing.

Metaneringsprosessen er enkel, lett å kontrollere, og varmen som frigjøres på grunn av de pågående eksoterme hydrogeneringsreaksjonene brukes i det generelle energiteknologiske opplegget for produksjon av ammoniakk. Renset ABC levert for syntese inneholder opptil 0025 vol. andel argon, 0,0075 vol. andel metan og ikke mer, 00004 vol. andel karbonmonoksid (II), som er den kraftigste katalytiske giften.

Prosessen med ammoniakksyntese er basert på en reversibel eksoterm reaksjon som fortsetter med en reduksjon i gassvolum:

2+3H 2+2NH 3+Q.

I samsvar med Le Chatelier-prinsippet, når trykket øker og temperaturen synker, skifter likevekten til denne reaksjonen mot dannelsen av ammoniakk. For å sikre optimal hastighet på prosessen kreves en katalysator, økt trykk, temperatur på 400 ... 500 ° C og en viss volumetrisk hastighet til de reagerende komponentene. I industrien brukes en jernkatalysator med tilsetningsstoffer av Al-oksider. 2O 3, TIL 2O, CaO og SiO2 .

Følgende industrielle systemer av ammoniakksynteseenheter skilles ut: lavtrykk(10…20 MPa), medium (20…45 MPa) og høyt trykk (60…100 MPa). I praksis i verden er mellomtrykkssystemer mye brukt, siden i dette tilfellet løses problemene med ammoniakkseparasjon fra en nitrogen-hydrogenblanding mest vellykket ved en tilstrekkelig høy prosesshastighet.

CH 4+ H2 Å? CO + 3H 2

Delvis forbrenning av hydrogen i atmosfærisk oksygen oppstår:

H 2+ O 2 = H 2O(damp)

Som et resultat, på dette stadiet, oppnås en blanding av vanndamp, karbonmonoksid (II) og nitrogen.

Hovedenheten til installasjonen for produksjon av ammoniakk er syntesesøylen (fig. 1.1). Den rørformede søylen i mellomtrykksystemet er en sylinder 4 laget av krom-vanadiumstål med en veggtykkelse på opptil 200 mm, en diameter på 1 ... 1,4 m og en høyde på ca 20 m. Fra over og under den er lukket med ståldeksler 2.

Strukturelt skiller kolonnene seg hovedsakelig i størrelsen på kroppen og enheten til den interne pakningen. I den øvre delen av den aktuelle kolonnen er det en katalysatorboks 3, og i den nedre delen er det en varmeveksler 8 som sikrer den autotermiske prosessen. Katalysatorboksen er koblet til varmeveksleren med et sentralt rør 7. Kolonnelegemet har varmeisolasjon 5. Katalysatoren er lastet på risten 6. For å sikre jevn temperaturfordeling, føres doble rør 1 inn i katalysatorsjiktet.

Ris. 1.1. Ammoniakksyntesekolonne med doble motstrøms varmevekslerrør

For tiden kombineres ammoniakksyntesekolonner med dampkjeler for spillvarmegjenvinning (1 tonn ammoniakk utgjør 0,6...1 tonn damp ved et trykk på 1,5...2 MPa). Middels trykk ammoniakksyntesekolonner har en kapasitet på ca. 150 tonn ammoniakk per dag og fungerer uten å erstatte katalysatoren i fire år.

Ved syntese av ammoniakk under middels trykk (fig. 1.1), en nitrogen-hydrogenblanding (N) 2:N 2=1:3) mates inn i kolonne 1, hvor ammoniakk syntetiseres på katalysatoren; en nitrogen-hydrogen-ammoniakkgassblanding forlater kolonnen (ammoniakkinnhold - 14 ... 20%), med en temperatur på omtrent 200 ° C. Denne blandingen sendes til vannkjøleren 2, avkjøles til 35 °C og går inn i separatoren 3. Her frigjøres opptil 60 % av ammoniakken som dannes i kolonnen fra gassen (ved et trykk på 30 MPa kan ikke ammoniakk kondensere helt i kjøleren). Ammoniakk frigjøres mer fullstendig når nitrogen-hydrogenblandingen avkjøles til mer lave temperaturer. Denne blandingen med ammoniakkrester fra separatoren 3 sendes til den sirkulerende kompressoren 4 og deretter til filteret 6 for å separere kompressoroljen. Ved innløpet til filteret tilsettes en frisk nitrogen-hydrogenblanding til de sirkulerende gassene, komprimert til driftstrykk ved hjelp av en flertrinnskompressor 5. Fra filteret føres gassblandingen inn i ammoniakksekundærkondensasjonssystemet, bestående av en kondensasjonskolonne 7 og en fordamper av flytende ammoniakk 8. I kondensasjonskolonnen, gass den forhåndskjøles i en varmeveksler plassert i den øvre delen av kolonnen og sendes deretter til fordamperen 8, hvor den på grunn av fordampning av den innkommende flytende ammoniakk, gassen avkjøles til -5 °C og ammoniakk kondenseres fra gassen til et restinnhold på ca. 2,5 % NH3 i den. Den kondenserte ammoniakken frigjøres i den nedre delen av kondensatorkolonnen 7, som er separatoren. Etter separasjonen av ammoniakk avkjøler nitrogen-hydrogenblandingen gassen som kommer inn i den i den øvre delen av kolonnen 7, og sendes deretter igjen til syntesekolonnen 1.

Ved ammoniakksyntese ved høyere trykk (45 MPa og høyere) er det ikke behov for sekundærkondensering, siden restammoniakkinnholdet i nitrogen-hydrogenblandingen ved utløpet av vannkjøleren er ubetydelig.

Ris. 17.16. Opplegg for installasjonen for syntese av ammoniakk under middels trykk

Beskrivelse av den teknologiske prosessen med ammoniakkproduksjon og dens egenskaper.

. Arc metode.Lysbuemetoden består i å blåse luft gjennom flammen til en lysbue. Ved en temperatur på omtrent 3000 ° C oppstår en reversibel reaksjon

2 + O 2?2NO - Q.

Det resulterende nitrogenoksidet (II) kan oksideres til nitrogenoksidet (IV) og bearbeides til salpetersyre og andre forbindelser. For å oppnå 1 tonn bundet nitrogen ved denne metoden, forbrukes 60 000 ... 70 000 kWh elektrisitet.

2. Cyanamidmetode.Den første industrielle prosessen som ble brukt til å produsere ammoniakk var cyanamidprosessen. Når kalk CaO og karbon ble varmet opp, ble kalsiumkarbid CaC2 oppnådd. Karbidet ble deretter oppvarmet under nitrogen for å gi kalsiumcyanamid CaCN2; ytterligere ammoniakk ble oppnådd ved hydrolyse av cyanamid:

CaCN 2(tv) + 3N 2O = 2NH 3? + CaCO3 (TV)

Denne prosessen krevde mye energi og var økonomisk ulønnsom.

Moderne prosess produksjon av ammoniakk er basert på evnen til finmalt kalsiumkarbid ved en temperatur på ca. 1000 ° C til å samhandle med nitrogen i henhold til ligningen

CaS 2+ N 2= CaCN2 + C + 302 kJ

Produksjonsandelen av bundet nitrogen ved cyanamidmetoden er svært liten.

Ammoniakkmetoden for nitrogenfiksering består i sin syntese fra nitrogen og hydrogen ved bruk av en spesiell katalysator:

2+ 3H 2? 2NH3 ? + 45,9 kJ

Denne metoden har en økonomisk og teknologisk fordel i forhold til andre metoder for elementær nitrogenfiksering.

3. Ammoniakkmetode.Ammoniakkmetoden for å binde atmosfærisk nitrogen består i å kombinere nitrogen med hydrogen og oppnå ammoniakk:

N 2+3H 2-2NH 3+Q.

Det er det mest økonomiske (elektrisitetsforbruket er 4000…5000 kWh per 1 tonn ammoniakk), teknologisk enklere å implementere sammenlignet med andre metoder for atmosfærisk nitrogenfiksering. I den totale produksjonen av nitrogenforbindelser står over 90 % for ammoniakk. Hydrogen for denne reaksjonen oppnås ved termisk cracking av hydrokarboner, virkningen av vanndamp på kull eller jern, dekomponering av alkoholer med vanndamp, eller elektrolyse av vann.

4. En variant av ammoniakkmetoden.I 1909 ble en original metode utviklet for samtidig produksjon av ammoniakk og aluminiumoksid fra bauxitt gjennom aluminiumnitrid i henhold til skjemaet vist i fig. 14.4.

Ris. 14.4. Produksjon av ammoniakk fra bauxitt

Industriinstallasjoner etter denne metoden ble bygget i perioden 1909-1918. i en rekke land, men metoden har ikke funnet anvendelse på grunn av lav produksjonseffektivitet.

Kjemiske og hovedopplegg for produksjon.

Hovedstadiet i ammoniakksynteseprosessen fra en nitrogen-hydrogenblanding er beskrevet av ligningen:

N 2+ 3H2 = 2NH 3

Men siden den dominerende metoden for å produsere ABC er luft- og dampreformering av metan, inkluderer den kjemiske ordningen for produksjon av ammoniakk, i tillegg til denne reaksjonen, flere reaksjoner av luft- og dampreformering:

CH 4+ H 2O = ZH2 + CO,

CH 4+ 0,5O 2(N 2) = 2H 2(N 2) + CO

og påfølgende konvertering av karbonmonoksid (II) til karbonmonoksid (IV):

CO + H 2O = H2 + CO 2

absorpsjonskolonne for ammoniakkproduksjon

Etter å ha fjernet karbonmonoksid (IV) fra gassblandingen og korrigert sammensetningen, oppnås ABC med et nitrogen- og hydrogeninnhold i forholdet 1: 3.

Dermed består moderne ammoniakkproduksjon av to trinn: fremstilling av ABC og omdannelse til ammoniakk, som representerer et enkelt energiteknologisk opplegg som kombinerer operasjonene for å oppnå ABC, dets rensing og ammoniakksyntese og effektivt bruker de termiske effektene av alle stadier av prosess, som lar flere ganger redusere strømkostnadene.

Ris. 14.7. kretsskjema ammoniakkproduksjon

1 - rensing av naturgass fra svovelforbindelser, 2 - dampreformering av metan, 3 - luftreformering av metan, 4 - omdannelse av karbonmonoksid (II), 5 - kjemisorpsjonsrensing av ABC, 6 - metanering, 7 - syntese av ammoniakk , 8 - absorpsjon ammoniakk, 9-ammoniakk kompresjon, I-naturgass, II-konvertert gass, III-ABC, IV-metan

Grunnskjemaet for ammoniakkproduksjon består av tre stadier:

Det første trinnet er produksjonen av ABC (nitrogenblanding):

I drift: rensing av naturgass fra svovelforbindelser;

I operasjon: damp konvertering av metan;

I operasjon: luftkonvertering av metan;

I operasjon: omdannelse av karbonmonoksid (II).

Det andre trinnet er gassrensing fra ballasturenheter og urenheter som forgifter katalysatoren:

I operasjon: rensing av ABC ved absorpsjonsmetoder fra karbonmonoksid (II) og karbonmonoksid (IV);

I operasjon: finrensing av ABC fra karbonmonoksid (II) og karbonmonoksid (IV) ved metanering eller pre-katalyse.

Det tredje trinnet er syntesen av ammoniakk fra ABC i nærvær av en katalysator.

Læring

Trenger du hjelp til å lære et emne?

Ekspertene våre vil gi råd eller gi veiledningstjenester om emner av interesse for deg.
Sende inn en søknad angir emnet akkurat nå for å finne ut om muligheten for å få en konsultasjon.

Nitrogenindustrien er i dag en av de ledende næringene. Bruken av ammoniakk har spredt seg til kjøleapplikasjoner (R717, medisin eller Jordbruk(gjødsel).

Primær oppmerksomhet rettes mot produksjon av nitrogengjødsel (og derfor basene deres, inkludert ammoniakk, etterspørselen etter dette har vokst med 20% de siste to tiårene).

Men produksjonen av ammoniakk utmerker seg først og fremst ved høy energiintensitet. Hele historien til denne produksjonen er en kamp for å redusere energien som brukes (mekanisk, termisk, elektrisk).

Syntesen av ammoniakk avslører formelen:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Reaksjonen er eksoterm, reversibel, med en reduksjon i volum. Siden reaksjonen er eksoterm, vil senking av temperaturen forskyve likevekten for å danne ammoniakk, men vil avta betydelig. Ammoniakkproduksjonen må skje ved høye temperaturer (syntese skjer ved 500 grader Celsius). En økning i t° vil føre til trykk fra 15 til 100 MPa, som lar deg motvirke temperaturpåvirkning (lavt trykk - fra 10 til 15 MPa, middels trykk - fra 25 til 30 MPa, høytrykk- over 50 MPa). Av disse er gjennomsnittet å foretrekke.

Fungerer som en katalysator med tilsetninger av kalsium, silisium, kalium, aluminiumoksider.

Skadelige urenheter (vann, hydrogensulfid) påvirker reaksjonshastigheten negativt, forgifter katalysatoren, og reduserer dermed aktiviteten og reduserer levetiden. Dette betyr at hydrogensulfidblandingen må rengjøres grundig. Men selv etter rensing blir bare en del av denne blandingen til ammoniakk. Derfor sendes den gjenværende ureagerte fraksjonen igjen til reaktoren.

Hvordan produseres ammoniakk?

En allerede forberedt blanding av tre deler hydrogen og ett nitrogen mates inn i rørledningen. Den passerer gjennom en turbolader, hvor den komprimeres til trykket som er angitt ovenfor, og sendes til syntesesøylen med en katalysator på innebygde hyller. Prosessen, som vi fant ut, er sterkt eksoterm. Den frigjorte varmen varmer opp nitrogen-hydrogenblandingen. Omtrent 25 prosent av ammoniakk og ureagert nitrogen med hydrogen kommer ut av kolonnen. Hele sammensetningen kommer inn i kjøleskapet, hvor blandingen avkjøles. Ammoniakk blir flytende under trykk. Nå kommer separatoren i drift, som har som oppgave å separere ammoniakken i oppsamleren i bunnen og den ureagerte blandingen som føres tilbake til kolonnen. Takket være denne sirkulasjonen blir nitrogen-hydrogenblandingen brukt av 95 prosent. Flytende ammoniakk leveres til et spesiallager gjennom ammoniakkrørledningen.

Alle enheter som brukes i produksjonen er så tette som mulig, noe som eliminerer lekkasje. Bare energien til de eksoterme reaksjonene som oppstår inne, brukes. Kretsen er lukket, lite avfall. Kostnadene reduseres takket være en kontinuerlig og automatisert prosess.

Ammoniakkproduksjon kan ikke annet enn å påvirke miljø. Gassutslipp er uunngåelig, inkludert ammoniakk, karbon- og nitrogenoksider og andre urenheter. Lavpotensial varme frigjøres. Vann slippes ut etter vask av kjølesystemene og selve reaktoren.

Derfor, i produksjonen av ammoniakk, er det nødvendig å inkludere katalytisk rensing med nærvær av en reduserende gass. Kvantumsreduksjon Avløpsvann kan oppnås ved å skifte ut turboladere. Lavpotensialvarme kan utnyttes ved å introdusere høypotensialvarme. Dette vil imidlertid øke forurensningen fra røykgasser.

En energiteknologisk ordning som inkluderer et damp-gass-kretsløp, hvor både dampvarme og brenselforbrenningsprodukter brukes, vil samtidig øke produksjonseffektiviteten og redusere utslippene.

1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2) 2SO 2 + O 2 V 2 O 5 → 2SO 3

3) nSO 3 + H 2 SO 4 → H 2 SO 4 nSO 3 (oleum)

Knust renset våt svovelkis (svovelkis) helles ovenfra i ovnen for brenning i " fluidisert sjikt". Nedenfra (motstrømsprinsippet) føres luft anriket med oksygen gjennom.
Ovnsgass kommer ut av ovnen, hvis sammensetning er: SO 2, O 2, vanndamp (pyritt var våt) og de minste partikler av slagg (jernoksid). Gassen renses fra urenheter av faste partikler (i en syklon og elektrostatisk utskiller) og vanndamp (i et tørketårn).
I kontaktapparatet oksideres svoveldioksid ved å bruke en V 2 O 5 katalysator (vanadiumpentoksid) for å øke reaksjonshastigheten. Prosessen med oksidasjon av ett oksid til et annet er reversibel. Derfor velges de optimale forholdene for strømmen av den direkte reaksjonen - økt trykk (fordi den direkte reaksjonen fortsetter med en reduksjon i det totale volumet) og en temperatur ikke høyere enn 500 C (fordi reaksjonen er eksoterm).

I absorpsjonstårnet absorberes svoveloksid (VI) av konsentrert svovelsyre.
Vannabsorpsjon brukes ikke, fordi svoveloksid oppløses i vann med frigjøring av en stor mengde varme, så den resulterende svovelsyren koker og blir til damp. For å unngå dannelse av svovelsyretåke, bruk 98 % konsentrert svovelsyre. Svoveloksid løser seg veldig godt i en slik syre og danner oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Industriell produksjon av ammoniakk

Foreløpig oppnås en salpeter-hydrogenblanding. Hydrogen oppnås ved omdannelse av metan (fra naturgass):

CH 4 + H 2 O (g) → CO + ZH 2 - Q

2CH4 + O2 → 2CO + 4H2 + Q

CO + H 2 O (g) → CO 2 + H 2 + Q

Nitrogen hentes fra flytende luft.

I turboladeren komprimeres blandingen til det nødvendige trykket på 25·10 6 Pa. I syntesesøylen reagerer gassene ved 450-500 °C i nærvær av en katalysator (porøst jern med urenheter av Al 2 O 3 og K 2 O):
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 kJ (utgang 10-20 % ammoniakk)

Den resulterende ammoniakken separeres fra ureagert nitrogen og hydrogen ved flytendegjøring i et kjøleskap, og returnerer den ureagerte nitrogen-hydrogenblandingen til syntesekolonnen.
Prosessen er kontinuerlig, sirkulerer.

Bruksområde: produksjon av nitrogengjødsel, eksplosiver, plast, etc.

Produksjon av metylalkohol

Før den industrielle utviklingen av den katalytiske metoden for å oppnå metanol ble oppnådd ved tørrdestillasjon av tre (derav navnet "trealkohol"). På dette tidspunktet er denne metoden av sekundær betydning.

Moderne måte:

Råmateriale: syntesegass - en blanding av karbonmonoksid (II) med hydrogen (1:2).

Hjelpematerialer: katalysatorer (ZnO og CuO).

Grunnleggende kjemisk prosess: syntesegass ved en temperatur på 250 ° C og et trykk på 7 MPa omdannes katalytisk til metanol:

CO + 2H 2 ↔ CH3OH + Q

Egenskaper ved den teknologiske prosessen: når gassblandingen passerer gjennom katalysatorsjiktet, dannes 10-15% metanol, som kondenseres, og den ureagerte blandingen blandes med en frisk porsjon syntesegass og sendes igjen etter oppvarming til katalysatorsjiktet (sirkulasjon). Totalt utbytte er 85 %.

Betingelsene for syntese av metanol og ammoniakk ved middels trykk er like, og råstoffet (naturgass) er felles for begge prosessene. Derfor er oftest produksjon av metanol og ammoniakk kombinert (nitrogen-gjødselanlegg).

Ammoniakk (NH3) er en kjemisk forbindelse av hydrogen og nitrogen. Den har fått navnet sitt fra det greske ordet "hals ammniakos" eller det latinske "sal ammoniacus" som er oversatt på samme måte - "ammoniakk". Det var et slikt stoff kalt som ble oppnådd i den libyske ørkenen i Ammonium-oasen.

Ammoniakk regnes som et svært giftig stoff som kan irritere slimhinnene i øynene og luftveiene. De primære symptomene er kraftig tåreflåd, kortpustethet og lungebetennelse. Men samtidig er ammoniakk et verdifullt kjemikalie som er mye brukt for å få tak i uorganiske syrer for eksempel salpetersyre, hydrocyansyre, samt urea og nitrogenholdige salter. Flytende ammoniakk er et utmerket arbeidsmedium for kjølebeholdere og maskiner, siden det har en høy spesifikk fordampningsvarme. Vann brukes som flytende gjødsel, samt til ammonisering av superfosfater og gjødselblandinger.

Produksjonen av ammoniakk fra avgasser i prosessen med kullkoksing er den eldste og mest tilgjengelig metode, men i dag er den allerede utdatert og praktisk talt ikke brukt.

Den moderne og hovedmetoden er produksjon av ammoniakk i industrien basert på Haber-prosessen. Dens essens ligger i den direkte interaksjonen mellom nitrogen og hydrogen, som oppstår som et resultat av omdannelsen av hydrokarbongasser. Oljeraffinerier, tilhørende petroleumsgasser, restgasser fra produksjonen av acetylen fungerer vanligvis som råstoff. Essensen av ammoniakkkonverteringsmetoden er dekomponering av metan og dets homologer ved høy temperatur til komponenter: hydrogen og med deltakelse av oksidasjonsmidler - oksygen og vanndamp. Samtidig blandes luft anriket med oksygen eller atmosfærisk luft med den omdannede gassen. Til å begynne med fortsetter ammoniakkproduksjonsreaksjonen basert på den konvertible gassen med varmefrigjøring, men med en reduksjon i volumet av de første reaksjonsproduktene:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 45,9 kJ

Imidlertid utføres produksjonen av ammoniakk i industriell skala ved hjelp av en katalysator og under kunstig skapte forhold som tillater å øke utbyttet av det ferdige produktet. I atmosfæren hvor ammoniakk produseres øker trykket til 350 atmosfærer, og temperaturen stiger til 500 grader Celsius. Under slike forhold er ammoniakkutbyttet ca. 30%. Gassen fjernes fra reaksjonssonen ved hjelp av kjølemetoden, og nitrogen og hydrogen som ikke har reagert føres tilbake til syntesesøylen og kan igjen delta i reaksjonene. I løpet av syntesen er det svært viktig å rense blandingen av gasser fra katalytiske giftstoffer, stoffer som kan oppheve effekten av katalysatorer. Slike stoffer er vanndamp, CO, As, P, Se, O2, S.

Porøst jern med urenheter av aluminium og kaliumoksider fungerer som en katalysator i reaksjonene av nitrogen- og hydrogensyntese. Bare dette stoffet, av alle 20 tusen tidligere testet, gjør det mulig å nå likevektstilstanden til reaksjonen. Dette prinsippet for å skaffe ammoniakk regnes som det mest økonomiske.

Innhenting av ammoniakk i laboratoriet er basert på teknologien for fortrengning fra ammoniumsalter med sterke alkalier. Skjematisk er denne reaksjonen representert som følger:

2NH4CI + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O

For å fjerne overflødig fuktighet og tørr ammoniakk, føres den gjennom en blanding av kaustisk soda og kalk. Svært tørr ammoniakk oppnås ved å løse opp natriummetall i den og deretter destillere blandingen. Oftest utføres slike reaksjoner i et lukket metallsystem under vakuum. Dessuten må et slikt system tåle høyt trykk, som oppnås av den frigjorte ammoniakkdampen, opptil 10 atmosfærer ved romtemperatur.

Ammoniakk Det er en lett fargeløs gass med en ubehagelig skarp lukt. Det er veldig viktig for kjemisk industri, siden den inneholder et nitrogenatom og tre hydrogenatomer. Ammoniakk brukes hovedsakelig til å produsere nitrogenholdig gjødsel, ammoniumsulfat og urea, til å produsere eksplosiver, polymerer og andre produkter, og ammoniakk brukes også i medisin.

Produksjon av ammoniakk i industrien ikke en enkel, tidkrevende og kostbar prosess basert på dens syntese fra hydrogen og nitrogen ved bruk av en katalysator, høy temperatur og trykk. Aktiveres av oksider kalium- og aluminiumssvampjern brukes som katalysator. Industrielle anlegg for syntese av ammoniakk er basert på sirkulasjon av gasser. Det ser slik ut: den reagerte blandingen av gasser, som inneholder ammoniakk, avkjøles og kondensasjon og separasjon av ammoniakk skjer, og nitrogen og hydrogen som ikke reagerte blandes med en ny porsjon gasser og føres tilbake til katalysatoren.

La oss vurdere denne prosessen med industriell syntese av ammoniakk, som skjer i flere stadier, mer detaljert. I det første trinnet fjernes svovel fra naturgass ved hjelp av en teknisk avsvovlingsanordning. På det andre trinnet utføres metankonverteringsprosessen ved en temperatur på 800 grader Celsius på en nikkelkatalysator: hydrogenreaksjon er egnet for syntese av ammoniakk og luft som inneholder nitrogen tilføres reaktoren. Sånn som det er nå delvis forbrenning av karbon skjer også etter dets interaksjon med oksygen, som også finnes i luften: 2 H2O + O2-> H2O (damp).

Resultatet av dette stadiet produksjon er å oppnå en blanding av vanndamp og oksider av karbon (sekundær) og nitrogen. Det tredje trinnet går i to prosesser. Den såkalte "shift"-prosessen foregår i to "shift"-reaktorer. I den første brukes Fe3O4-katalysatoren og reaksjonen fortsetter ved høye temperaturer, i størrelsesorden 400 grader Celsius. Den andre reaktoren bruker en mer effektiv kobberkatalysator og går ved lavere temperatur. Det fjerde trinnet inkluderer rensing av gassblandingen fra karbonmonoksid (IV).

Denne rensingen utføres ved å vaske gassblandingen med en alkalisk løsning som absorberer oksidet. Reaksjonen 2 H2O + O2H2O (damp) er reversibel, og etter det tredje trinnet gjenstår ca. 0,5 % karbonmonoksid i gassblandingen. Denne mengden er nok til å ødelegge jernkatalysatoren. På det fjerde trinnet elimineres karbonmonoksid (II) ved omdannelse av hydrogen til metan på en nikkelkatalysator ved temperaturer på 400 grader Celsius: CO + 3H2 -> CH4 + H2O

gassblanding, som omtrent inneholder? 74,5 % hydrogen og 25,5 % nitrogen, utsatt for kompresjon. Kompresjon fører til en rask økning i temperaturen på blandingen. Etter komprimering avkjøles blandingen til 350 grader Celsius. Denne prosessen er beskrevet med reaksjonen: N2 + 3H2 - 2NH3 ^ + 45,9 kJ. (Gerber-prosess)

Relaterte artikler:

	Byggegips, bestående av tette bergarter av gips, produseres ved hjelp av tre hovedoperasjoner. Først gipsstein knust, så blir det resulterende råmaterialet malt, og ...
	Kjemisk avfall er avfall fra kjemisk industri som inneholder skadelige stoffer som utgjør en trussel for mennesker med deres giftige effekter på kroppen. Kjemisk industri er en industrigren som arbeider med...