Mga pamamaraan para sa pagkuha ng ammonia

Ang hilaw na materyal para sa produksyon ng ammonia ay isang nitric-hydrogen mixture (ABC) ng stoichiometric composition N2:H2 = 1:3. fuel, conversion ng natural gas (Fig. 14.5).

kanin. 14.5. Mga hilaw na materyales para sa paggawa ng ammonia

Ang istraktura ng base ng hilaw na materyales para sa produksyon ng ammonia ay nagbago at higit sa 90% ng ammonia ay ginawa batay sa kalikasan - 14.3 ay nagpapakita ng mga dinamika ng mga pagbabago sa istraktura ng mga pangunahing uri ng mga hilaw na materyales para sa produksyon ng ammonia.

Talahanayan 14.3. Mga pagbabago sa hilaw na materyal na base ng produksyon ng ammonia

Ang pinaghalong nitric-hydrogen, anuman ang paraan ng paghahanda nito, ay naglalaman ng mga impurities ng mga sangkap, ang ilan sa mga ito ay catalytic poisons, na nagiging sanhi ng parehong nababaligtad (oxygen, carbon oxides, water vapor) at hindi maibabalik (iba't ibang mga compound ng sulfur at phosphorus) na pagkalason ng ang katalista.

Upang maalis ang mga sangkap na ito, ang ABC ay sumasailalim sa pre-treatment, ang mga pamamaraan at lalim nito ay nakasalalay sa kanilang kalikasan at nilalaman, iyon ay, sa paraan ng paggawa ng ABC. Karaniwan, ang ABC na nakuha sa pamamagitan ng natural na gas conversion ay naglalaman ng carbon monoxide (IV), methane, argon, mga bakas ng oxygen at hanggang 0.4% vol. carbon monoxide (II).

Ang pagsipsip gamit ang mga liquid scavengers (wet method) at adsorption na may solid scavengers (dry method) ay ginagamit sa industriya upang linisin ang ABC. Kasabay nito, ang proseso ng paglilinis ay maaaring isagawa sa iba't ibang yugto ng paggawa:

Pinagmulan ng gas bago ito isumite para sa conversion;

nag-convert ng gas upang alisin ang carbon monoxide (IV) mula dito;

Nitrogen mixture kaagad bago ang ammonia synthesis (ABC fine purification).

Ang unang dalawang proseso ay isinasaalang-alang sa paglalarawan ng kani-kanilang mga industriya.

Ang pinong paglilinis ng ABC ay nakakamit sa pamamagitan ng chemisorption ng mga impurities na may mga likidong reagents at, sa wakas, sa pamamagitan ng kanilang catalytic hydrogenation o paghuhugas ng ABC na may likidong nitrogen.

Upang alisin ang carbon monoxide (IV) at hydrogen sulfide, ang mga ABC ay hinuhugasan sa mga naka-pack na tower na may mga alkaline reagents na bumubuo ng mga thermally unstable na salts kasama nila: may tubig na solusyon ethanolamine o mainit, isinaaktibo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng diethanolamine, isang solusyon ng potassium carbonate. Sa kasong ito, nangyayari ang mga sumusunod na reaksyon:

H 2S+CH 2OH-CH 2NH 2+HS- - ?Н,

KAYA 2+ K 2CO3 + H 2Oh? 2KNSO3 - ?N.

Ang carbon monoxide (II) ay inalis mula sa ABC sa pamamagitan ng paghuhugas nito ng isang copper-ammonia solution ng copper acetate:

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

kung saan: AC \u003d CH3 SOO.

Ang mga sumisipsip na ginagamit para sa chemisorption ay bumubuo ng mga hindi matatag na compound kasama ng mga na-absorb mula sa ABC. Samakatuwid, kapag ang kanilang mga solusyon ay pinainit at ang presyon ay nabawasan, ang mga dissolved impurities ay na-desorbed, na ginagawang madali upang muling buuin ang sumisipsip, ibalik ito sa proseso at matiyak ang mga siklo ng operasyon ng pagsipsip ayon sa scheme:

kung saan: P ay ang admixture na hinihigop mula sa ABC, A ay ang sumisipsip, PA ay ang kumbinasyon ng admixture at ang sumisipsip.

Higit pa mabisang paraan Ang paglilinis ng ABC mula sa carbon monoxide (II) ay ang paghuhugas ng ABC na may likidong nitrogen sa -190 ° C, na ginagamit sa mga modernong pag-install, kung saan, bilang karagdagan sa carbon monoxide (II), ang mitein at argon ay tinanggal mula dito.

Ang panghuling purification ng ABC ay nakakamit sa pamamagitan ng catalytic hydrogenation ng mga impurities, na tinatawag na methanation o pre-catalysis. Ang prosesong ito ay isinasagawa sa mga espesyal na yunit ng methanation (Larawan 14.6) sa temperatura na 250-300 ° C at isang presyon ng halos 30 MPa sa isang nickel-aluminum catalyst (Ni + Al). 2O 3). Sa kasong ito, ang mga exothermic na reaksyon ng pagbawas ng mga dumi na naglalaman ng oxygen sa methane, na hindi isang lason para sa isang iron catalyst, ay nagpapatuloy, at ang tubig ay namumuo sa paglamig ng purified gas at inalis mula dito:

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

KAYA 2+ 4H 2?CH 4 + 2H 2SIYA,

TUNGKOL SA 2+ 2H 2?2H 2SIYA

kanin. 14.6. Scheme ng ABC methanation plant: 1 - compressor, 2 - heater, 3 - methanation reactor, 4 - water heater, 5 - condenser, 6 - dehumidifier

Kung ang isang iron catalyst ay ginagamit sa precatalysis, ang ilang ammonia ay nabuo din sa proseso ng hydrogenation, kung saan ang precatalysis ay tinatawag na blowing.

Ang proseso ng methanation ay simple, madaling kontrolin, at ang init na inilabas dahil sa patuloy na mga reaksyon ng exothermic hydrogenation ay ginagamit sa pangkalahatang pamamaraan ng enerhiya-teknolohiya para sa produksyon ng ammonia. Ang purified ABC na ibinigay para sa synthesis ay naglalaman ng hanggang 0025 vol. bahagi ng argon, 0.0075 vol. bahagi ng methane at wala na, 00004 vol. bahagi ng carbon monoxide (II), na siyang pinakamakapangyarihang catalytic poison.

Ang proseso ng ammonia synthesis ay batay sa isang nababaligtad na exothermic na reaksyon na nagpapatuloy sa pagbaba sa dami ng gas:

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

Alinsunod sa prinsipyo ng Le Chatelier, habang tumataas ang presyon at bumababa ang temperatura, lumilipat ang balanse ng reaksyong ito patungo sa pagbuo ng ammonia. Upang matiyak ang pinakamainam na bilis ng proseso, kinakailangan ang isang katalista, tumaas na presyon, temperatura ng 400 ... 500 ° C at isang tiyak na volumetric velocity ng mga sangkap na tumutugon. Sa industriya, ginagamit ang isang iron catalyst na may mga additives ng Al oxides. 2TUNGKOL SA 3, SA 2O, CaO at SiO2 .

Ang mga sumusunod na sistemang pang-industriya ng mga yunit ng synthesis ng ammonia ay nakikilala: mababang presyon(10…20 MPa), katamtaman (20…45 MPa) at mataas na presyon (60…100 MPa). Sa pagsasanay sa mundo, ang mga sistema ng medium-pressure ay malawakang ginagamit, dahil sa kasong ito ang mga isyu ng paghihiwalay ng ammonia mula sa isang pinaghalong nitrogen-hydrogen ay pinakamatagumpay na nalutas sa isang sapat na mataas na bilis ng proseso.

CH 4+ H2 TUNGKOL SA? CO + 3H 2

Ang bahagyang pagkasunog ng hydrogen sa atmospheric oxygen ay nangyayari:

H 2+ O 2 = H 2O(singaw)

Bilang resulta, sa yugtong ito, ang isang pinaghalong singaw ng tubig, carbon monoxide (II) at nitrogen ay nakuha.

Ang pangunahing yunit ng pag-install para sa produksyon ng ammonia ay ang synthesis column (Fig. 1.1). Ang tubular column sa medium pressure system ay isang cylinder 4 na gawa sa chrome-vanadium steel na may kapal ng pader na hanggang 200 mm, diameter na 1 ... 1.4 m at taas na halos 20 m. Ito ay sarado mula sa itaas at sa ibaba sa pamamagitan ng bakal na takip 2.

Sa istruktura, ang mga haligi ay pangunahing naiiba sa laki ng katawan at ang aparato ng panloob na pag-iimpake. Sa itaas na bahagi ng haligi na isinasaalang-alang, mayroong isang catalyst box 3, at sa ibabang bahagi ay mayroong heat exchanger 8, na nagsisiguro sa proseso ng autothermal. Ang catalyst box ay konektado sa heat exchanger sa pamamagitan ng isang central tube 7. Ang column body ay may thermal insulation 5. Ang catalyst ay ikinarga sa rehas na bakal 6. Upang matiyak ang pare-parehong pamamahagi ng temperatura, ang mga double pipe 1 ay ipinapasok sa catalyst bed.

kanin. 1.1. Ammonia synthesis column na may double countercurrent heat exchange tubes

Sa kasalukuyan, ang mga hanay ng ammonia synthesis ay pinagsama sa mga steam boiler para sa pagbawi ng init ng basura (1 tonelada ng ammonia ay nagkakahalaga ng 0.6...1 tonelada ng singaw sa presyon na 1.5...2 MPa). Ang mga column ng medium pressure na ammonia synthesis ay may kapasidad na humigit-kumulang 150 tonelada ng ammonia bawat araw at gumagana nang hindi pinapalitan ang catalyst sa loob ng apat na taon.

Sa synthesis ng ammonia sa ilalim ng medium pressure (Fig. 1.1), isang nitrogen-hydrogen mixture (N 2:N 2=1:3) ay ibinibigay sa column 1, kung saan ang ammonia ay na-synthesize sa catalyst; ang isang nitrogen-hydrogen-ammonia gas mixture ay umalis sa haligi (ammonia content - 14 ... 20%), na may temperatura na halos 200 ° C. Ang halo na ito ay ipinadala sa palamigan ng tubig 2, pinalamig sa 35 °C at pumapasok sa separator 3. Dito, hanggang sa 60% ng ammonia na nabuo sa haligi ay inilabas mula sa gas (sa isang presyon ng 30 MPa, ang ammonia ay hindi maaaring mag-condense ganap na nasa cooler). Ang ammonia ay pinakawalan nang mas ganap kapag ang nitrogen-hydrogen mixture ay pinalamig sa higit pa mababang temperatura. Ang pinaghalong ito na may ammonia residues mula sa separator 3 ay ipinadala sa circulating compressor 4 at pagkatapos ay sa filter 6 upang paghiwalayin ang compressor oil. Sa pumapasok sa filter, ang isang sariwang nitrogen-hydrogen mixture ay idinagdag sa nagpapalipat-lipat na mga gas, na naka-compress sa operating pressure gamit ang isang multi-stage compressor 5. Mula sa filter, ang gas mixture ay pinapakain sa ammonia secondary condensation system, na binubuo ng isang condensation column 7 at isang evaporator ng liquid ammonia 8. Sa condensation column, ang gas ay pre-cooled sa isang heat exchanger na matatagpuan sa itaas na bahagi ng column at pagkatapos ay ipinadala sa evaporator 8, kung saan, dahil sa pagsingaw ng papasok likidong ammonia, ang gas ay pinalamig hanggang -5 ° C at ang ammonia ay pinalapot mula sa gas hanggang sa isang natitirang nilalaman na humigit-kumulang 2.5% NH3 sa loob nito. Ang condensed ammonia ay inilabas sa ibabang bahagi ng condenser column 7, na siyang separator. Matapos ang paghihiwalay ng ammonia, pinalamig ng nitrogen-hydrogen mixture ang gas na pumapasok dito sa itaas na bahagi ng column 7, at pagkatapos ay ipinadala muli sa synthesis column 1.

Sa kaso ng ammonia synthesis sa isang mas mataas na presyon (45 MPa at mas mataas), hindi na kailangan para sa pangalawang paghalay nito, dahil ang natitirang nilalaman ng ammonia sa pinaghalong nitrogen-hydrogen sa labasan ng water cooler ay hindi gaanong mahalaga.

kanin. 17.16. Scheme ng pag-install para sa synthesis ng ammonia sa ilalim ng medium pressure

Paglalarawan ng teknolohikal na proseso ng paggawa ng ammonia at mga katangian nito.

. Pamamaraan ng arko.Ang pamamaraan ng arko ay binubuo sa pag-ihip ng hangin sa pamamagitan ng apoy ng isang electric arc. Sa temperatura na humigit-kumulang 3000 ° C, nangyayari ang isang mababalik na reaksyon

2 + O 2?2HINDI - Q.

Ang resultang nitric oxide (II) ay maaaring ma-oxidize sa nitric oxide (IV) at maproseso sa nitric acid at iba pang koneksyon. Upang makakuha ng 1 tonelada ng nakatali na nitrogen sa pamamaraang ito, 60,000 ... 70,000 kWh ng kuryente ang natupok.

2. Paraan ng cyanamide.Ang unang prosesong pang-industriya na ginamit upang makagawa ng ammonia ay ang proseso ng cyanamide. Kapag ang dayap CaO at carbon ay pinainit, ang calcium carbide CaC2 ay nakuha. Ang carbide ay pagkatapos ay pinainit sa ilalim ng nitrogen upang magbigay ng calcium cyanamide CaCN2; karagdagang ammonia ay nakuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng cyanamide:

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

Ang prosesong ito ay nangangailangan ng maraming enerhiya at hindi kumikita sa ekonomiya.

Makabagong Proseso ang produksyon ng ammonia ay batay sa kakayahan ng pinong giniling na calcium carbide sa temperatura na humigit-kumulang 1000 ° C upang makipag-ugnayan sa nitrogen ayon sa equation

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

Ang bahagi ng produksyon ng nakagapos na nitrogen sa pamamagitan ng paraan ng cyanamide ay napakaliit.

Ang paraan ng ammonia ng nitrogen fixation ay binubuo sa synthesis nito mula sa nitrogen at hydrogen gamit ang isang espesyal na katalista:

2+ 3H 2? 2NH3 ? + 45.9 kJ

Ang pamamaraang ito ay may pang-ekonomiya at teknolohikal na kalamangan sa iba pang mga paraan ng elemental nitrogen fixation.

3. Paraan ng ammonia.Ang paraan ng ammonia ng pagbubuklod ng atmospheric nitrogen ay binubuo sa pagsasama ng nitrogen sa hydrogen at pagkuha ng ammonia:

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

Ito ang pinaka-ekonomiko (ang pagkonsumo ng kuryente ay 4000…5000 kWh kada 1 tonelada ng ammonia), sa teknolohiyang mas madaling ipatupad kumpara sa ibang mga paraan ng atmospheric nitrogen fixation. Sa kabuuang produksyon ng mga compound ng nitrogen, higit sa 90% ang binibilang ng ammonia. Ang hydrogen para sa reaksyong ito ay nakukuha sa pamamagitan ng thermal crack ng hydrocarbons, ang pagkilos ng singaw ng tubig sa karbon o bakal, ang agnas ng mga alkohol na may singaw ng tubig, o ang electrolysis ng tubig.

4. Isang variant ng paraan ng ammonia.Noong 1909, isang orihinal na pamamaraan ang binuo para sa sabay-sabay na paggawa ng ammonia at aluminum oxide mula sa bauxite sa pamamagitan ng aluminum nitride ayon sa scheme na ipinapakita sa Fig. 14.4.

kanin. 14.4. Produksyon ng ammonia mula sa bauxite

Ang mga pang-industriya na pag-install ayon sa pamamaraang ito ay itinayo sa panahon ng 1909-1918. sa isang bilang ng mga bansa, ngunit ang pamamaraan ay hindi natagpuan ang aplikasyon dahil sa mababang kahusayan sa produksyon.

Kemikal at pangunahing mga scheme ng produksyon.

Ang pangunahing yugto ng proseso ng synthesis ng ammonia mula sa isang pinaghalong nitric-hydrogen ay inilarawan ng equation:

N 2+ 3H2 = 2NH 3

Gayunpaman, dahil ang nangingibabaw na paraan para sa paggawa ng ABC ay ang air at steam reforming ng methane, ang kemikal na pamamaraan para sa produksyon ng ammonia ay kinabibilangan, bilang karagdagan sa reaksyong ito, ilang mga reaksyon ng air at steam reforming:

CH 4+ H 2O = ZH2 + CO,

CH 4+ 0.5O 2(N 2) = 2H 2(N 2) + CO

at kasunod na conversion ng carbon monoxide (II) sa carbon monoxide (IV):

CO + H 2O = H2 + CO 2

hanay ng pagsipsip ng produksyon ng ammonia

Matapos alisin ang carbon monoxide (IV) mula sa pinaghalong gas at itama ang komposisyon nito, nakuha ang ABC na may nilalamang nitrogen at hydrogen sa isang ratio na 1: 3.

Kaya, ang modernong produksyon ng ammonia ay binubuo ng dalawang yugto: paghahanda ng ABC at ang conversion nito sa ammonia, na kumakatawan sa isang teknolohikal na pamamaraan ng enerhiya na pinagsasama ang mga operasyon ng pagkuha ng ABC, ang pagdalisay nito at synthesis ng ammonia at epektibong ginagamit ang mga thermal effect ng lahat ng mga yugto ng proseso. , na nagbibigay-daan sa ilang beses na bawasan ang mga gastos sa kuryente.

kanin. 14.7. circuit diagram produksyon ng ammonia

1 - paglilinis ng natural na gas mula sa sulfur compound, 2 - steam reforming ng methane, 3 - air reforming ng methane, 4 - conversion ng carbon monoxide (II), 5 - chemisorption purification ng ABC, 6 - methane, 7 - synthesis ng ammonia , 8 - absorption ammonia, 9-ammonia compression, I-natural gas, II-converted gas, III-ABC, IV-methane

Ang pangunahing pamamaraan ng paggawa ng ammonia ay binubuo ng tatlong yugto:

Ang unang yugto ay ang paggawa ng ABC (nitrogen mixture):

I operation: purification ng natural gas mula sa sulfur compounds;

I operation: steam conversion ng methane;

I operation: air conversion ng methane;

I operation: conversion ng carbon monoxide (II).

Ang pangalawang yugto ay ang paglilinis ng gas mula sa mga impurities ng ballast at mga dumi na nakakalason sa katalista:

I operation: paglilinis ng ABC sa pamamagitan ng mga paraan ng pagsipsip mula sa carbon monoxide (II) at carbon monoxide (IV);

I operation: fine purification ng ABC mula sa carbon monoxide (II) at carbon monoxide (IV) sa pamamagitan ng methanation o pre-catalysis.

Ang ikatlong yugto ay ang synthesis ng ammonia mula sa ABC sa pagkakaroon ng isang katalista.

Pagtuturo

Kailangan mo ng tulong sa pag-aaral ng isang paksa?

Ang aming mga eksperto ay magpapayo o magbibigay ng mga serbisyo sa pagtuturo sa mga paksang kinaiinteresan mo.
Magsumite ng isang application na nagpapahiwatig ng paksa ngayon upang malaman ang tungkol sa posibilidad ng pagkuha ng konsultasyon.

Ang industriya ng nitrogen ngayon ay isa sa mga nangungunang industriya. Ang paggamit ng ammonia ay kumalat sa mga aplikasyon sa pagpapalamig (R717, gamot o Agrikultura(mga pataba).

Ang pangunahing pansin ay binabayaran sa paggawa ng mga nitrogen fertilizers (at, samakatuwid, ang kanilang mga base, kabilang ang ammonia, ang pangangailangan para sa kung saan ay lumago ng 20% ​​sa nakalipas na dalawang dekada).

Ngunit ang produksyon ng ammonia ay nakikilala, una sa lahat, sa pamamagitan ng mataas na intensity ng enerhiya. Ang buong kasaysayan ng produksyon na ito ay isang pakikibaka upang mabawasan ang enerhiya na ginagamit (mechanical, thermal, electrical).

Ang synthesis ng ammonia ay nagpapakita ng formula:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Ang reaksyon ay exothermic, nababaligtad, na may pagbaba sa dami. Dahil ang reaksyon ay exothermic, ang pagbaba ng temperatura ay maglilipat ng ekwilibriyo upang bumuo ng ammonia, ngunit bababa nang malaki. Ang paggawa ng ammonia ay dapat maganap sa mataas na temperatura (ang synthesis ay nagaganap sa 500 degrees Celsius). Ang pagtaas sa t ° ay hahantong sa presyon mula 15 hanggang 100 MPa, na nagbibigay-daan sa iyo upang kontrahin ang impluwensya ng temperatura (mababang presyon - mula 10 hanggang 15 MPa, katamtamang presyon - mula 25 hanggang 30 MPa, mataas na presyon- higit sa 50 MPa). Sa mga ito, mas gusto ang average.

Nagsisilbi bilang isang katalista na may mga karagdagan ng calcium, silikon, potasa, aluminyo oksido.

Ang mga nakakapinsalang impurities (tubig, hydrogen sulfide) ay negatibong nakakaapekto sa rate ng reaksyon, pagkalason sa katalista, sa gayon binabawasan ang aktibidad nito at binabawasan ang buhay ng serbisyo. Nangangahulugan ito na ang pinaghalong hydrogen sulfide ay dapat na lubusang linisin. Ngunit kahit na pagkatapos ng paglilinis, bahagi lamang ng halo na ito ang nagiging ammonia. Samakatuwid, ang natitirang unreacted fraction ay muling ipinadala sa reactor.

Paano ginawa ang ammonia?

Ang isang nakahandang pinaghalong tatlong bahagi ng hydrogen at isang nitrogen ay ipinapasok sa pipeline. Ito ay dumadaan sa isang turbocharger, kung saan ito ay naka-compress sa presyon na ipinahiwatig sa itaas, at ipinadala sa haligi ng synthesis na may isang katalista sa mga built-in na istante. Ang proseso, tulad ng nalaman namin, ay malakas na exothermic. Pinapainit ng inilabas na init ang pinaghalong nitric-hydrogen. Humigit-kumulang 25 porsiyento ng ammonia at unreacted nitrogen na may hydrogen ang lumalabas sa column. Ang buong komposisyon ay pumapasok sa refrigerator, kung saan ang halo ay pinalamig. Ang ammonia ay nagiging likido sa ilalim ng presyon. Ngayon ang separator ay gumagana, ang gawain na kung saan ay upang paghiwalayin ang ammonia sa kolektor sa ibaba at ang unreacted timpla, na kung saan ay ibinalik pabalik sa haligi. Salamat sa sirkulasyon na ito, ang nitric-hydrogen mixture ay ginagamit ng 95 porsiyento. Ang likidong ammonia ay inihahatid sa isang espesyal na bodega sa pamamagitan ng pipeline ng ammonia.

Ang lahat ng mga aparato na ginagamit sa produksyon ay mahigpit hangga't maaari, na nag-aalis ng pagtagas. Ang enerhiya lamang ng mga reaksyong exothermic na nagaganap sa loob ang ginagamit. Ang circuit ay sarado, mababa ang basura. Nababawasan ang mga gastos salamat sa tuluy-tuloy at automated na proseso.

Ang produksyon ng ammonia ay hindi makakaapekto kapaligiran. Ang mga paglabas ng gas ay hindi maiiwasan, kabilang ang ammonia, carbon at nitrogen oxides at iba pang mga impurities. Ang mababang potensyal na init ay inilabas. Ang tubig ay ibinubuhos pagkatapos hugasan ang mga sistema ng paglamig at ang reaktor mismo.

Samakatuwid, sa paggawa ng ammonia, kinakailangang isama ang catalytic purification na may presensya ng isang pagbabawas ng gas. Pagbawas ng dami Wastewater ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga turbocharger. Ang mababang potensyal na init ay maaaring magamit sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mataas na potensyal na init. Gayunpaman, madaragdagan nito ang polusyon ng mga flue gas.

Ang isang energy-technological scheme na kinabibilangan ng steam-gas cycle, kung saan parehong ginagamit ang steam heat at fuel combustion na mga produkto, ay sabay-sabay na magpapataas ng kahusayan sa produksyon at magbabawas ng mga emisyon.

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)

Ang durog na purified wet pyrite (sulfur pyrite) ay ibinubuhos mula sa itaas sa tapahan para sa pagpapaputok sa " fluidized bed". Mula sa ibaba (counterflow principle) dinadaanan ang hangin na pinayaman ng oxygen.
Ang gas ng hurno ay lumalabas sa hurno, ang komposisyon nito ay: SO 2, O 2, singaw ng tubig (basa ang pyrite) at ang pinakamaliit na mga particle ng cinder (iron oxide). Ang gas ay dinadalisay mula sa mga dumi ng mga solidong particle (sa isang cyclone at electrostatic precipitator) at singaw ng tubig (sa isang drying tower).
Sa contact apparatus, ang sulfur dioxide ay na-oxidize gamit ang isang V 2 O 5 catalyst (vanadium pentoxide) upang mapataas ang rate ng reaksyon. Ang proseso ng oksihenasyon ng isang oksido patungo sa isa pa ay nababaligtad. Samakatuwid, ang pinakamainam na mga kondisyon para sa daloy ng direktang reaksyon ay napili - nadagdagan ang presyon (dahil ang direktang reaksyon ay nagpapatuloy sa isang pagbawas sa kabuuang dami) at isang temperatura na hindi mas mataas kaysa sa 500 C (dahil ang reaksyon ay exothermic).

Sa absorption tower, ang sulfur oxide (VI) ay sinisipsip ng concentrated sulfuric acid.
Ang pagsipsip ng tubig ay hindi ginagamit, dahil ang sulfur oxide ay natutunaw sa tubig na may paglabas ng isang malaking halaga ng init, kaya ang nagresultang sulfuric acid ay kumukulo at nagiging singaw. Upang maiwasan ang pagbuo ng sulfuric acid fog, gumamit ng 98% na puro sulpuriko acid. Ang sulfur oxide ay natutunaw nang mahusay sa naturang acid, na bumubuo ng oleum: H 2 SO 4 nSO 3

Pang-industriya na produksyon ng ammonia

Preliminarily, isang nitric-hydrogen mixture ay nakuha. Ang hydrogen ay nakukuha sa pamamagitan ng conversion ng methane (mula sa natural gas):

CH 4 + H 2 O (g) → CO + ZH 2 - Q

2CH 4 + O 2 → 2CO + 4H 2 + Q

CO + H 2 O (g) → CO 2 + H 2 + Q

Ang nitrogen ay nakukuha mula sa likidong hangin.

Sa turbocharger, ang timpla ay pinipiga sa kinakailangang presyon na 25·10 6 Pa. Sa column ng synthesis, ang mga gas ay tumutugon sa 450-500 °C sa pagkakaroon ng isang katalista (porous iron na may mga impurities ng Al 2 O 3 at K 2 O):
N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 kJ (output 10-20% ammonia)

Ang nagreresultang ammonia ay pinaghihiwalay mula sa unreacted nitrogen at hydrogen sa pamamagitan ng liquefaction sa refrigerator, na ibinabalik ang unreacted nitric-hydrogen mixture sa synthesis column.
Ang proseso ay tuloy-tuloy, nagpapalipat-lipat.

Application: paggawa ng mga nitrogen fertilizers, eksplosibo, plastik, atbp.

Produksyon ng methyl alcohol

Bago ang pang-industriya na pag-unlad ng catalytic na paraan ng pagkuha ng methanol ay nakuha sa pamamagitan ng dry distillation ng kahoy (samakatuwid ang pangalan nito ay "wood alcohol"). Sa oras na ito, ang pamamaraang ito ay pangalawang kahalagahan.

Makabagong paraan:

Raw material: synthesis gas - isang halo ng carbon monoxide (II) na may hydrogen (1:2).

Mga pantulong na materyales: mga katalista (ZnO at CuO).

Basic proseso ng kemikal: synthesis gas sa isang temperatura ng 250 ° C at isang presyon ng 7 MPa ay na-convert catalytically sa methanol:

CO + 2H 2 ↔ CH3OH + Q

Mga tampok ng teknolohikal na proseso: kapag ang pinaghalong gas ay dumaan sa catalyst bed, ang 10-15% na methanol ay nabuo, na kung saan ay condensed, at ang unreacted mixture ay halo-halong may sariwang bahagi ng synthesis gas at, pagkatapos ng pag-init, ay muling ipinadala sa ang catalyst bed (circulation). Ang kabuuang ani ay 85%.

Ang mga kondisyon para sa synthesis ng methanol at ammonia sa katamtamang presyon ay magkatulad, at ang hilaw na materyal (natural na gas) ay karaniwan para sa parehong mga proseso. Samakatuwid, kadalasan ang produksyon ng methanol at ammonia ay pinagsama (nitrogen-fertilizer plants).

Ang ammonia (NH3) ay isang kemikal na tambalan ng hydrogen at nitrogen. Nakuha nito ang pangalan nito mula sa salitang Griyego na "hals ammniakos" o ang Latin na "sal ammoniacus" na isinalin sa parehong paraan - "ammonia". Ito ay isang sangkap na tinatawag na nakuha sa disyerto ng Libya sa Ammonium oasis.

Ang ammonia ay itinuturing na isang lubhang nakakalason na sangkap na maaaring makairita sa mga mucous membrane ng mga mata at respiratory tract. Ang mga pangunahing sintomas ay labis na lacrimation, igsi ng paghinga, at pulmonya. Ngunit sa parehong oras, ang ammonia ay isang mahalagang kemikal na malawakang ginagamit upang makabuo ng mga inorganic acid, tulad ng nitric, hydrocyanic, pati na rin ang urea at nitrogen-containing salts. Ang likidong ammonia ay isang mahusay na gumaganang daluyan para sa mga palamigan na lalagyan at makina, dahil mayroon itong mataas na tiyak na init ng singaw. Ang mga tubig ay ginagamit bilang mga likidong pataba, pati na rin para sa ammonization ng mga superphosphate at mga pinaghalong pataba.

Ang produksyon ng ammonia mula sa mga basurang gas sa proseso ng coal coking ay ang pinakaluma at pinaka naa-access na paraan, ngunit ngayon ito ay luma na at halos hindi na ginagamit.

Ang moderno at pangunahing pamamaraan ay ang paggawa ng ammonia sa industriya batay sa proseso ng Haber. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa direktang pakikipag-ugnayan ng nitrogen at hydrogen, na nangyayari bilang isang resulta ng conversion ng mga hydrocarbon gas. Ang mga refinery ng langis, mga nauugnay na petroleum gas, mga natitirang gas mula sa produksyon ng acetylene ay karaniwang nagsisilbing feedstock. Ang kakanyahan ng paraan ng conversion ng ammonia ay ang agnas ng mitein at ang mga homologue nito sa mataas na temperatura sa mga bahagi: hydrogen at sa pakikilahok ng mga ahente ng oxidizing - oxygen at singaw ng tubig. Kasabay nito, ang hangin na pinayaman ng oxygen o atmospheric na hangin ay halo-halong may na-convert na gas. Sa una, ang reaksyon ng paggawa ng ammonia batay sa mapapalitan na gas ay nagpapatuloy sa pagpapalabas ng init, ngunit may pagbaba sa dami ng mga produkto ng paunang reaksyon:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 45.9 kJ

Gayunpaman, ang paggawa ng ammonia sa isang pang-industriya na sukat ay isinasagawa gamit ang isang katalista at sa ilalim ng artipisyal na nilikha na mga kondisyon na nagpapahintulot sa pagtaas ng ani ng tapos na produkto. Sa kapaligiran kung saan ang ammonia ay ginawa, ang presyon ay tumataas sa 350 na mga atmospheres, at ang temperatura ay tumataas sa 500 degrees Celsius. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, ang ani ng ammonia ay halos 30%. Ang gas ay inalis mula sa reaction zone gamit ang cooling method, at ang nitrogen at hydrogen na hindi nagreact ay ibabalik sa synthesis column at maaaring muling lumahok sa mga reaksyon. Sa kurso ng synthesis, napakahalaga na linisin ang pinaghalong mga gas mula sa mga catalytic poison, mga sangkap na maaaring magpawalang-bisa sa epekto ng mga catalyst. Ang mga naturang sangkap ay singaw ng tubig, CO, As, P, Se, O2, S.

Ang buhaghag na bakal na may mga dumi ng aluminyo at potassium oxide ay nagsisilbing katalista sa mga reaksyon ng nitrogen at hydrogen synthesis. Tanging ang sangkap na ito, sa lahat ng 20 libong naunang nasubok, ay nagpapahintulot na maabot ang estado ng balanse ng reaksyon. Ang prinsipyong ito ng pagkuha ng ammonia ay itinuturing na pinaka-ekonomiko.

Ang pagkuha ng ammonia sa laboratoryo ay batay sa teknolohiya ng pag-aalis nito mula sa mga ammonium salt na may malakas na alkalis. Sa eskematiko, ang reaksyong ito ay kinakatawan bilang mga sumusunod:

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

NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O

Upang alisin ang labis na kahalumigmigan at tuyong ammonia, ito ay dumaan sa pinaghalong caustic soda at dayap. Ang napaka-dry na ammonia ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng sodium metal dito at pagkatapos ay distilling ang mixture. Kadalasan, ang mga naturang reaksyon ay isinasagawa sa isang saradong sistema ng metal sa ilalim ng vacuum. Bukod dito, ang ganitong sistema ay dapat makatiis ng mataas na presyon, na nakamit ng inilabas na singaw ng ammonia, hanggang sa 10 na mga atmospheres sa temperatura ng silid.

Ammonia Ito ay isang magaan na walang kulay na gas na may hindi kanais-nais na masangsang na amoy. Ito ay napakahalaga para sa industriya ng kemikal, dahil naglalaman ito ng nitrogen atom at tatlong hydrogen atoms. Pangunahing ginagamit ang ammonia upang makagawa ng mga pataba na naglalaman ng nitrogen, ammonium sulfate at urea, upang makagawa ng mga pampasabog, polimer at iba pang mga produkto, at ginagamit din ang ammonia sa gamot.

Produksyon ng ammonia sa industriya hindi isang simple, matagal at mahal na proseso batay sa synthesis nito mula sa hydrogen at nitrogen gamit ang isang katalista, mataas na temperatura at presyon. Na-activate ng mga oxide potassium at aluminum sponge iron ay ginagamit bilang isang katalista. Ang mga pang-industriya na halaman para sa synthesis ng ammonia ay batay sa sirkulasyon ng mga gas. Mukhang ganito: ang nag-react na halo ng mga gas, na naglalaman ng ammonia, ay pinalamig at nangyayari ang condensation at separation ng ammonia, at ang nitrogen at hydrogen na hindi gumanti ay hinahalo sa isang bagong bahagi ng mga gas at muling pinapakain sa catalyst.

Isaalang-alang natin ang prosesong ito ng pang-industriyang synthesis ng ammonia, na nangyayari sa maraming yugto, nang mas detalyado. Sa unang yugto, ang asupre ay tinanggal mula sa natural na gas gamit ang isang desulfurizer na teknikal na aparato. Sa ikalawang yugto, ang proseso ng conversion ng methane ay isinasagawa sa temperatura na 800 degrees Celsius sa isang nickel catalyst: Ang reaksyon ng hydrogen ay angkop para sa synthesis ng ammonia at hangin na naglalaman ng nitrogen ay ibinibigay sa reaktor. Sa puntong ito Ang bahagyang pagkasunog ng carbon ay nangyayari rin pagkatapos ng pakikipag-ugnayan nito sa oxygen, na nakapaloob din sa hangin: 2 H2O + O2-> H2O (steam).

Ang resulta ng yugtong ito produksyon ay upang makakuha ng isang pinaghalong tubig singaw at oxides ng carbon (pangalawang) at nitrogen. Ang ikatlong yugto ay napupunta sa dalawang proseso. Ang tinatawag na "shift" na proseso ay nagaganap sa dalawang "shift" reactors. Sa una, ang Fe3O4 catalyst ay ginagamit at ang reaksyon ay nagpapatuloy sa mataas na temperatura, sa pagkakasunud-sunod ng 400 degrees Celsius. Ang pangalawang reactor ay gumagamit ng mas mahusay na tansong catalyst at tumatakbo sa mas mababang temperatura. Kasama sa ikaapat na yugto ang paglilinis ng pinaghalong gas mula sa carbon monoxide (IV).

Ang paglilinis na ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghuhugas ng pinaghalong gas gamit ang isang alkaline na solusyon na sumisipsip ng oksido. Ang reaksyon 2 H2O + O2H2O (singaw) ay nababaligtad, at pagkatapos ng ikatlong yugto, humigit-kumulang 0.5% na carbon monoxide ang nananatili sa pinaghalong gas. Ang halagang ito ay sapat na upang masira ang iron catalyst. Sa ikaapat na yugto, ang carbon monoxide (II) ay inaalis sa pamamagitan ng conversion ng hydrogen sa methane sa isang nickel catalyst sa temperatura na 400 degrees Celsius: CO + 3H2 -> CH4 + H2O

pinaghalong gas, na halos naglalaman ng? 74.5% hydrogen at 25.5% nitrogen, napapailalim sa compression. Ang compression ay humahantong sa isang mabilis na pagtaas sa temperatura ng pinaghalong. Pagkatapos ng compression, ang timpla ay pinalamig sa 350 degrees Celsius. Ang prosesong ito ay inilalarawan sa reaksyon: N2 + 3H2 - 2NH3 ^ + 45.9 kJ. (proseso ng Gerber)

Mga kaugnay na artikulo:

	Plaster ng gusali, na binubuo ng mga siksik na bato ng dyipsum, ay ginawa gamit ang tatlong pangunahing operasyon. Sa simula batong dyipsum durog, pagkatapos ay ang nagresultang hilaw na materyal ay giniling, at ...
	Ang kemikal na basura ay basura mula sa industriya ng kemikal na naglalaman nakakapinsalang sangkap na nagdudulot ng banta sa mga tao sa kanilang mga nakakalason na epekto sa katawan. Ang industriya ng kemikal ay isang sangay ng industriya na tumatalakay sa...