Proizvodnja amonijaka

Industrija dušika danas je jedna od vodećih industrija. Korištenje amonijaka se proširilo na rashladnu opremu (R717, rashladno sredstvo), medicinu (otopinu amonijaka ili alkohol amonijaka ), poljoprivreda (gnojiva).

Prvobitna pozornost posvećuje se proizvodnji dušikovih gnojiva (i stoga - na njihove baze, uključujući amonijak, čija potražnja za 20% raste u protekla dva desetljeća).

Ali proizvodnja amonijaka razlikuje se, prije svega, visokim intenzitetom energije. Cijela povijest ove proizvodnje je borba za smanjenje korištene energije (mehanička, termička, električna).

Sinteza amonijaka otkriva formulu:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

Reakcija je egzotermna, reverzibilna, uz smanjenje volumena. Budući da je reakcija egzotermna, smanjenje temperature će pomaknuti ravnotežu do stvaranja amonijaka, međutim, stopa reakcije bit će značajno smanjena. Proizvodnja amonijaka treba da ide na visoke temperature (sinteza se odvija na 500 stupnjeva Celzijusa). Povećanje t dovodi do obrnute reakcije. Tlak od 15 do 100 MPa omogućava suprotstavljanje utjecaja temperature (niskog tlaka - od 10 do 15 MPa, prosječnog tlaka - od 25 do 30 MPa, visokog tlaka - iznad 50 MPa). Od tih, prosjek je poželjan.

Katalizator je željezo spužvasto s aditivima kalcija, silicija, kalija, aluminijskih oksida.

Štetne nečistoće (ugljični monoksid, voda, sumporovodik) nepovoljno utječu na brzinu reakcije, trovanja katalizatorom, čime se smanjuje njegova aktivnost i smanjuje životni vijek. To znači da se mješavina sumporovodika nužno mora podvrgnuti temeljitom čišćenju. No, čak i nakon čišćenja, samo dio ove mješavine pretvara se u amonijak. Stoga se preostala neizreagirana frakcija ponovno šalje u reaktor.

Kako se proizvodi amonijak?

Cjevovod se isporučuje s već pripremljenom mješavinom od tri dijela vodika i jednog dušika. Prolazi kroz turbopunjač, gdje se komprimira na gore navedeni tlak, te se šalje na stupac sinteze s katalizatorom na ugrađenim policama. Proces je, kako smo saznali, izrazito egzotermno. Smjesa dušik-vodik zagrijava se toplinom koja se razvija. Oko 25 posto amonijaka i neizreagirani dušik s vodikom izlazi iz kolone. Cijeli sastav se dovodi u hladnjak, gdje se smjesa ohladi. Amonijak pod pritiskom postaje tekućina. Sada dolazi do razdjelnika, čiji je zadatak odvojiti amonijak u zbirku na dnu i neizreagirana mješavina koju vraća cirkulacijska crpka natrag do stupca. Zbog ove cirkulacije smjesa dušik-vodik se koristi do 95 posto. Tekući amonijak kroz plinoviti amonijak ide u poseban skladište.

Svi uređaji koji se koriste u proizvodnji su što je moguće čvršće što eliminira propuštanje. Upotrebljava se samo energija egzotermnih reakcija unutar sebe. Shema je zatvorena, niski otpad. Troškovi su smanjeni kroz kontinuirani i automatizirani proces.

Proizvodnja amonijaka ne može samo utjecati na okoliš. Emisije plinova su neizbježne, uključujući amonijak, ugljik i dušikove okside i druge nečistoće. Oslobađa se niska razina topline. Voda se odbacuje nakon pranja rashladnih sustava i samog reaktora.

Stoga je u proizvodnji amonijaka potrebno uključiti katalitičko pročišćavanje uz prisustvo reducirajućeg plina. Smanjenje količine kanalizacije može se postići zamjenom kompresora klipa s turbopunjačima. Mala potencijalna toplina može se iskoristiti uvođenjem velike potencijalne topline. Međutim, to će povećati onečišćenje dimnih plinova.

Energetsko-tehnološka shema koja uključuje ciklus kombiniranog ciklusa, gdje se upotrebljavaju i parna topline i proizvodi izgaranja, istodobno će povećati učinkovitost proizvodnje i smanjiti emisije.