Principali fasi di produzione dell'ammoniaca. Principi scientifici generali della produzione chimica (sull'esempio della produzione industriale di ammoniaca, acido solforico, metanolo)

L'influenza della temperatura, della pressione e dei catalizzatori sulla velocità di reazione e sull'equilibrio chimico viene utilizzata attivamente nell'industria chimica nella produzione di molti prodotti chimici. In questa sezione faremo conoscenza con la produzione industriale di ammoniaca e ci soffermeremo in dettaglio su come tutti questi fattori influenzano la sua produzione. Quindi faremo conoscenza con la produzione industriale di acido solforico.

PRODUZIONE INDUSTRIALE DI AMMONIACA

Ci sono otto piante di ammoniaca nel Regno Unito. La loro produttività congiunta supera i 2 milioni di tonnellate all'anno. Ogni anno nel mondo vengono attualmente prodotte circa 5 milioni di tonnellate di ammoniaca. Sulla fig. 7.1 si confronta la crescita della produzione di ammoniaca con la crescita della popolazione mondiale. Perché è necessario produrre un gran numero di ammoniaca?

Riso. 7.1. Crescita della popolazione mondiale e produzione mondiale di ammoniaca.

Tabella 7.2. Applicazioni di ammoniaca e prodotti correlati

È principalmente necessario per la produzione di fertilizzanti contenenti azoto. la produzione di fertilizzanti consuma circa l'80% di tutta l'ammoniaca prodotta] Insieme ai fertilizzanti contenenti azoto, viene applicata al terreno in una forma solubile di cui la maggior parte delle piante ha bisogno. Il restante 20% dell'ammoniaca prodotta viene utilizzato per produrre polimeri, esplosivi e altri prodotti! Nella tabella sono elencate varie applicazioni dell'ammoniaca. 7.2.

Produzione di ammoniaca

Il primo processo industriale utilizzato per produrre ammoniaca è stato il processo cianammide. Il carburo di calcio è stato ottenuto riscaldando calce e carbonio.Il carburo di calcio è stato quindi riscaldato sotto azoto per ottenere calciocianammide. L'ammoniaca è stata ottenuta per idrolisi del calciocianammide:

Questo processo richiedeva molta energia ed era antieconomico.

Nel 1911, F. Haber scoprì che l'ammoniaca può essere sintetizzata direttamente dall'azoto e dall'idrogeno utilizzando un catalizzatore di ferro. Il primo impianto a produrre ammoniaca con questo metodo utilizzava l'idrogeno, che si otteneva per elettrolisi in acqua, successivamente dall'acqua si cominciò ad ottenere l'idrogeno per riduzione con coke. Questo metodo di produzione di idrogeno è molto più economico.

Fritz Haber (1868 1934)

Nel 1908, il chimico tedesco Haber scoprì che l'ammoniaca può essere prodotta dall'idrogeno e dall'azoto atmosferico su un catalizzatore di ferro. Questo processo richiede alta pressione e temperatura moderatamente alta. La scoperta di Haber permise alla Germania di continuare a produrre esplosivi durante la prima guerra mondiale. In questo momento, il blocco dell'Intesa impediva l'importazione in Germania di giacimenti naturali di nitrato di potassio (salnitro cileno), che in precedenza era stato utilizzato come materia prima per la produzione di esplosivi.

Un anno dopo aver sviluppato il processo di sintesi dell'ammoniaca, Haber ha creato un elettrodo di vetro per misurare il pH (proprietà acido-base) delle soluzioni (vedi Cap. 10).

Haber ricevette il Premio Nobel per la Chimica nel 1918. Dopo che Hitler salì al potere, Haber fu costretto a emigrare dalla Germania nel 1933.

(La produzione di acido nitrico e nitrato dall'ammoniaca è descritta nella sezione 1)

Moderno processo di produzione dell'ammoniaca

Il moderno processo per ottenere l'ammoniaca si basa sulla sua sintesi da azoto e idrogeno a temperature di 380-450 ° C e una pressione di 250 atm utilizzando un catalizzatore di ferro:

L'azoto è ottenuto dall'aria. L'idrogeno è prodotto dalla riduzione dell'acqua (vapore) con l'aiuto del metano dal gas naturale o dalla nafta. La nafta (nafta) è una miscela liquida di idrocarburi alifatici, che si ottiene durante la lavorazione del petrolio greggio (vedi Cap. 18).

Il lavoro di un moderno impianto di ammoniaca è molto complesso. Sulla fig. La figura 7.2 mostra uno schema semplificato di un impianto di ammoniaca funzionante a gas naturale. Questo schema d'azione comprende otto fasi.

1a fase. Rimozione dello zolfo dal gas naturale. Ciò è necessario perché lo zolfo è un veleno catalitico (vedi Sezione 9.2).

2a fase. Produzione di idrogeno mediante riduzione di vapore a 750°C e pressione di 30 atm utilizzando un catalizzatore al nichel:

3a fase. Presa d'aria e combustione di parte dell'idrogeno nell'ossigeno dell'aria iniettata:

Il risultato è una miscela di vapore acqueo, monossido di carbonio e azoto. Il vapore acqueo si riduce con la formazione di idrogeno, come nel 2° stadio.

4a fase. Ossidazione del monossido di carbonio formato nei passaggi 2 e 3 in anidride carbonica mediante la seguente reazione di "spostamento":

Questo processo viene effettuato in due "reattori di taglio". Nella prima viene utilizzato un catalizzatore a base di ossido di ferro e il processo viene effettuato ad una temperatura dell'ordine di 400°C. Il secondo utilizza un catalizzatore di rame e il processo viene effettuato ad una temperatura di 220°C.

Riso. 7.2. Fasi del processo industriale per ottenere l'ammoniaca.

5a fase. Eliminare l'anidride carbonica da una miscela di gas utilizzando una soluzione alcalina tamponata di carbonato di potassio o una soluzione di qualche ammina, come l'etanolamina. L'anidride carbonica viene infine liquefatta e utilizzata per produrre urea o rilasciata nell'atmosfera.

6a fase. Dopo il 4° stadio, nella miscela di gas rimane circa lo 0,3% di monossido di carbonio. Poiché può avvelenare il catalizzatore di ferro durante la sintesi dell'ammoniaca (8° passaggio), il monossido di carbonio viene rimosso mediante conversione da idrogeno a metano su un catalizzatore di nichel a 325°C.

7a fase. La miscela di gas, che ora contiene circa il 74% di idrogeno e il 25% di azoto, viene compressa; mentre la sua pressione aumenta da 25-30 atm a 200 atm. Poiché ciò porta ad un aumento della temperatura della miscela, viene immediatamente raffreddata dopo la compressione.

8a fase. Il gas del compressore entra ora nel "ciclo di sintesi dell'ammoniaca". Lo schema mostrato in fig. 7.2 offre una visione semplificata di questa fase. In primo luogo, la miscela di gas entra nel convertitore catalitico, che utilizza un catalizzatore di ferro e mantiene una temperatura di 380-450°C. La miscela di gas in uscita da questo convertitore non contiene più del 15% di ammoniaca. Quindi l'ammoniaca viene liquefatta e inviata alla tramoggia di ricezione e i gas non reagiti vengono restituiti al convertitore.

Selezione delle condizioni ottimali per il processo di sintesi dell'ammoniaca

Affinché il processo di sintesi dell'ammoniaca sia il più efficiente ed economico possibile, è necessario selezionare attentamente le condizioni per la sua attuazione. Gli indicatori più importanti che vengono presi in considerazione in questo caso sono: 1) potenza, 2) velocità e 3) intensità energetica del processo. Passiamo all'ottava fase del processo, cioè direttamente alla sintesi dell'ammoniaca, e studiamo l'influenza di pressione, temperatura e catalizzatori sull'efficienza di questo processo.

Influenza della pressione. Come accennato in precedenza, la produzione di ammoniaca può essere rappresentata dalla seguente equazione:

La costante di equilibrio di questa reazione è data da

Se esprimiamo le pressioni parziali dei gas inclusi in questa espressione in termini delle loro frazioni molari e della pressione totale P nel sistema, otteniamo la seguente espressione:

Questa espressione può essere semplificata dandole la forma

A una data temperatura, il valore deve rimanere costante. Se la pressione totale P nel sistema aumenta, il termine nell'espressione sopra deve diminuire. Ne consegue che poiché la grandezza deve rimanere costante, il rapporto deve aumentare. Pertanto, un aumento della pressione totale dovrebbe comportare un aumento e una diminuzione, quindi un aumento della pressione favorisce il flusso di una reazione diretta, ovvero un aumento della resa di ammoniaca.

Influenza della temperatura e dei catalizzatori. La sintesi dell'ammoniaca è un processo esotermico (vedi Tabella 7.1, a). Pertanto, un aumento della temperatura dovrebbe favorire la reazione inversa (vedere la sezione precedente). Ciò significa che l'abbassamento della temperatura dovrebbe aumentare la resa della reazione di sintesi dell'ammoniaca (Fig. 7.3). Purtroppo, tuttavia, alle basse temperature la velocità di questa reazione, e quindi la velocità di produzione di ammoniaca, è notevolmente rallentata. In altre parole, a basse temperature, il processo dovrebbe avere una bassa produttività, e quindi una bassa efficienza. Per ottenere prestazioni ottimali, è necessario scegliere un compromesso tra due estremi:

1) alta resa e bassa velocità di reazione (a basse temperature) e

2) bassa resa e alta velocità di reazione (ad alte temperature).

Riso. 7.3. Effetto della temperatura e della pressione sulla resa di ammoniaca nel processo Haber (il termine "resa relativa" è spiegato nella sezione 4.2).

Naturalmente, la velocità di reazione viene aumentata utilizzando un catalizzatore. Pertanto, il catalizzatore consente di eseguire il processo in modo più efficiente a basse temperature. L'efficienza del catalizzatore di ferro utilizzato per la sintesi dell'ammoniaca aumenta se ad esso vengono aggiunti i cosiddetti promotori. Gli ossidi di potassio e di alluminio vengono utilizzati per promuovere l'efficienza del catalizzatore di ferro.

Un esame dettagliato dell'economia del processo di sintesi dell'ammoniaca mostra che per ottenere una resa e una produttività ottimali, la temperatura dovrebbe essere mantenuta a circa 400°C e la pressione a 250 atm.

Bilancio energetico

Una tipica pianta di ammoniaca produce circa 1000 tonnellate di ammoniaca al giorno. Allo stesso tempo, il fabbisogno di vapore acqueo è di 6000 tonnellate/giorno per azionare le turbine a vapore da cui operano i compressori. Fortunatamente, i processi chimici coinvolti nella produzione di ammoniaca sono esotermici. Tutta l'energia che viene rilasciata fasi iniziali processo di produzione dell'ammoniaca, viene utilizzato per produrre vapore altamente compresso. L'energia rilasciata direttamente dalla sintesi dell'ammoniaca stessa (stadio 8) viene utilizzata per mantenere la temperatura del catalizzatore a 400°C. L'efficienza termica complessiva di un impianto di ammoniaca è di circa il 60%. In altre parole, circa il 40% dell'energia consumata, fornita dal gas naturale, è una dispersione termica.

Caratteristiche progettuali di una pianta di ammoniaca

La progettazione di un moderno impianto di ammoniaca, il suo personale e il suo funzionamento richiedono la partecipazione di specialisti qualificati e l'uso di sofisticate apparecchiature ingegneristiche. Ad esempio, i compressori utilizzati nel 3° stadio del processo per la compressione dell'aria e nel 7° stadio per la compressione del gas di sintesi (miscela di azoto e idrogeno) devono essere progettati per resistere a pressioni molto elevate, in alcuni casi fino a 350 atm. Questi compressori sono azionati da turbine a vapore, che ricevono vapore ad una pressione di 100 atm ea temperature superiori a 400°C. Tali turbine ruotano a velocità fino a diverse migliaia di giri al minuto.

Anche i reattori in cui viene effettuata la sintesi dell'ammoniaca devono soddisfare requisiti molto elevati. A pressioni e temperature elevate a cui operano questi reattori, l'idrogeno può attaccare l'acciaio diffondendosi nel metallo. Di conseguenza, l'idrogeno reagisce con il carbonio contenuto nell'acciaio per formare metano. Questo porta alla formazione di fori nel metallo e rende l'acciaio fragile. Per evitare ciò, i reattori sono costruiti con leghe speciali contenenti cromo, molibdeno e nichel.

Di grande importanza economica è anche l'ubicazione dell'impianto di ammoniaca. Idealmente, un tale impianto dovrebbe essere posizionato vicino a 1) fonti di energia;

2) fonti d'acqua utilizzabili in grandi quantità;

3) vie di trasporto: autostrade, linee ferroviarie, fiumi o mari.

Quattro impianti di ammoniaca nel Regno Unito si trovano vicino a Billingham sul fiume. Tay (in Scozia). Questo luogo è stato scelto un tempo per la sua vicinanza ai giacimenti di carbone di Durham. Si è dimostrato conveniente anche oggi grazie alla sua vicinanza ai giacimenti di petrolio e gas sulla piattaforma continentale del Mare del Nord.

L'azoto forma diversi composti con l'idrogeno, il più importante dei quali è l'ammoniaca NH 3 . Il legame tra atomi di idrogeno e azoto nella molecola di ammoniaca è covalente e gli stati di ossidazione sono distribuiti come segue: (N -3 H + 3) 0.

Da soli Proprietà fisiche L'ammoniaca è un gas incolore con un odore pungente. È più leggero dell'aria e più solubile in acqua di altri gas. Quindi, 1,2 mila volumi di ammoniaca possono dissolversi in un volume d'acqua.

Una volta raffreddata, accompagnata da un aumento della pressione, l'ammoniaca si trasforma facilmente in un liquido incolore. La reazione inversa della transizione dell'ammoniaca liquida in vapore è endotermica e viene assorbito molto calore. Il punto di ebollizione dell'ammoniaca è 34°C.

Produzione di ammoniaca nell'industria

In produzione, l'ammoniaca viene prodotta sintetizzandola da azoto e idrogeno:

N 2 + 3H 2 ⇄ 2NH 3 + Q,

dove (+Q) significa che la reazione avviene con rilascio di calore, cioè è esotermico.

A causa del fatto che questa reazione è accompagnata dal rilascio di calore, per il suo passaggio richiede:

leggero riscaldamento (400 - 500°C);
alta pressione (200 - 1000 atm);
la presenza di catalizzatori (Pt o Fe in forma metallica, con l'aggiunta di Al 2 O 3 e K 2 O).

Tutto ciò contribuisce a spostare l'equilibrio chimico di questa reazione verso la formazione dei suoi prodotti.

Il secondo metodo industriale per estrarre l'ammoniaca è la cokefazione del carbone, poiché contiene il 2% di azoto. Qui, l'ammoniaca si forma come sottoprodotto della distillazione a secco.

Metodi di laboratorio per ottenere l'ammoniaca

In laboratorio, l'ammoniaca può essere ottenuta in due modi:

riscaldamento debole di una miscela di cloruro di ammonio con calce spenta:
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O;
riscaldando il cloruro di ammonio secco con una soluzione concentrata di alcali caustici:
NH 4 Cl + KOH → NH 3 + KCl + H 2 O.

AmmoniacaÈ un gas leggero incolore con un odore pungente sgradevole. È molto importante per l'industria chimica, poiché contiene un atomo di azoto e tre atomi di idrogeno. L'ammoniaca viene utilizzata principalmente per produrre fertilizzanti contenenti azoto, solfato di ammonio e urea, per produrre esplosivi, polimeri e altri prodotti e l'ammoniaca viene utilizzata anche in medicina.

Produzione di ammoniaca nell'industria non è un processo semplice, lungo e costoso basato sulla sua sintesi da idrogeno e azoto utilizzando un catalizzatore, alta temperatura e pressione. Attivato da ossidi come catalizzatore viene utilizzato il ferro spugnoso di potassio e alluminio. Gli impianti industriali per la sintesi dell'ammoniaca si basano sulla circolazione dei gas. Si presenta così: la miscela di gas reagita, che contiene ammoniaca, viene raffreddata e si verifica la condensazione e la separazione dell'ammoniaca, e l'azoto e l'idrogeno che non hanno reagito vengono miscelati con una nuova porzione di gas e reintrodotti al catalizzatore.

Consideriamo più in dettaglio questo processo di sintesi industriale dell'ammoniaca, che avviene in più fasi. Nella prima fase, lo zolfo viene rimosso dal gas naturale utilizzando dispositivo tecnico desolforatore. Nella seconda fase, il processo di conversione del metano viene effettuato ad una temperatura di 800 gradi Celsius su un catalizzatore di nichel: la reazione dell'idrogeno è adatta per la sintesi di ammoniaca e aria contenente azoto viene fornita al reattore. In questa fase la combustione parziale del carbonio avviene anche dopo la sua interazione con l'ossigeno, anch'esso contenuto nell'aria: 2 H2O + O2-> H2O (vapore).

Il risultato di questa fase la produzione consiste nell'ottenere una miscela di vapore acqueo e ossidi di carbonio (secondari) e azoto. La terza fase si svolge in due processi. Il cosiddetto processo "shift" avviene in due reattori "shift". Nella prima si utilizza il catalizzatore Fe3O4 e la reazione procede ad alte temperature, dell'ordine di 400 gradi Celsius. Il secondo reattore utilizza un catalizzatore di rame più efficiente e funziona a una temperatura inferiore. Il quarto stadio comprende la purificazione della miscela di gas dal monossido di carbonio (IV).

Questa pulizia viene effettuata lavando la miscela di gas con una soluzione alcalina che assorbe l'ossido. La reazione 2 H2O + O2H2O (vapore) è reversibile e, dopo il terzo stadio, nella miscela di gas rimane circa lo 0,5% di monossido di carbonio. Questa quantità è sufficiente per rovinare il catalizzatore di ferro. Nella quarta fase, il monossido di carbonio (II) viene eliminato mediante la conversione dell'idrogeno in metano su un catalizzatore di nichel a temperature di 400 gradi Celsius: CO + 3H2 -> CH4 + H2O

miscela di gas, che contiene all'incirca? 74,5% idrogeno e 25,5% azoto, sottoposti a compressione. La compressione porta ad un rapido aumento della temperatura della miscela. Dopo la compressione, la miscela viene raffreddata a 350 gradi Celsius. Questo processo è descritto con la reazione: N2 + 3H2 - 2NH3 ^ + 45,9 kJ. (Processo Gerber)

Tecnologia di produzione di ammoniaca + video come ottenerla

In questa direzione, oggi molte aziende hanno iniziato a sviluppare e progettare le seguenti tecnologie:

Conversione dell'eccesso di ammoniaca in produzione di metanolo.
Produzione basata sullo sviluppo moderne tecnologie per sostituire le unità attive.
Creazione di produzione integrata e ammodernamento.

Per la produzione di una tonnellata di ammoniaca in Russia, viene consumata una media di 1200 nm³ di gas naturale, in Europa - 900 nm³. Il bielorusso "Grodno Azot" consuma 1200 Nm³, dopo l'ammodernamento il consumo dovrebbe diminuire a 876 Nm³. I produttori ucraini consumano da 750 nm³ a 1170 nm³. Secondo la tecnologia UHDE, viene dichiarato il consumo di 6,7 - 7,4 Gcal di risorse energetiche per tonnellata.

Il metodo industriale per la produzione di ammoniaca si basa sull'interazione diretta di idrogeno e azoto:

N 2 + 3H 2 ⇄ 2NH 3 + + 91,84 kJ

Questo è il cosiddetto processo Haber (fisico tedesco, ha sviluppato le basi fisico-chimiche del metodo). La reazione avviene con rilascio di calore e diminuzione di volume. Pertanto, sulla base del principio di Le Chatelier, la reazione dovrebbe essere condotta alle temperature più basse possibili e ad alte pressioni, quindi l'equilibrio sarà spostato a destra. Tuttavia, la velocità di reazione alle basse temperature è trascurabile e alle alte temperature aumenta la velocità della reazione inversa. L'esecuzione della reazione a pressioni molto elevate richiede la creazione di attrezzature speciali in grado di resistere ad alte pressioni, e quindi un grande investimento. Inoltre, l'equilibrio della reazione, anche a 700°C, si stabilisce troppo lentamente per il suo impiego pratico. Resa di ammoniaca (in percentuale in volume) nel processo Haber a varie temperature e pressione ha i seguenti significati:

L'utilizzo di un catalizzatore (ferro poroso con impurità di Al2O3 e K2O) ha consentito di accelerare il raggiungimento di uno stato di equilibrio. È interessante notare che nella ricerca di un catalizzatore per questo ruolo sono state provate più di 20mila sostanze diverse.

Considerando tutti i suddetti fattori, il processo produttivo si svolge nelle seguenti condizioni:

temperatura 500 °C;
pressione 350 atmosfere;
catalizzatore.

La resa di ammoniaca in tali condizioni è di circa il 30%. In condizioni industriali, viene utilizzato il principio della circolazione: l'ammoniaca viene rimossa mediante raffreddamento e l'azoto e l'idrogeno non reagiti vengono restituiti alla colonna di sintesi. Ciò risulta essere più economico rispetto al raggiungimento di una resa di reazione più elevata aumentando la pressione. Per ottenerlo in laboratorio si utilizza l'azione degli alcali forti sui sali di ammonio:

NH 4 Cl + NaOH → NH 3 + NaCl + H 2 O

L'ammoniaca si ottiene solitamente in laboratorio riscaldando leggermente una miscela di cloruro di ammonio e grassello di calce.

2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O

Per essiccare l'ammoniaca, viene fatta passare attraverso una miscela di calce e soda caustica. Molto secco può essere ottenuto sciogliendo in esso sodio metallico e successivamente distillando. È meglio farlo in un sistema di metallo sotto vuoto. Il sistema deve resistere ad alta pressione (a temperatura ambiente, la pressione del vapore saturo è di circa 10 atmosfere). Nella produzione industriale, le colonne di assorbimento vengono solitamente utilizzate per l'essiccazione.

Video come fare:

La produzione di ammoniaca non dovrebbe aggirare il progresso tecnico. Si tratta principalmente di risparmio energetico. Durante lo sviluppo delle moderne tecnologie Grande importanza assegnato Software necessari per modellare processi chimici e tecnologici.

La produzione di azoto svolge un ruolo importante nella moderna industria chimica. Vale la pena notare che i composti azotati sono utilizzati sia nella produzione di sostanze organiche che inorganiche. Un articolo speciale nell'industria dell'azoto è la produzione di ammoniaca. È con la “partecipazione” di questo preziosissimo componente che si producono fertilizzanti, acido nitrico, esplosivi, refrigeranti e molto altro. Nonostante tutta la sua utilità, l'ammoniaca è un veleno piuttosto forte, nonostante sia usata in medicina sotto forma di ammoniaca.

L'ammoniaca stessa come sostanza fu scoperta per la prima volta alla fine del XVIII secolo. È stato descritto come una sostanza separata dall'inglese Joseph Priestley. Dopo 11 anni, il francese Claude Louis Berthollet ha studiato Composizione chimica questa sostanza. La necessità di ottenere l'ammoniaca in quantità industriali iniziò a manifestarsi nettamente alla fine del XIX secolo, quando i giacimenti di nitrato cileno, da cui si ricavavano principalmente composti azotati, iniziarono ad esaurirsi. Fu "l'aria alcalina" a diventare il componente più promettente per la produzione di vari composti chimici, che ha avuto un enorme impatto su vari aspetti della vita umana: dagli affari militari all'agricoltura.

Ma questo problema è stato risolto solo all'inizio del XX secolo, quando è apparso un metodo per la produzione di ammoniaca mediante sintesi diretta di azoto e idrogeno. Così, dal momento in cui il problema è sorto fino alla sua soluzione, è trascorso un periodo piuttosto lungo, durante il quale sono state fatte diverse scoperte che hanno permesso "una favola di realizzarsi".

Caratteristiche e fasi del processo produttivo

Il processo di produzione dell'ammoniaca è caratterizzato da un'elevata intensità energetica, che è il suo principale svantaggio. Ecco perché sono in continuo sviluppo gli sviluppi scientifici volti a risolvere i problemi del risparmio energetico. In particolare, si stanno sviluppando metodi per utilizzare l'energia rilasciata, nonché per combinare, ad esempio, la produzione di ammoniaca e urea. Tutto ciò aiuta a ridurre i costi delle imprese e ad aumentare i loro ritorni utili.

La produzione dell'ammoniaca si basa sul principio della circolazione, secondo cui il processo è continuo, e i resti dei componenti iniziali vengono separati dal prodotto finale e riutilizzati, continuità: il processo di sintesi avviene senza interruzioni, principio di trasferimento del calore , e anche il principio di ciclicità. Come puoi vedere, tutti questi principi sono strettamente interconnessi.

Lo stesso schema tecnologico di produzione dell'ammoniaca dipende, in primo luogo, dalle materie prime da cui si ottiene il prodotto finale. Il fatto è che, a differenza dell'azoto, che è contenuto in grandi quantità nell'aria, l'idrogeno nella sua forma pura non è praticamente presente in natura, ed estrarlo dall'acqua è un processo piuttosto laborioso e dispendioso in termini di energia.

Pertanto, gli idrocarburi contenuti nel gas naturale sono utilizzati principalmente come materie prime per la produzione di ammoniaca. Al momento lo è gas naturaleè una delle basi dell'industria dell'ammoniaca. Prima di entrare nella colonna di sintesi, il gas attraversa diverse fasi di elaborazione. Il processo inizia con la purificazione della materia prima dallo zolfo mediante un desolforatore.

Segue il cosiddetto processo di reforming, che consiste nel fatto che durante il suo corso gli idrocarburi vengono prima convertiti in metano, quindi si verifica un processo piuttosto complesso di conversione del metano in una miscela di vapore acqueo, monossido di carbonio, anidride carbonica e idrogeno. Allo stesso tempo, la miscela viene anche pulita dall'anidride carbonica, dopodiché l'idrogeno entra nella colonna di sintesi ad alta pressione insieme all'azoto. Pertanto, prima di avviare direttamente la produzione di ammoniaca, la tecnologia prevede la lavorazione preliminare delle materie prime.

Tutti i processi di reforming, così come la sintesi del prodotto finale stesso, avvengono ad alta pressione e ad alta temperatura. Questo è ciò che porta al loro elevato consumo di energia. Allo stesso tempo, questi parametri cambiano in tutte le fasi della produzione.

La colonna stessa è solitamente realizzata in acciaio. Contiene un catalizzatore, la cui composizione può essere diversa. Dopo aver attraversato il ciclo di sintesi, la miscela entra nel frigorifero, dove da essa viene separata l'ammoniaca liquida e i componenti rimasti dopo la reazione vengono nuovamente utilizzati per la produzione. Questa caratteristica del processo tecnologico è dovuta al fatto che la reazione di sintesi dell'ammoniaca è reversibile e durante il processo tecnologico parte del prodotto finale si decompone nei componenti originali.

Pertanto, la produzione di ammoniaca nell'industria, nonostante l'apparente semplicità della reazione che sta alla base del processo, è in realtà un compito tecnologico piuttosto complesso.

La creazione di industrie integrate e lo sviluppo di nuove tecnologie sono di particolare importanza

Come accennato in precedenza, la tecnologia viene costantemente migliorata e la direzione principale delle misure per migliorarla è ridurre l'intensità energetica del processo stesso. E dove è difficile farlo per vari motivi, vengono utilizzati metodi di recupero del calore, che possono anche essere utili. Inoltre, alcuni impianti di ammoniaca utilizzano sottoprodotti per altri processi chimici. Quindi, ad esempio, è possibile combinare la produzione di metanolo e ammoniaca. Questo metodo consiste nel fatto che il metanolo viene sintetizzato dal monossido di carbonio e dall'acqua formata durante il reforming.

Si è detto anche della produzione combinata di ammoniaca e urea. Questa combinazione è possibile, ad esempio, facendo reagire l'anidride carbonica prodotta dal reforming con l'ammoniaca prodotta. Questo metodo, ovviamente, richiede l'installazione di apparecchiature aggiuntive. Tuttavia, consente di aumentare il rendimento utile di una determinata impresa.

Un'altra caratteristica della produzione di ammoniaca nel settore è che la sua ciclicità contribuisce anche all'assenza di sprechi. Inoltre, vengono utilizzati sia l'energia ricevuta che i sottoprodotti. Anche lo zolfo ottenuto dalla purificazione delle materie prime trova applicazione in altre industrie chimiche. Oltre a queste misure, c'è anche una costante ricerca della combinazione ottimale di pressione e temperatura alla quale avviene il processo. Dopotutto, l'output finale del prodotto principale dipende dalla combinazione di questi parametri.

Considerando tutto quanto sopra, possiamo concludere con piena responsabilità che un moderno impianto di ammoniaca è un complesso di strutture piuttosto complesso. Ma un tale complesso si basa sempre su un'installazione sviluppata nel 1909 dallo scienziato tedesco Fritz Haber, che, oltre a questa invenzione, divenne famoso per essere diventato il "padre di armi chimiche". Ironia della sorte, questo scienziato ha ricevuto il Premio Nobel per la Pace. Tuttavia, è ovvio che il valore del suo contributo allo sviluppo della moderna industria chimica è fuori dubbio.

Così, usando l'esempio della produzione industriale di ammoniaca, si può vedere come un processo apparentemente immutato possa essere migliorato nel corso degli anni. Si può anche vedere come un'invenzione possa gettare le basi per lo sviluppo di un'intera industria di produzione (e, per di più, importante) della produzione moderna per molti anni.

Attualmente, gli impianti di ammoniaca si trovano in tutto il mondo. Inoltre, vengono costantemente create nuove imprese. Questo fatto sottolinea ancora una volta l'importanza di questo tipo di produzione chimica. Infatti, in molte regioni del mondo, la disponibilità, ad esempio, di fertilizzanti azotati è diventata una necessità vitale. Si potrebbero citare molti altri esempi, ma il fatto resta. Inoltre, gran parte dei prodotti dell'industria del gas è richiesta nella produzione di ammoniaca, che le consente di svilupparsi costantemente. Questi pochi esempi mostrano chiaramente che il ruolo della produzione di ammoniaca è piuttosto difficile da sopravvalutare. Pertanto, possiamo concludere che l'industria dell'azoto esisterà per molto tempo e che i suoi prodotti avranno sempre una domanda costante.

Quindi, parlando di produzione di ammoniaca, va inteso che si tratta di una produzione molto seria, che ha un enorme impatto sul funzionamento di vari settori, come attività economica e solo la vita delle persone. Ed è del tutto possibile che l'importanza di questo settore aumenterà in futuro.

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