Principalele etape ale producției de amoniac. Principii științifice generale ale producției chimice (folosind exemplul producției industriale de amoniac, acid sulfuric, metanol)

Influența temperaturii, presiunii și catalizatorilor asupra vitezei de reacții și a echilibrelor chimice este utilizată în mod activ în industria chimică în producerea multor produse chimice. În această secțiune, ne vom familiariza cu producția industrială a amoniacului și ne vom opri în detaliu asupra modului în care toți acești factori influențează producția sa. Apoi ne vom familiariza cu producția industrială de acid sulfuric.

PRODUCȚIA INDUSTRIALĂ DE AMONIAC

Există opt plante de amoniac în Marea Britanie. Productivitatea lor combinată depășește 2 milioane de tone pe an. În prezent, aproximativ 5 milioane de tone de amoniac sunt produse anual în întreaga lume. În fig. 7.1 creșterea producției de amoniac este comparată cu creșterea populației mondiale. De ce este necesar să se producă așa ceva număr mare amoniac?

Orez. 7.1. Populația mondială în creștere și producția globală de amoniac.

Tabelul 7.2. Aplicații ale amoniacului și ale produselor conexe

Este necesar în principal pentru producerea de îngrășăminte care conțin azot. producția de îngrășăminte consumă aproximativ 80% din tot amoniacul produs] Împreună cu îngrășămintele care conțin azot, se adaugă în sol într-o formă solubilă, de care au nevoie majoritatea plantelor. Restul de 20% din amoniacul produs este folosit pentru a produce polimeri, explozivi și alte produse! Diferitele utilizări ale amoniacului sunt enumerate în tabel. 7.2.

Producția de amoniac

Primul proces industrial folosit pentru producerea amoniacului a fost procesul cu cianamidă. Prin încălzirea varului și carbonului, s-a obținut carbohidratul de calciu. Apoi carbura de calciu a fost încălzită în atmosferă de azot și s-a obținut cianamidă de calciu. Amoniacul a fost obținut prin hidroliza cianamidei de calciu:

Acest proces a necesitat multă energie și a fost neeconomic.

În 1911, F. Haber a descoperit că amoniacul poate fi sintetizat direct din azot și hidrogen folosind un catalizator de fier. Prima instalație de producere a amoniacului care a folosit această metodă a folosit hidrogen, care a fost obținut prin electroliză. Ulterior, hidrogenul a fost produs din apă prin reducere cu cocs. Această metodă de producere a hidrogenului este mult mai economică.

Fritz Haber (1868 1934)

În 1908, chimistul german Haber a descoperit că amoniacul poate fi produs din hidrogen și azot atmosferic folosind un catalizator de fier. Acest proces necesită presiune mare și temperatură moderat ridicată. Descoperirea lui Haber a permis Germaniei să continue să producă explozibili în timpul Primului Război Mondial. În acest moment, blocada Antantei a împiedicat importul în Germania a zăcămintelor naturale de nitrat de potasiu (salpetru chilian), care fuseseră folosite anterior ca materie primă pentru producerea de explozivi.

La un an după ce Haber a dezvoltat procesul de sinteză a amoniacului, a creat un electrod de sticlă pentru măsurarea pH-ului (proprietățile acido-bazice) ale soluțiilor (vezi capitolul 10).

Haber a primit Premiul Nobel pentru Chimie în 1918. După venirea lui Hitler la putere, Haber a fost forțat să emigreze din Germania în 1933.

(Producția de acid azotic și nitrați din amoniac este descrisă în secțiunea 1)

Procesul modern de producere a amoniacului

Procesul modern de producere a amoniacului se bazează pe sinteza acestuia din azot și hidrogen la temperaturi de 380-450°C și o presiune de 250 atm folosind un catalizator de fier:

Azotul se obține din aer. Hidrogenul este produs prin reducerea apei (aburului) cu metan din gaz natural sau nafta. Nafta (nafta) este un amestec lichid de hidrocarburi alifatice obtinut din rafinarea petrolului brut (vezi capitolul 18).

Funcționarea unei fabrici moderne de amoniac este foarte complexă. În fig. Figura 7.2 prezintă o diagramă simplificată a funcționării unei instalații de amoniac care funcționează pe gaze naturale. Această schemă de acțiune include opt etape.

etapa 1. Eliminarea sulfului din gazele naturale. Acest lucru este necesar deoarece sulful este o otravă catalitică (vezi Secțiunea 9.2).

a 2-a etapă. Producția de hidrogen prin reducerea aburului la 750°C și o presiune de 30 atm folosind un catalizator de nichel:

a 3-a etapă. Admisia de aer și arderea unei părți din hidrogen în oxigenul aerului introdus:

Rezultatul este un amestec de vapori de apă, monoxid de carbon și azot. Vaporii de apă se reduc pentru a forma hidrogen, ca în etapa a 2-a.

etapa a 4-a. Oxidarea monoxidului de carbon format în etapele 2 și 3 la dioxid de carbon prin următoarea reacție de „deplasare”:

Acest proces se realizează în două „reactoare de forfecare”. Prima dintre ele folosește un catalizator de oxid de fier și procesul se desfășoară la o temperatură de aproximativ 400°C. Al doilea folosește un catalizator de cupru și procesul se realizează la o temperatură de 220°C.

Orez. 7.2. Etapele procesului industrial de producere a amoniacului.

etapa a 5-a. Leşierea dioxidului de carbon din amestec de gaze folosind o soluție alcalină tamponată de carbonat de potasiu sau o soluție de amină, cum ar fi etanolamina. Dioxidul de carbon este în cele din urmă lichefiat și folosit pentru a produce uree sau eliberat în atmosferă.

a 6-a etapă. După a 4-a etapă, în amestecul gazos rămâne aproximativ 0,3% monoxid de carbon. Deoarece poate otrăvi catalizatorul de fier în timpul sintezei amoniacului (etapa 8), monoxidul de carbon este îndepărtat prin conversia hidrogenului în metan pe un catalizator de nichel la 325°C.

etapa a 7-a. Amestecul gazos, care conține acum aproximativ 74% hidrogen și 25% azot, este comprimat; în același timp, presiunea acestuia crește de la 25-30 atm la 200 atm. Deoarece aceasta crește temperatura amestecului, acesta este răcit imediat după comprimare.

etapa a 8-a. Gazul din compresor intră acum în „ciclul de sinteză a amoniacului”. Diagrama prezentată în Fig. 7.2 oferă o vedere simplificată a acestei etape. Mai întâi, amestecul de gaz intră într-un convertor catalitic, care folosește un catalizator de fier și menține o temperatură de 380-450°C. Amestecul de gaze care iese din acest convertor nu conține mai mult de 15% amoniac. Amoniacul este apoi lichefiat și trimis într-un buncăr de primire, iar gazele nereacționate sunt returnate la convertor.

Selectarea condițiilor optime pentru procesul de sinteză a amoniacului

Pentru ca procesul de sinteză a amoniacului să fie cât mai eficient și economic posibil, este necesar să se selecteze cu atenție condițiile de implementare a acestuia. Cei mai importanți indicatori care sunt luați în considerare sunt: 1) puterea, 2) viteza și 3) intensitatea energetică a procesului. Să ne întoarcem la a 8-a etapă a procesului, adică direct la sinteza amoniacului și să examinăm influența presiunii, temperaturii și catalizatorilor asupra eficienței acestui proces.

Efectul presiunii. După cum sa menționat mai sus, producția de amoniac poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:

Constanta de echilibru a acestei reacții este dată de

Dacă exprimăm presiunile parțiale ale gazelor incluse în această expresie în termenii fracțiilor lor molare și a presiunii totale P din sistem, obținem următoarea expresie:

Această expresie poate fi simplificată dându-i forma

La o anumită temperatură, valoarea trebuie să rămână constantă. Dacă presiunea totală P în sistem crește, termenul din expresia de mai sus trebuie să scadă. Rezultă că, deoarece cantitatea trebuie să rămână constantă, raportul trebuie să crească. Astfel, o creștere a presiunii totale ar trebui să conducă la o creștere și o scădere. Prin urmare, o creștere a presiunii favorizează reacția directă, adică o creștere a randamentului de amoniac.

Efectul temperaturii și al catalizatorilor. Sinteza amoniacului este un proces exotermic (vezi Tabelul 7.1, a). Prin urmare, o creștere a temperaturii ar trebui să favorizeze reacția inversă (vezi secțiunea anterioară). Aceasta înseamnă că scăderea temperaturii ar trebui să crească randamentul reacției de sinteză a amoniacului (Fig. 7.3). Din păcate, însă, la temperaturi scăzute, viteza acestei reacții și, prin urmare, viteza producției de amoniac, încetinește foarte mult. Cu alte cuvinte, la temperaturi scăzute procesul ar trebui să aibă o productivitate scăzută și, prin urmare, o eficiență scăzută. Pentru a obține o performanță optimă, trebuie să alegeți un compromis între două opțiuni extreme:

1) randament mare și viteză scăzută de reacție (la temperaturi scăzute) și

2) randament scăzut și viteză mare de reacție (cu temperaturi ridicate).

Orez. 7.3. Efectul temperaturii și presiunii asupra randamentului de amoniac în procesul Haber (termenul „randament relativ” este explicat în Secțiunea 4.2).

Desigur, viteza de reacție este crescută prin utilizarea unui catalizator. Astfel, catalizatorul permite ca procesul să fie efectuat mai eficient la temperaturi scăzute. Eficiența catalizatorului de fier utilizat pentru sinteza amoniacului crește dacă i se adaugă așa-numiții promotori. Oxizii de potasiu și aluminiu sunt utilizați pentru a promova eficiența catalizatorului de fier.

O analiză atentă a economiei procesului de sinteză a amoniacului arată că pentru a obține un randament și productivitate optime, temperatura trebuie menținută la aproximativ 400°C și presiunea la 250 atm.

Bilanțul energetic

O plantă tipică de amoniac produce aproximativ 1000 de tone de amoniac în fiecare zi. Totodata, necesarul de abur de apa este de 6000 tone/zi pentru a actiona turbinele cu abur care actioneaza compresoarele. Din fericire, procesele chimice implicate în producerea amoniacului sunt exoterme. Toată energia care este eliberată pe stadii incipiente proces de producere a amoniacului, utilizat pentru a produce abur puternic comprimat. Energia care este eliberată direct în timpul sintezei propriu-zise a amoniacului (etapa a 8-a) este utilizată pentru a menține temperatura convertizorului catalitic la 400°C. Eficiența termică globală a instalației de amoniac este de aproximativ 60%. Cu alte cuvinte, aproximativ 40% din energia consumată furnizată de gazul natural este pierdere termică.

Caracteristicile proiectării unei plante de amoniac

Proiectarea unei fabrici moderne de amoniac, personalul și funcționarea acesteia necesită participarea specialiștilor calificați și utilizarea unor echipamente de inginerie sofisticate. De exemplu, compresoarele utilizate în etapa 3 a procesului pentru comprimarea aerului și în etapa 7 pentru comprimarea gazului de sinteză (un amestec de azot și hidrogen) trebuie să fie proiectate să reziste la presiuni foarte mari – în unele cazuri până la 350 atm. Aceste compresoare sunt antrenate de turbine cu abur, în care aburul este furnizat la o presiune de 100 atm și la temperaturi peste 400°C. Astfel de turbine se rotesc cu viteze care ating câteva mii de rotații pe minut.

Reactoarele în care se realizează sinteza amoniacului trebuie, de asemenea, să îndeplinească cerințe foarte ridicate. La presiuni și temperaturi ridicate la care funcționează aceste reactoare, hidrogenul poate ataca oțelul, difuzându-se în metal. Ca rezultat, hidrogenul reacționează cu carbonul conținut în oțel pentru a forma metan. Acest lucru provoacă gropi în metal și face ca oțelul să fie casant. Pentru a preveni acest lucru, reactoarele sunt construite din aliaje speciale care conțin crom, molibden și nichel.

Amplasarea fabricii de amoniac este, de asemenea, de mare importanță economică. În mod ideal, o astfel de centrală ar trebui să fie amplasată aproape de 1) surse de energie;

2) surse de apă care pot fi utilizate în cantitati mari;

3) căi de transport: autostrăzi, căi ferate, râuri sau mări.

Patru fabrici de amoniac din Regatul Unit sunt situate lângă Billingham, pe râu. Tay (în Scoția). Acest sit a fost ales la un moment dat datorită apropierii sale de zăcămintele de cărbune din Durham. S-a dovedit convenabil chiar și astăzi datorită apropierii sale de zăcămintele de petrol și gaze de pe platforma continentală a Mării Nordului.

Azotul și hidrogenul formează mai mulți compuși, dintre care cel mai important este amoniacul NH 3 . Legătura dintre atomii de hidrogen și azot din molecula de amoniac este covalentă, iar stările de oxidare sunt distribuite după cum urmează: (N -3 H + 3) 0.

Conform propriilor lor proprietăți fizice Amoniacul este un gaz incolor cu un miros înțepător. Este mai ușor decât aerul și se dizolvă în apă mai bine decât alte gaze. Astfel, 1,2 mii de volume de amoniac se pot dizolva într-un volum de apă.

Când este răcit, însoțit de o creștere a presiunii, amoniacul se transformă ușor într-un lichid incolor. Reacția inversă a tranziției amoniacului lichid la vapori este endotermă și este absorbită multă căldură. Punctul de fierbere al amoniacului este de 34 ° C.

Producția de amoniac în industrie

În producție, amoniacul este produs prin sintetizarea acestuia din azot și hidrogen:

N 2 + 3H 2 ⇄ 2NH 3 + Q,

unde (+Q) înseamnă că reacția are loc cu eliberarea de căldură, adică. este exotermă.

Datorită faptului că această reacție este însoțită de eliberarea de căldură, necesită:

încălzire ușoară (400 – 500 o C);
presiune mare (200 – 1000 at);
prezența catalizatorilor (Pt sau Fe sub formă metalică, cu adaos de Al 2 O 3 și K 2 O).

Toate acestea ajută la deplasarea echilibrului chimic al acestei reacții către formarea produselor sale.

A doua metodă industrială de producere a amoniacului este cocsificarea cărbunelui, deoarece acesta conține 2% azot. Aici, amoniacul se formează ca produs secundar al distilării uscate.

Metode de laborator pentru producerea amoniacului

Într-un cadru de laborator, amoniacul poate fi obținut în două moduri:

încălzind uşor un amestec de clorură de amoniu şi var stins:
2NH4CI + Ca(OH)2 → CaCI2 + 2NH3 + 2H20;
încălzirea clorurii de amoniu uscată cu o soluție concentrată de alcali caustici:
NH4CI + KOH → NH3 + KCI + H2O.

Amoniac- un gaz ușor, incolor, cu miros neplăcut, înțepător. Este foarte important pentru industria chimică, deoarece conține un atom de azot și trei atomi de hidrogen. Amoniacul este utilizat în principal pentru producerea de îngrășăminte care conțin azot, sulfat de amoniu și uree, pentru producerea de explozivi, polimeri și alte produse, amoniacul este, de asemenea, utilizat în medicină.

Producția de amoniac în industrie nu este un proces simplu, laborios și costisitor bazat pe sinteza sa din hidrogen și azot folosind un catalizator, la temperatură ridicată și sub presiune. Oxid activat Fierul burete de potasiu și aluminiu este folosit ca catalizator. Instalațiile industriale pentru sinteza amoniacului se bazează pe circulația gazelor. Arata astfel: amestecul de gaze reactionat, care contine amoniac, este racit si are loc condensarea si separarea amoniacului, iar azotul si hidrogenul, care nu au reactionat, sunt amestecate cu o noua portie de gaze si din nou furnizate catalizatorului.

Să luăm în considerare mai detaliat acest proces de sinteză industrială a amoniacului, care are loc în mai multe etape. În prima etapă, sulful este îndepărtat din gazul natural folosind dispozitiv tehnic desulfurizant. În a doua etapă, procesul de conversie a metanului se efectuează la o temperatură de 800 de grade Celsius pe un catalizator de nichel: format după aceasta reacția cu hidrogen este adecvată Pentru sinteza amoniacului, aerul care conține azot este furnizat în reactor. În această etapă arderea parțială a carbonului are loc și după interacțiunea acestuia cu oxigenul, care este conținut și în aer: 2 H2O + O2->H2O (abur).

Rezultatul acestei etape producția este de a obține un amestec de vapori de apă și oxizi de carbon (secundar) și azot. A treia etapă are loc în două procese. Așa-numitul proces „schift” are loc în două reactoare „shift”. În primul, se folosește un catalizator Fe3O4 și reacția are loc la temperaturi ridicate, cca 400 de grade Celsius. Al doilea reactor folosește un catalizator de cupru mai productiv și funcționează la o temperatură mai scăzută. A patra etapă include purificarea amestecului de gaz de monoxid de carbon (IV).

Această curățare se realizează prin spălarea amestecului de gaz cu o soluție alcalină, care absoarbe oxidul. Reacția 2 H2O + O2H2O (abur) este reversibilă și după a treia etapă rămâne aproximativ 0,5% monoxid de carbon în amestecul de gaze. Această cantitate este suficientă pentru a distruge catalizatorul de fier. La a patra etapă, monoxidul de carbon (II) este eliminat prin transformarea hidrogenului în metan pe un catalizator de nichel la temperaturi de 400 de grade Celsius: CO + 3H2 -> CH4 + H2O

Amestecul de gaze, care conține aproximativ? 74,5% hidrogen și 25,5% azot sunt supuse compresiei. Comprimarea duce la o creștere rapidă a temperaturii amestecului. După comprimare, amestecul este răcit la 350 de grade Celsius. Acest proces este descris cu reacția: N2 + 3H2 - 2NH3 ^ + 45,9 kJ. (procesul Gerber)

Articole înrudite:

	Gipsul de construcție, care constă din roci dense de gips, este produs folosind trei operațiuni principale. Mai întâi, piatra de gips este zdrobită, apoi materiile prime rezultate sunt măcinate și...
	Deșeurile chimice este denumirea dată deșeurilor din industria chimică, care conțin substanțe nocive care reprezintă o amenințare pentru oameni datorită efectelor toxice asupra organismului. Industria chimică este o ramură a industriei care se ocupă de...

Amoniac (nitrură de hidrogen, formula NH 3) în condiții normale este un gaz incolor cu un miros caracteristic înțepător. Este unul dintre cele mai importante produse ale industriei chimice. Este anuală producția mondială ajunge la 150 de milioane de tone. Este folosit în principal pentru producerea de îngrășăminte cu azot (nitrat și sulfat de amoniu, uree), explozivi și polimeri, acid azotic, sodă (folosind metoda amoniacului) și alte produse din industria chimică. Amoniacul lichid este folosit ca solvent.

In tehnologia frigorifice este folosit ca agent frigorific (R717).

În medicină, o soluție de amoniac 10%, numită mai des amoniac, este utilizat în cazuri de leșin (pentru a stimula respirația), pentru a stimula vărsăturile și, de asemenea, extern - pentru nevralgie, miozită, mușcături de insecte și pentru tratarea mâinilor chirurgului. Dacă este utilizat incorect, poate provoca arsuri la esofag și stomac (dacă se ia o soluție nediluată) și oprirea reflexă a respirației (dacă este inhalată în concentrații mari).

Tehnologia de producere a amoniacului + video cum se obține

Ca parte a acestei direcții, astăzi multe companii au început să dezvolte și să proiecteze următoarele tehnologii:

Transformarea excesului de amoniac în producția de metanol.
Dezvoltarea producției pe baza tehnologii moderne pentru inlocuirea unitatilor active.
Crearea de producție integrată și modernizare.

Pentru a produce o tonă de amoniac în Rusia, se consumă în medie 1200 nm³ de gaz natural, în Europa - 900 nm³. Belarusul „Grodno Azot” consumă 1200 nm³, după modernizare consumul este de așteptat să scadă la 876 nm³. Producătorii ucraineni consumă de la 750 nm³ la 1170 nm³. Tehnologia UHDE susține un consum de 6,7 - 7,4 Gcal de resurse energetice pe tonă.

Metoda industrială de producere a amoniacului se bazează pe interacțiunea directă a hidrogenului și azotului:

N 2 + 3H 2 ⇄ 2NH 3 + + 91,84 kJ

Acesta este așa-numitul proces Haber (un fizician german care a dezvoltat bazele fizico-chimice ale metodei). Reacția are loc cu degajarea de căldură și scăderea volumului. Prin urmare, pe baza principiului lui Le Chatelier, reacția ar trebui să fie efectuată la cele mai scăzute temperaturi posibile și la presiuni ridicate - atunci echilibrul va fi deplasat spre dreapta. Cu toate acestea, viteza de reacție la temperaturi scăzute este neglijabilă, iar la temperaturi ridicate viteza reacției inverse crește. Efectuarea reacției la presiuni foarte mari necesită crearea unor echipamente speciale care să reziste la presiune ridicată și, prin urmare, investiții mari de capital. În plus, echilibrul reacției, chiar și la 700°C, este stabilit prea lent pentru utilizarea sa practică. Randamentul de amoniac (în procente în volum) în procesul Haber la temperaturi diferite iar presiunea are următoarele valori:

Utilizarea unui catalizator (fier poros cu impurități Al2O3 și K2O) a făcut posibilă accelerarea atingerii unei stări de echilibru. Interesant, la căutarea unui catalizator pentru acest rol, au fost încercate peste 20 de mii de substanțe diferite.

Luând în considerare toți factorii de mai sus, procesul de producție se desfășoară în următoarele condiții:

temperatura 500 °C;
presiune 350 atmosfere;
catalizator.

Randamentul de amoniac în astfel de condiții este de aproximativ 30%. În condiții industriale, se utilizează principiul circulației - amoniacul este îndepărtat prin răcire, iar azotul și hidrogenul nereacționat sunt returnate în coloana de sinteză. Acest lucru se dovedește a fi mai economic decât obținerea unui randament de reacție mai mare prin creșterea presiunii. Pentru a-l obține în laborator, se folosește acțiunea alcalinelor puternice asupra sărurilor de amoniu:

NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCI + H2O

De obicei, amoniacul se obține într-o metodă de laborator prin încălzirea blândă a unui amestec de clorură de amoniu și var stins.

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

Pentru a usca amoniacul, acesta este trecut printr-un amestec de var și sodă caustică. Foarte uscat poate fi obținut prin dizolvarea sodiului metalic în el și ulterior distilându-l. Acest lucru se face cel mai bine într-un sistem realizat din metal sub vid. Sistemul trebuie să reziste la presiune mare (la temperatura camerei, presiunea vaporilor saturați este de aproximativ 10 atmosfere). În producția industrială, coloanele de absorbție sunt de obicei folosite pentru uscare.

Video cum se face:

Producția de amoniac nu trebuie ignorată progres tehnic. Aceasta se referă în principal la economisirea energiei. În timpul dezvoltării tehnologiilor moderne mare valoare este dat software, necesar pentru modelarea proceselor chimice și tehnologice.

Producția de azot joacă un rol vital în industria chimică modernă. Este de remarcat faptul că compușii de azot sunt utilizați atât în producția de substanțe organice, cât și anorganice. O problemă specială în industria azotului este producția de amoniac. Cu „participarea” acestei componente cele mai valoroase se produc îngrășăminte, acid azotic, explozivi, agenți frigorifici și multe altele. Cu toată utilitatea sa, amoniacul este o otravă destul de puternică, în ciuda faptului că este folosit în medicină sub formă de amoniac.

Amoniacul însuși ca substanță a fost descoperit pentru prima dată la sfârșitul secolului al XVIII-lea. A fost descrisă ca o substanță separată de englezul Joseph Priestley. 11 ani mai târziu, francezul Claude Louis Berthollet a fost studiat compozitia chimica a acestei substante. Nevoia de a obține amoniac în cantități industriale a devenit acută la sfârșitul secolului al XIX-lea, când zăcămintele de salpetru chilian, din care se obțin în principal compușii de azot, au început să se epuizeze. Este „aerul alcalin” care a devenit cea mai promițătoare componentă pentru producția de diverse compuși chimici, care a avut un impact uriaș asupra diferitelor aspecte ale vieții umane: de la treburile militare până la agricultură.

Dar această problemă a fost rezolvată abia la începutul secolului al XX-lea, când a apărut o metodă de producere a amoniacului prin sinteză directă din azot și hidrogen. Astfel, de la apariția problemei până la soluționarea ei, a trecut o perioadă destul de lungă, timp în care s-au făcut mai multe descoperiri care au făcut posibilă „realizarea unui basm”.

Caracteristicile și etapele procesului de producție

Procesul de producere a amoniacului se caracterizează printr-o intensitate energetică ridicată, care este principalul său dezavantaj. De aceea se realizează constant dezvoltări științifice pentru a rezolva problemele de economisire a energiei. În special, sunt dezvoltate metode pentru utilizarea energiei eliberate, precum și pentru combinarea, de exemplu, a producției de amoniac și uree. Toate acestea ajută la reducerea costurilor operațiunilor întreprinderii și la creșterea producției utile.

Producerea amoniacului se bazează pe principiul circulației, conform căruia procesul decurge continuu, resturile componentelor inițiale fiind separate de produsul final și reutilizate, continuitate: procesul de sinteză are loc fără oprire, principiul căldurii. schimb, precum și principiul ciclicității. După cum puteți vedea, toate aceste principii sunt strâns legate între ele.

Se schema tehnologica Producția de amoniac depinde în primul rând de materiile prime din care se obține produsul final. Cert este că, spre deosebire de azot, care se găsește în cantități mari în aer, hidrogenul înăuntru formă pură Practic, nu este prezent în natură, iar izolarea lui de apă este un proces destul de intensiv în muncă și consumator de energie.

Prin urmare, hidrocarburile conținute de gazele naturale sunt utilizate în principal ca materii prime pentru producerea amoniacului. În prezent este gaz natural este unul dintre bazele industriei amoniacului. Înainte de a intra în coloana de sinteză, gazul trece prin mai multe etape de procesare. Procesul începe cu purificarea materiei prime din sulf folosind un desulfurizant.

Urmează așa-numitul proces de reformare, care constă în faptul că în cursul său hidrocarburile sunt mai întâi transformate în metan, apoi are loc un proces destul de complex de transformare a metanului într-un amestec de vapori de apă, monoxid de carbon, dioxid de carbon și hidrogen. În același timp, amestecul este purificat și din dioxid de carbon, după care hidrogenul intră în coloana de sinteză sub presiune ridicată împreună cu azotul. Astfel, înainte de a începe producția directă de amoniac, tehnologia presupune preprocesarea materiilor prime.

Toate procesele de reformare, precum și sinteza produsului final în sine, au loc la presiune ridicată și temperatură ridicată. Acesta este ceea ce duce la consumul lor ridicat de energie. În acest caz, acești parametri se modifică în toate etapele producției.

Coloana în sine este de obicei realizată din oțel. Conține un catalizator, a cărui compoziție poate varia. După finalizarea ciclului de sinteză, amestecul intră în frigider, unde amoniacul în formă lichidă este separat de acesta, iar componentele rămase după reacție sunt din nou utilizate pentru producție. Această caracteristică proces tehnologic este cauzată de faptul că reacția de sinteză a amoniacului este reversibilă și în timpul procesului tehnologic o parte din produsul final se descompune în componentele sale originale.

Astfel, producția de amoniac în industrie, în ciuda aparentei simplități a reacției care stă la baza procesului, este de fapt o sarcină tehnologică destul de complexă.

Crearea producției integrate și dezvoltarea de noi tehnologii sunt de o importanță deosebită

După cum am menționat mai sus, tehnologia este în mod constant îmbunătățită și direcția principală a măsurilor de îmbunătățire a acesteia este reducerea intensității energetice a procesului în sine. Și acolo unde acest lucru este dificil de făcut din diverse motive, se folosesc metode de recuperare a căldurii, care pot fi, de asemenea, benefice. În plus, unele fabrici de amoniac folosesc produse secundare pentru alte produse chimice. În acest fel, de exemplu, producția de metanol și amoniac poate fi combinată. Această metodă constă în sintetizarea metanolului din monoxid de carbon și apă formată în timpul reformării.

S-a spus deja și despre producția combinată de amoniac și uree. Această combinație este posibilă, de exemplu, prin reacția dioxidului de carbon obținut în timpul reformării cu amoniacul rezultat. Această metodă, desigur, necesită instalarea de echipamente suplimentare. Cu toate acestea, vă permite să creșteți producția utilă a unei anumite întreprinderi.

O altă caracteristică a producției de amoniac în industrie este că natura sa ciclică contribuie și la producția fără deșeuri. Mai mult, se utilizează atât energia obținută, cât și produsele secundare. Chiar și sulful obținut în timpul epurării materiilor prime este folosit în alte industrii chimice. Pe lângă măsurile enumerate, există și o căutare constantă a combinației optime de presiune și temperatură la care are loc procesul. La urma urmei, randamentul final al produsului principal depinde de combinația acestor parametri.

Având în vedere toate cele de mai sus, putem concluziona cu toată responsabilitatea că o fabrică modernă de producție de amoniac este un complex de structuri destul de complex. Dar în centrul unui astfel de complex se află întotdeauna o instalație dezvoltată în 1909 de omul de știință german Fritz Haber, care, pe lângă această invenție, a devenit faimos pentru că a devenit „părintele”. arme chimice" În mod ironic, acest om de știință a primit Premiul Nobel pentru Pace. Cu toate acestea, este clar că valoarea contribuției sale la dezvoltarea industriei chimice moderne este fără îndoială.

Astfel, folosind exemplul producției industriale de amoniac, se poate vedea cum un proces aparent neschimbabil poate fi îmbunătățit de-a lungul anilor. De asemenea, puteți urmări cum o invenție poate pune bazele dezvoltării unei întregi ramuri de producție (și una importantă) a producției moderne de mulți ani.

În prezent, fabricile de producție de amoniac sunt situate în întreaga lume. În plus, se construiesc în mod constant noi întreprinderi. Acest fapt subliniază încă o dată importanța acestui tip de producție chimică. Într-adevăr, în multe regiuni ale globului, disponibilitatea, de exemplu, a îngrășămintelor cu azot a devenit o necesitate vitală. Se pot da multe alte exemple, dar faptul rămâne un fapt. În plus, o mare parte din produsele industriei miniere de gaze sunt solicitate în special în producția de amoniac, ceea ce îi permite să se dezvolte în mod durabil. Aceste câteva exemple arată clar că rolul producției de amoniac este destul de greu de supraestimat. Prin urmare, putem concluziona că industria azotului va exista pentru o lungă perioadă de timp, iar produsele sale vor avea întotdeauna o cerere constantă.

Astfel, vorbind despre producția de amoniac, trebuie să se înțeleagă că vorbim de o producție foarte serioasă, care are un impact enorm asupra funcționării diverselor domenii, precum activitate economică, și doar viețile oamenilor. Și este foarte posibil ca importanța acestei industrii să crească în viitor.