Производство аммиака NH3 Сырьѐ: азотоводородная смесь N2 – из воздуха, в котором 78% азота и 21% кислорода по объему. Метод разделения азота и кислорода основан на различии температур кипения газов: Ткип (N2) = -196⁰С Ткип (О2) = -183⁰С Н2 – из природного газа (конверсия метана водяным паром СН4 + Н2О → СО + 3Н2), коксового газа; при электролизе воды. Условия проведения реакции N2 + 3H2 2NH3 (реакция обратимая, экзотермическая, каталитическая) Температура 450-500⁰C Различают три способа производства в зависимости от используемого давления: 1. Низкого давления (10-15 МПа) 2. Среднего давления (25-30 МПа) 3. Высокого давления (50-100МПа) Наиболее распространѐнным является второй способ. Катализатор – Fe с добавками Al2O3 и K2O В промышленных условиях использован принцип циркуляции - аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счѐт повышения давления. Основные аппараты для производства аммиака Принципы производства теплообмен противоток автоматизация процесса процесс непрерывный, циркуляционный Аппарат Трубопровод Турбопроцессор Протекающие процессы Подается предварительно подготовленная смесь, состоящая из 3 объемов Н2 и 1 объема N2 Азотоводородная смесь сжимается до определенного давления, необходимого для данного процесса Колонна синтеза N2 + 3H2 2NH3 В колонне синтеза расположены полки с катализатором. Процесс синтеза является сильно экзотермическим. Часть тепла расходуется на нагревание поступающей азотоводородной смеси. Смесь, выходящая из колонны синтеза, состоит из аммиака (20-30%) и непрореагировавших азота и водорода Холодильник Охлаждение смеси. Аммиак легко сжимается и при высоком давлении превращается в жидкость. При выходе из холодильника образуется смесь, состоящая из жидкого аммиака и непрореагировавшей азотоводородной смеси Сепаратор Аппарат предназначен для отделения жидкого аммиака от газообразной фазы. Аммиак собирается в сборник, который расположен в нижней части сепаратора Циркуляционный насос Аппарат предназначен для возвращения непрореагировавшей смеси с колонну синтеза. Благодаря циркуляции удается довести использование азотоводородной смеси до 95%