- •Лекция 4 Производство аммиака.
- •Производство аммиака Синтез аммиака из азот-водородной смеси (авс)
- •4.1 Методы связывания атмосферного азота.
- •4.2 Получение аммиака.
- •4.2.1 Технологические свойства аммиака.
- •4.2.2 Сырье для производства аммиака. Синтез аммиака из азотводородной смеси (авс)
- •4.2.2.1 Химическая схема производства аммиака
- •4.2.2.2 Принципиальная схема производства аммиака
- •1. Очистка природного газа от серосодержащих соединений.
- •2. Приготовление авс:
- •4.2.2.3.1 Очистка природного газа от примесей, вызывающих необратимое отравление катализатора.
- •5 Очистка конвертированного газа - Удаление оксидов углерода (IV и II) из газовой смеси
- •Далее газ подвергают тонкой очистке.
- •4.2.2.4 Физико-химические основы синтеза аммиака
- •4.2.2.5 Технологическая схема производства аммиака
- •4.2.2.6.1 Устройство колонны синтез аммиака
- •4.2.2.6.2 Циркуляция газа через колонну синтеза.
- •4.2.2.7 Товарные сорта аммиака.
- •Ферментативная фиксация азота
- •Совершенствование промышленного производства азота
2. Приготовление авс:
Основным методом получения АВС является каталитическая конверсия метана с целью получения водорода.
Сырьём для этого метода служит природный газ, содержащий 90-98% метана.
Парокислородная (парокислородовоздушная) конверсия метана проводится в два этапа.
Первый этап: окисление метана водяным паром, кислородом (либо воздухом) и оксидом углерода (II) Взаимодействие протекает на никельсодержащем катализаторе и может быть представлено следующими процессами:
CH4 + H2O = CO + 3H2 – Q с поглощением тепла
CH4 + 0,5O2 (N2) = CO + 2H2 (N2) + Q с выделением тепла (малым)
CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 – Q с поглощением тепла ????
Процесс называется парокислородной конверсией, если в качестве окислителей природного газа используется водяной пар и кислород, парокислородовоздушной – если в качестве окислителя используют водяной пар, кислород и воздух.
Второй этап: последующее превращение оксида углерода (II) в оксид углерода (IV) (конверсия оксида углерода):
CO + H2O = H2 + CO2 + Q – с выделением тепла
Первый из этапов - эндотермический, второй - экзотермический. Температура будет по-разному влиять на их равновесие: благоприятно - для первой и отрицательно - для второй реакций. Поскольку сначала надо обеспечить наиболее полное превращение метана, то температуру процесса целесообразно повышать. При этом равновесие второй реакции сдвигается влево.
При этом тепло, выделяемое на втором этапе конверсии, используется для проведения первого этапа – пример рационального использования вторичных энергетических ресурсов в химической технологии.
Применение давления существенно снижает полноту конверсии, так как реакция идет с увеличением объема.
И парокислородная, и парокислородовоздушная конверсии нашли применение в промышленной практике. При проведении парокислородной конверсии получают безазотистый конвертированный газ СО2 + Н2, при проведении парокислородной конверсии – конвертированный газ, содержащий азот в таком количестве, которое необходимо для получения стехиометрической азотоводородной смеси для синтеза аммиака, т.е. 75 % водорода и 25 % азота.
Азотводородная смесь, независимо от метода её получения, содержит примеси веществ, которые являются каталитическими ядами, вызывающими как необратимое, так и обратимое отравление катализатора.
Необратимое отравление катализатора вызывают различные соединения серы и фосфора.
Обратимое отравление катализатора вызывают кислород, оксиды углерода, пары воды.
4.2.2.3.1 Очистка природного газа от примесей, вызывающих необратимое отравление катализатора.
Природный газ, содержащий примеси, вызывающие необратимое отравление катализатора, подвергают очистке перед подачей на конверсию. В природном газе содержится до 30 мг/м3 серусодержащих соединений. Очистку газов от серусодержащих соединений производят мокрыми и сухими абсорбционными и адсорбционными методами, т. е. с применением жидких и твёрдых поглотителей.
Допустимое содержание серусодержащих соединений перед конверсией метана 2 мг/м3.