17 производство аммиака

Производство аммиака. Химическая и функциональная схема. ФХ основы процесса получения азото-водородной смеси, синтеза аммиака, очистки азото-водородной смеси. Решение концепции минимизации отходов, эффективного использования энергоресурсов, полного использования сырья.

Химическая и функциональная схема производства аммиака

Все реакции каталитические

Очистка от серы необходима для того, чтобы сера не отравляла катализатор. Сначала сырьё взаимодействует с водородом, а выделившийся H₂S поглощается:

Конверсия метана

Конверсия проходит в 2 ступени, при 4-кратном избытке водяного пара, и Т до 1100К. Подогрев осуществляется за счёт сжигания природного газа.

Полное использование ресурсов: тепло реакции используется в турбине.

Конверсия СО

Катализаторы железохромовый и медьсодержащий, активны при 600-700К, 480-530К, соответственно.

Очистка от СО₂ (минимизация отходов и полное использование ресурсов за счёт регенерации МЭА)

Диоксид углерода абсорбируют раствором МЭА (моноэтаноламин)

Реакция обратимая, экзотермическая.

Очистка проходит в 2 ступени: абсорбция и десорбция.

Абсорбция: в тарельчатый или насадочный г-ж реактор противотоком подают газ и жидкость, на первой стадии происходит абсорбция основного количества газа, на второй стадии – доабсорбция. Т<330К

Десорбция: проходит при Т=390К, смесь подогревают и подводят к десорберу. Газ отводится сверху, продукт – снизу.

Далее смесь снова подогревают и очищают от СО и оставшегося СО₂

Синтез аммиака

Проводят при понижении Т и повышении Р, катализатор – пористое железо с добавками Al, K, Ca при 650-830К и давлении 30-32 МПА. Реакцию синтеза проводят дважды, чтобы добиться большей степени конверсии. Реактор трубчатый с охлаждением или многослойным с промежуточным отводом тепла.

Получение азото-водородной смеси: (полное использование сырья)

Для достижения полного превращения необходимо подавать смесь в соотношении (N:O) 3:1. Это разбавление инертом сдвигает равновесие вправо. Отделение азота от кислорода проводится в шахтном конверторе при Т=1230-1280К, Р=3,3 (из-за гидравлического сопротивления). Теплота утилизируется в КУ.