Producción de amoníaco
La industria del nitrógeno hoy en día es una de las principalesindustrias. El uso de amoníaco se ha extendido a equipos de refrigeración (R717, refrigerante), medicamentos (solución de amoníaco o amoniaco), agricultura (fertilizantes).
Se presta atención principal a la producción de fertilizantes nitrogenados (y, por lo tanto, a sus bases, incluido el amoníaco, cuya demanda ha aumentado en un 20% en las últimas dos décadas).
Pero la producción de amoníaco difiere, en primer lugar, por la alta intensidad energética. Toda la historia de esta producción es la lucha por reducir las energías usadas (mecánica, térmica, eléctrica).
Síntesis de amoníaco revela la fórmula:
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
La reacción es exotérmica, reversible, con disminuciónvolumen Dado que la reacción es exotérmica, una disminución de la temperatura desplazará el equilibrio a la formación de amoniaco, sin embargo, la velocidad de reacción disminuirá significativamente. La producción de amoníaco debe ir a altas temperaturas (la síntesis tiene lugar a 500 grados Celsius). Un aumento en t dará lugar a una reacción inversa. La presión de 15 a 100 MPa permite contrarrestar la influencia de la temperatura (baja presión - de 10 a 15 MPa, presión promedio - de 25 a 30 MPa, alta presión - por encima de 50 MPa). De estos, el promedio es preferible.
El catalizador es hierro esponjoso con aditivos de calcio, silicio, potasio y óxidos de aluminio.
Impurezas nocivas (monóxido de carbono, agua,sulfuro de hidrógeno) afectan negativamente la velocidad de reacción de la reacción, envenenando el catalizador, reduciendo así su actividad y disminuyendo la vida útil. Esto significa que la mezcla de sulfuro de hidrógeno necesariamente debe someterse a una limpieza profunda. Pero incluso después de la purificación, solo una parte de esta mezcla se convierte en amoníaco. Por lo tanto, la fracción restante que no ha reaccionado se envía nuevamente al reactor.
¿Cómo se produce el amoníaco?
La tubería se suministra con una mezcla ya preparada detres partes de hidrógeno y un nitrógeno. Pasa a través del turbocompresor, donde se comprime a la presión indicada anteriormente, y se envía a la columna de síntesis con el catalizador en los estantes incorporados. El proceso, como descubrimos, es altamente exotérmico. La mezcla de nitrógeno nítrico se calienta por la evolución del calor. Alrededor del 25 por ciento de amoníaco y nitrógeno sin reaccionar con hidrógeno emergen de la columna. Toda la composición se alimenta al refrigerador, donde la mezcla se enfría. El amoníaco bajo presión se vuelve líquido. Ahora un separador ingresa al trabajo, cuya tarea es separar el amoníaco en la colección en la parte inferior y la mezcla sin reaccionar, que es devuelta por la bomba de circulación a la columna. Debido a esta circulación, la mezcla de nitrógeno nítrico se usa en un 95 por ciento. El amoníaco líquido a través de la tubería de amoníaco va a un almacén especial.
Todos los dispositivos usados en producción,máxima hermeticidad, lo que elimina las fugas. Solo se usa la energía de las reacciones exotérmicas que tienen lugar dentro. El esquema está cerrado, sin desperdicio. Los costos se reducen a través de un proceso continuo y automatizado.
La producción de amoníaco no puede sino afectarmedio ambiente Las emisiones de gas son inevitables, incluidos el amoníaco, el carbono y los óxidos de nitrógeno y otras impurezas. Se libera calor de baja calidad. El agua se descarta después de lavar los sistemas de refrigeración y el reactor en sí.
Por lo tanto, la producción de amoníaco esincluye la limpieza catalítica con un agente reductor de gas. La reducción de la cantidad de aguas residuales se puede lograr mediante la sustitución de compresores de pistón con turbocompresores. El calor de bajo potencial se puede utilizar al introducir calor de alto potencial. Sin embargo, esto aumentará la contaminación por gases de combustión.
Un esquema de energía y tecnología que involucre un ciclo de ciclo combinado en el que se utilizan tanto productos de calor de vapor como de combustión, aumentará simultáneamente la eficiencia de la producción y reducirá las emisiones.
