Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА.
Рассмотрим процесс синтеза аммиака из простых веществ: водорода и азота. Химизм процесса можно представить с помощью уравнения реакции:
|
N2 + 3H2⇄ 2NH3 + Q |
Реакция является обратимой, экзотермической, идущей с уменьшением объёма. Поскольку эта реакция экзотермическая, то понижение температуры будет смещать равновесие в сторону образования аммиака, но при этом существенно снижается скорость химической реакции. Поэтому синтез проводят при температуре 500-5500С и в присутствии катализатора. А так как катализатор ускоряет прямую и обратную реакцию одинаково, а повышение температуры смещает равновесие в сторону исхордных веществ, эти условия не выгодны для промышленного производства. В соответствии с принципами смещения равновесия для противодействия влиянию повышенной температуры используют давление. Для синтеза аммиака применяют давлнния 15-100 МПа. Различают три способа производства в зависимости от используемого давления:
1. Низкого давления (10-15 МПа);
2. Среднего давления (25-30 МПа);
3. Высокого давления (50-100 МПа).
Наиболее распространённым является второй способ.
В качестве катализатора используют губчатое железо с с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния.
Отрицательно на скорость образования аммиака влияют вредные примеси: вода, сероводород, оксид углерода (II). Они отравляют катализатор, снижая его активность. Поэтому азотводородную смесь тщательно очищают. Однако и при этих условиях только часть смеси превращается в аммиак. Для полного использования исходных веществ непрорегировавшую часть смеси вновь направляют в реактор.
Рассмотрим процессы, протекающие при синтезе, назначение аппаратов.
Схема производства аммиака.
|
№ |
Аппарат |
Назначение аппарата, процессы, протекающие в нём. |
|
1 |
трубопровод |
Подаётся предварительно подготовленная смесь, состоящая из 3 объёмов водорода и 1 объёма азота. |
|
2 |
турбо- |
Азотоводородная смесь сжимается до определённого давления, необходимого для данного процесса. |
|
3 |
колонна синтеза |
Колонна синтеза предназначена для проведения процесса синтеза аммиака. В контактном аппарате расположены полки с катализатором. Процесс синтеза является сильно экзотермическим, протекает с большим выделением тепла, часть которого расходуется на нагревание поступающей азотоводородной смеси. Смесь, выходящая из колонны синтеза, состоит из аммиака (20-30%) и не прорегировавших азота и водорода. |
|
4 |
холодильник |
Предназначен для охлаждения смеси Аммиак легко сжимаем и при высоком давлении превращается в жидкость. При выходе из холодильника образуется смесь, состоящая из жидкого аммиака и непрореагировавшей азотводородной смеси. |
|
5 |
сепаратор |
Предназначен для отделения жидкого аммиака от газообразной фазы. Аммиак собирается в сборник, расположенный в нижней части сепаратора. |
|
6 |
циркуляционный насос |
Предназначен для возвращения не прореагировавшей смеси в контактный аппарат. Благодаря циркуляции удаётся довести использование азотводородной смеси до 95%. |
|
7 |
аммиако- |
Предназначен для транспортировки жидкого аммиака на склад. |