6830719224

1. przemysł azotowy — synteza amoniaku

I synteza przemysłowa amoniaku: 1913 r w Oppau w Niemczech (Chaber- Bosch)

Reakcja syntezy amoniaku z pierwiastków (AH = -46 kJ/mol)

^!/2 N2 + 3/2 H2 = NH3

Niska temperatura i wysokie ciśnienie sprzyjają przebiegowi reakcja w kierunku tworzenia amoniaku.

Ze względu na ciśnienie instalacje dzielimy na:

-    niskociśnieniowe 10- 20 MPa

-    średniociśnieniowe 20- 45 MPa

-    wysokociśnieniowe 60- 100 MPa

Reakcje syntezy amoniaku przebiegają w obecności katalizatora. Katalizator: Żelazo (redukcja tlenków żelaza w stosunku 1:1, 1 Fe²⁴ do 1 Fe³⁺), zawierające promotory zwiększające ich aktywność i trwałość (AI2O3, K2O, CaO). Zawartości tlenków to 3- 7. Katalizator może pracować w temp. 380- 550 °C. Dodatek tlenku magnezu pozwala na pracę katalizatora do 600 °C.

Katalizator jest wrażliwy na „zatrucia” (zanieczyszczenia): O2, H2O, CO, CO2

Mechanizm procesu: chemisorpcja na powierzchni katalizatora:

N2 + 2Fe = 2Fe-N_ads H2 + 2Fe = 2Fe-

Nadg Hads ” NHads NH^ds Hads ” NH2ads NH2ads + HaJs = NH^

NH3ads ⁼ NHikJesotp

Wodór może pochodzić z następujących źródeł:

-    zgazowanie paliw stałych

-    zgazowanie paliw ciekłych

-    konwersja paliw gazowych (gaz ziemny)

-    elektroliza wody

Azot do syntezy pochodzi z powietrza atmosferycznego przez oddzielenie tlenu:

-    na drodze fizycznej (skroplenie, rektyfikacja powietrza)

-    na drodze chemicznej (związanie tlenu w procesie wytwarzania gazu do syntezy)

Węzeł syntezy amoniaku.

Cechą charakterystyczną instalacji do syntezy amoniaku jest stosowanie cyrkulacji nieprzereagowanej mieszaniny azotowo- wodorowej, która nie uległa przemianie na amoniak, wydzielenie amoniaku przez wykroplenie i stosowanie wysokich ciśnień.

Świeżą mieszaninę azotowo- wodorową do obiegu syntezy amoniaku podaje się przed skraplaczem amoniaku w celu usunięcia resztek CO2 i pary wodnej.

Stężenie gazów obojętnych (CH4, Ar) utrzymuje się na stałym poziomie przez ciągłe lub periodyczne odpuszczanie części gazów resztkowych (purge gas).

Chłodzenie gazu po reakcji do niskich temperatur może być realizowane przez odparowanie części wykroplonego amoniaku lub przez chłodzenie ciekłym amoniakiem z odrębnego obiegu chłodniczego.

Aparatura do syntezy NH3