Производство аммиака NH3

Производство аммиака NH3
Сырьѐ: азотоводородная смесь
N2 – из воздуха, в котором 78% азота и 21% кислорода по объему. Метод
разделения азота и кислорода основан на различии температур кипения газов:
Ткип (N2) = -196⁰С
Ткип (О2) = -183⁰С
Н2 – из природного газа (конверсия метана водяным паром СН4 + Н2О → СО + 3Н2),
коксового газа; при электролизе воды.
Условия проведения реакции
N2 + 3H2
2NH3 (реакция обратимая, экзотермическая, каталитическая)
 Температура 450-500⁰C
 Различают три способа производства в зависимости от используемого
давления:
1. Низкого давления (10-15 МПа)
2. Среднего давления (25-30 МПа)
3. Высокого давления (50-100МПа)
Наиболее распространѐнным является второй способ.
 Катализатор – Fe с добавками Al2O3 и K2O
В промышленных условиях использован принцип циркуляции - аммиак удаляют
охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза.
Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода
реакции за счѐт повышения давления.
Основные аппараты для производства аммиака
Принципы производства
 теплообмен
 противоток
 автоматизация процесса
 процесс непрерывный, циркуляционный
Аппарат
Трубопровод
Турбопроцессор
Протекающие процессы
Подается предварительно подготовленная смесь,
состоящая из 3 объемов Н2 и 1 объема N2
Азотоводородная
смесь
сжимается
до
определенного давления, необходимого для
данного процесса
Колонна синтеза
N2 + 3H2
2NH3
В колонне синтеза расположены полки с
катализатором. Процесс синтеза является сильно
экзотермическим. Часть тепла расходуется на
нагревание
поступающей
азотоводородной
смеси. Смесь, выходящая из колонны синтеза,
состоит
из
аммиака
(20-30%)
и
непрореагировавших азота и водорода
Холодильник
Охлаждение смеси. Аммиак легко сжимается и
при высоком давлении превращается в жидкость.
При выходе из холодильника образуется смесь,
состоящая
из
жидкого
аммиака
и
непрореагировавшей азотоводородной смеси
Сепаратор
Аппарат предназначен для отделения жидкого
аммиака от газообразной фазы. Аммиак
собирается в сборник, который расположен в
нижней части сепаратора
Циркуляционный насос
Аппарат
предназначен
для
возвращения
непрореагировавшей смеси с колонну синтеза.
Благодаря
циркуляции
удается
довести
использование азотоводородной смеси до 95%