ВУЗ:
Составители:
Число контролируемых и регулируемых параметров должно быть минимально необходимым, поскольку оби-
лие точек контроля и регулирования связано с большими затратами на приобретение приборов, их монтаж
и обслуживание, а также обработку результатов измерений.
6. Производство аммиака и азотной кислоты
6.1. ПРОИЗВОДСТВО АММИАКА
6.1.1. Общие сведения
Аммиак (NH
3
) является важнейшим химическим продуктом, так как он служит исходным сырьем для по-
лучения самых разнообразных азотсодержащих соединений. Источников связанного азота имеющих промыш-
ленное значение, в природе очень мало.
Наиболее крупными потребителями связанного азота (а следовательно, и аммиака) является промышлен-
ность минеральных удобрений, азотной кислоты, промежуточных продуктов и красителей, взрывчатых и горю-
чих веществ, химических волокон, пластических масс.
Аммиак представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом. При охлаждении до –33 °С он
сжижается, а при –78 °С затвердевает, образуя бесцветную кристаллическую массу. Критическая температура
аммиака 132,4 °С, критическое давление 111,5 атм. Аммиак хорошо растворим в воде: при 20 °С и атмосферном
давлении в 1 л воды растворяется 700 л газообразного аммиака. Несколько хуже он растворяется в органиче-
ских жидкостях.
При непосредственном соединении аммиака с кислотами получают соли, например нитрат или сульфат
аммония. При взаимодействии аммиака с СО
2
образуется карбамид (мочевина), который является одним из
лучших азотных удобрений, благодаря высокой концентрации азота; на основе карбамида получают также раз-
нообразные химические продукты.
Водные растворы аммиака (аммиачная вода), водно-аммиачные растворы солей и жидкий аммиак широко
применяются в сельском хозяйстве для непосредственного внесения в почву в качестве жидких азотных удоб-
рений.
Сухие аммиак и воздух образуют взрывоопасные смеси.
6.1.2. Химическая и принципиальная схемы производства
Аммиак получают прямым синтезом из составляющих его элементарных веществ, для этого смесь азота и
водорода в соотношении N
2
:Н
2
= 1:3 (азотоводородная смесь) пропускают через катализатор. Реакция синтеза
аммиака
N
2
+ 3H
2
3NH
3
+ Q. (6.1)
На первых этапах промышленного производства аммиака азотоводородную смесь готовили путем смеше-
ния получаемых отдельно азота и водорода. В последние годы азотоводородную смесь получают из углеродо-
содержащих газов и атмосферного воздуха. Таким образом, процесс синтеза аммиака состоит из двух стадий:
приготовления азотоводородной смеси и непосредственно синтеза аммиака.
Основным сырьем в нашей стране для получения азотоводородной смеси является природный газ, содер-
жащий 90…98 % метана. Процесс состоит в такой обработке смеси природного газа, воздуха и водяного пара, в
результате которой происходит конверсия (взаимодействие) метана с водяным паром (пароводяная конверсия)
СН
4
+ Н
2
О
3H
2
+ CO – Q, (6.2)
и конверсия метана кислородом воздуха (кислородная конверсия)
CH
4
+
1
/
2
O
2
2H
2
+ CO + Q. (6.3)
При взаимодействии образовавшейся газовой смеси с парами воды происходит конверсия окиси углерода
СО + Н
2
О
H
2
+ CO
2
+ Q. (6.4)
При этом процесс ведут так, чтобы в конечной газовой смеси соотношение между азотом, поступающим с
воздухом, и образующимся водородом составляло 1 : 3. После удаления из газовой смеси двуокиси углерода
получают азотоводородную смесь, из которой в присутствии катализатора образуется аммиак.
Таким образом, химическую схему производства аммиака можно представить уравнениями (6.2) – (6.4) и
(6.1).
Промышленные способы производства аммиака различаются в зависимости от рабочего давления катали-
тической реакции синтеза (6.1):
1) системы низкого давления (10…15 МПа);
2) системы среднего давления (25…60 МПа);
3) системы высокого давления (60…100 МПа).
В большинстве случаев процесс осуществляют в установках, работающих при среднем давлении; при этом
обеспечивается достаточно высокая скорость процесса синтеза аммиака и удачно решается аппаратурное
оформление процесса выделения аммиака.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- …
- следующая ›
- последняя »
