Production d'ammoniac
L'industrie de l'azote est aujourd'hui l'un des principauxindustries. L'utilisation de l'ammoniac s'est propagée aux équipements de réfrigération (R717, réfrigérant), aux médicaments (solution ammoniacale ou alcool ammoniacale), à l'agriculture (engrais).
Une attention particulière est accordée à la production d'engrais azotés (et donc - à leurs bases, y compris l'ammoniac, dont la demande a augmenté de 20% au cours des deux dernières décennies).
Mais la production d'ammoniac diffère, tout d'abord, par une forte intensité énergétique. Toute l'histoire de cette production est la lutte pour abaisser les énergies utilisées (mécanique, thermique, électrique).
La synthèse de l'ammoniac révèle la formule:
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
La réaction est exothermique, réversible, avec une diminutionvolume Comme la réaction est exothermique, la chute de température se déplacera l'équilibre à la formation d'ammoniac, cependant, la vitesse de réaction diminue considérablement. La production d'ammoniac devrait procéder à des températures élevées (synthèse a lieu à 500 degrés Celsius). Une augmentation de t entraînera une réaction inverse. La pression de 15 à 100 MPa permet de contrecarrer l'effet de la température (basse pression - de 10 à 15 MPa, la pression moyenne - 25 à 30 MPa, pression élevée - supérieure à 50 MPa). Parmi ceux-ci, la moyenne est préférable.
Le catalyseur est spongieux de fer avec des additifs de calcium, de silicium, de potassium, d'oxydes d'aluminium.
Impuretés nocives (monoxyde de carbone, eau,sulfure d'hydrogène) ont un effet négatif sur la vitesse de réaction de la réaction, empoisonnant le catalyseur, réduisant ainsi son activité et diminuant la durée de vie. Cela signifie que le mélange de sulfure d'hydrogène doit nécessairement subir un nettoyage en profondeur. Mais même après purification, seule une partie de ce mélange se transforme en ammoniaque. Par conséquent, la fraction n'ayant pas réagi restante est à nouveau envoyée dans le réacteur.
Comment l'ammoniac est-il produit?
La canalisation est alimentée avec un mélange detrois parties d'hydrogène et un azote. Il traverse le turbocompresseur, où il comprime à la pression indiquée ci-dessus, et est envoyé à la colonne de synthèse avec le catalyseur sur les étagères intégrées. Le processus, comme nous l'avons découvert, est fortement exothermique. Le mélange nitrique-hydrogène est chauffé par la chaleur en évolution. Environ 25% de l'ammoniac et de l'azote n'ayant pas réagi avec de l'hydrogène émergent de la colonne. La composition entière est introduite dans le réfrigérateur, où le mélange est refroidi. L'ammoniac sous pression devient liquide. Maintenant, un séparateur entre dans le travail, dont la tâche est de séparer l'ammoniac dans la collecte au fond et le mélange qui n'a pas réagi, qui est renvoyé par la pompe de circulation à la colonne. En raison de cette circulation, le mélange nitrique-hydrogène est utilisé à 95 pour cent. L'ammoniac liquide à travers la canalisation d'ammoniac va à un entrepôt spécial.
Tous les appareils utilisés en production,maximum hermétique, ce qui élimine les fuites. Seule l'énergie des réactions exothermiques à l'intérieur est utilisée. Le système est fermé, peu de déchets. Les coûts sont réduits grâce à un processus continu et automatisé.
La production d'ammoniac ne peut qu'affecterenvironnement. Les émissions de gaz sont inévitables, notamment l'ammoniac, les oxydes de carbone et d'azote et d'autres impuretés. La chaleur à basse température est libérée. L'eau est jetée après le lavage des systèmes de refroidissement et du réacteur lui-même.
Par conséquent, la production d'ammoniac estinclure le nettoyage catalytique avec un agent réducteur de gaz. La réduction de la quantité d'eaux usées peut être obtenue en remplaçant les compresseurs à piston par des turbocompresseurs. La chaleur à faible potentiel peut être utilisée en introduisant de la chaleur à fort potentiel. Cependant, cela augmentera la pollution par les gaz de combustion.
Un système de technologie énergétique impliquant un cycle à cycle combiné où la chaleur à la vapeur et les produits de combustion sont utilisés augmentera simultanément l'efficacité de la production et réduira les émissions.
