10-ma’ruza Mavzu: Ammiakni sintez kilish jarayonini avtomatlashtirish. (2 soat)

8.2. Ammiak olish. Umumiy ma'lumot
Ammiak atmosfera azotidan sanoat miqyosida ishlab chiqariladigan eng muhim va amalda yagona azotli birikma hisoblanadi. Shunday qilib, uni barcha boshqa azot birikmalarini olish uchun oraliq mahsulot sifatida ko'rib chiqish kerak.
8.2.1. Ammiakning texnologik xossalari
Ammiak NH 3 rangsiz gaz bo'lib, qaynash nuqtasi -33,35 0 ​​S va erish nuqtasi -77,75 0 S bo'lgan o'tkir hidli. Ammiakning g'ayritabiiy darajada yuqori qaynash va erish nuqtalari, ularning yuqori bo'lganligi sababli uning molekulalarining birlashishi bilan izohlanadi. qutblanish va vodorod aloqalarining shakllanishi. Ammiak suvda yaxshi eriydi (1 litr suvga 750 litr), organik erituvchilarda kam eriydi.
Ammiakning suvli eritmalarida uning tarkibidagi gidratlar bo'lib, ular evtektikani, shuningdek, reaksiya natijasida oz miqdorda ionlangan molekulalarni o'z ichiga oladi.
Bu reaksiyaning muvozanat konstantasi 0,004 dissotsilanish darajasiga mos keladi. 1300 0 C dan yuqori haroratlarda ammiak azot va vodorodga ajraladi:
Quruq ammiak havo bilan portlovchi aralashmalar hosil qiladi, ularning portlash chegaralari haroratga bog'liq va 18 0 S da gaz aralashmasidagi ammiak miqdori 0,155 dan 0,270 voltgacha bo'lgan diapazoni bilan cheklangan. ulushlar. “Ammiak-havo” tizimining bu xususiyati ammiakni oksidlash orqali nitrat kislota olishda hisobga olinadi, unda xom ashyo ammiak-havo aralashmasidir.
8.2.2. Ammiakdan foydalanish sohalari
Ammiak sanoat, qishloq xo'jaligi va kundalik hayotda ishlatiladigan ko'plab azot o'z ichiga olgan moddalarni ishlab chiqarish uchun asosiy mahsulotdir. Noorganik va organik texnologiyaning maqsadli mahsuloti va yarim mahsulotlari sifatida ishlatiladigan deyarli barcha azotli birikmalar hozirda ammiak asosida ishlab chiqariladi. Shaklda. 8.2 sanoat va qishloq xo'jaligida ammiakdan foydalanishning asosiy yo'nalishlarini ko'rsatadi.

8.2-rasm - Ammiakdan foydalanish
8.2.3. Ammiak ishlab chiqarish uchun xom ashyo
Azot aralashmasi (ABC)- N 2 stoxiometrik tarkibli ammiak ishlab chiqarishda xom ashyo: H 2 = 1: 3. Atmosfera azotining resurslari amalda tugamaydigan bo'lganligi sababli, ammiak ishlab chiqarishning xom ashyo bazasi aralashmaning ikkinchi komponenti - vodorod bilan belgilanadi. teskari koks gazini ajratish, qattiq yoqilg'ini gazlashtirish, tabiiy gazni konversiyalash yo'li bilan olinishi mumkin (8.3-rasm).

8.3-rasm - Ammiak ishlab chiqarish uchun xom ashyo
Ammiak ishlab chiqarish uchun xom ashyo bazasining strukturasi o'zgardi va hozirda ammiakning 90% dan ortig'i tabiiy gaz asosida ishlab chiqariladi. Jadvalda. 8.2 ammiak ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo turlari tarkibidagi o'zgarishlar dinamikasini ko'rsatadi.
8.2-jadval - Ammiak ishlab chiqarish xomashyo bazasining o'zgarishi

Xom ashyo turlari	Yillar bo'yicha xom ashyo ulushi, %					Energiya intensivligi, tonna kond. yoqilg'i
	1960	1965	1970	1975	1980
qattiq yoqilg'i
koks gazi
Tabiiy gaz

Azot-vodorod aralashmasi, uni tayyorlash usulidan qat'i nazar, moddalarning aralashmalarini o'z ichiga oladi, ularning ba'zilari katalitik zaharlar bo'lib, ular qayta tiklanadigan (kislorod, uglerod oksidi, suv bug'lari) va qaytarilmas (oltingugurt va fosforning turli birikmalari) zaharlanishiga olib keladi. katalizator. Ushbu moddalarni olib tashlash uchun ABC oldindan tozalashdan o'tkaziladi, ularning usullari va chuqurligi ularning tabiati va tarkibiga, ya'ni ABC ishlab chiqarish usuliga bog'liq. Odatda tabiiy gazni aylantirish natijasida olingan ABC tarkibida uglerod oksidi (IV), metan, argon, kislorod izlari va 0,4% gacha vol. uglerod oksidi (II).
Sanoatda ABC ni tozalash uchun suyuq absorberlar (ho'l usul) bilan yutilish va qattiq absorberlar bilan adsorbsiyalash (quruq usul) usullari qo'llaniladi. Bunday holda, tozalash jarayoni ishlab chiqarishning turli bosqichlarida amalga oshirilishi mumkin:

• 
  gazni konversiyaga topshirishdan oldin manba gazi;
  
• 
  undan uglerod oksidini (IV) olib tashlash uchun aylantirilgan gaz;
  
• 
  ammiak sintezi oldidan darhol azot aralashmasi (nozik tozalash ABC).
  

ABC larni nozik tozalash suyuq reagentlar bilan aralashmalarni kimyosorbtsiyalash va nihoyat ularni katalitik gidrogenlash yoki ABCni suyuq azot bilan yuvish orqali erishiladi.
Uglerod oksidi (IV) va vodorod sulfidini olib tashlash uchun ABC minoralarda ular bilan beqaror termal tuzlarni hosil qiluvchi ishqoriy reagentlar bilan yuviladi: etanolaminning suvli eritmasi yoki dietanolamin qo'shilishi bilan faollashtirilgan kaliy karbonatning issiq eritmasi. Bunday holda, reaktsiyalar shunga ko'ra davom etadi:
Uglerod oksidi (II) ABC dan mis asetatning mis-ammiak eritmasi bilan yuvish orqali chiqariladi.
Kimyosorbtsiya uchun ishlatiladigan absorberlar ABC dan so'rilganlar bilan beqaror birikmalar hosil qiladi. Shuning uchun ularning eritmalari qizdirilganda va bosim pasayganda, erigan aralashmalar desorbsiyalanadi, bu esa absorbentni qayta tiklashni, uni jarayonga qaytarishni va sxema bo'yicha tsiklik yutilish ishini ta'minlaydi.

bu erda P - ABC dan so'rilgan aralashma; A - changni yutish; PA aralashma va changni yutish vositasining birikmasidir.
ABC ni uglerod oksidi (II) dan tozalashning yanada samarali usuli bu ABC ni -190 0 S da suyuq azot bilan yuvish bo'lib, u zamonaviy qurilmalarda qo'llaniladi, bunda uglerod oksidi (II) dan tashqari metan va argon ham qo'llaniladi. undan olib tashlandi.
Metan yoki prekataliz- aralashmalarni katalitik gidrogenlash orqali ABC ni yakuniy tozalash usuli. Bu jarayon maxsus metanatsiya birliklarida (8.4-rasm) 250–300 0 S haroratda va nikel-alyuminiy katalizatorida (Ni + Al 2 O 3) taxminan 30 MPa bosimda amalga oshiriladi. Bunday holda, kislorodli aralashmalarning temir katalizatori uchun zahar bo'lmagan metanga qaytarilishining ekzotermik reaktsiyalari davom etadi va tozalangan gaz sovutilganda va undan chiqarilganda suv kondensatsiyalanadi:
Agar oldingi katalizda temir katalizator ishlatilsa, gidrogenlanish jarayonida ammiakning bir qismi ham hosil bo'ladi, bu holda prekataliz deyiladi. ishlab chiqarish.
Sintezga kiradigan tozalangan ABC tarkibida 0,0025 hajmli argon, 0,0075 hajmli metan va 0,00004 hajmli uglerod oksidi (II) dan ko'p bo'lmagan miqdorda mavjud bo'lib, u eng kuchli katalitik zahar hisoblanadi.

8.4-rasm - ABC metanatsiya zavodining sxemasi:

1. 
   kompressor;
   
2. 
   isitgich;
   
3. 
   metanatsiya reaktori;
   
4. 
   metanatsiya reaktori;
   
5. 
   suv isitgichi;
   
6. 
   kondansatör;
   
7. 
   namlagich