Физико-химические параметры процесса синтеза аммиака
Образование аммиака – экзотермический, гомогенный, каталитический процесс, сопровождающийся уменьшением объема газообразных продуктов:
- Давление 30МПа
- Катализатор – железо (Fe)
- Температура зажигания катализатора T=350°
Степень превращения аммиака 20%
Сырьё: азот-водородная смесь (АВС), полученная в результате конверсии метана.
Примеси в сырье:
- Вода – содержится в небольшом количестве из-за высокой степени конверсии метана.
- Угарный газ – является каталитическим ядом для железа:
Очистку АВС от угарного газа проводят восстановлением избытком водорода до метана:
- Углекислый газ – содержится в большом количестве.
Очистку от CO2 проводят с помощью моноэтаноламина (МЭА):
Образующийся осадок карбоната моноэтаноламина отделяют и проводят термическое разложение. Полученный углекислый газ, идет на синтез мочевины, а МЭА снова используется для очистки АВС (рецикл МЭА):
Аппарат для синтеза аммиака
- Аппарат для синтеза аммиака (контактный аппарат) – стальная колонна высотой 30 м, диаметром 1,5 м.
- Верхняя часть – теплообменник-рекуператор, нижняя – реактор вытеснения «труба в трубе».
- АВС подается в нижнюю часть колонны и движется вверх по внешней трубе, охлаждая реактор, затем – теплообменник.
- В верхней части колонны АВС входит в рекуператор в межтрубное пространство, охлаждая выходящие газы.
- АВС входит на полки с катализатором. Для отвода выделяющегося тепла вводят дополнительные порции АВС байпасом.
- После прохождения последней полки с катализатором АВС вместе с аммиаком выходит по внутренней трубе через теплообменник.
- Аммиак отделяют конденсацией, происходит рецикл АВС.
В процессе синтеза накапливается метан и аргон. Выделение аргона является промышленным способом его получения. Для удаления метана часть циркулирующей смеси отправляют на сжигание и получают топливный газ.