Procesul modern de producere a amoniacului se bazează pe sinteza lui din azot și hidrogen la temperaturi de 380-450 ° C și o presiune de 250 atm folosind un catalizator de fier:
N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)
Azotul se obține din aer. Hidrogenul este produs prin reducerea apei (aburului) cu metan din gaze naturale sau din nafta. Ligroina (nafta) este un amestec lichid de hidrocarburi alifatice, obținut la prelucrarea țițeiului (vezi capitolul 18).
Lucrările unei instalații moderne de amoniac sunt foarte complicate. În Fig. 7.2 prezintă o schemă simplificată pentru funcționarea unei instalații de amoniac care funcționează pe gaze naturale. Această schemă de acțiune cuprinde opt etape.
Prima etapă. Eliminarea sulfului din gazele naturale. Acest lucru este necesar deoarece sulful este o otravă catalitică (vezi secțiunea 9.2).
A doua etapă. Producția de hidrogen prin reducerea vaporilor la 750 ° C și la o presiune de 30 atm cu un catalizator de nichel:
CH4 (g) + H20 (g) = CO (g) + 3H2 (g)
A treia etapă. Intrarea de aer și arderea unei porțiuni de hidrogen în oxigenul aerului introdus:
2H2 (g) + 02 (g) = 2H2O (g) Ca rezultat, se obține un amestec de vapori de apă, monoxid de carbon și azot. Vaporii de apă se reduc prin formarea de hidrogen, ca în etapa a 2-a.
A patra etapă. Oxidarea monoxidului de carbon formată în etapele 2 și 3 la dioxidul de carbon prin următoarea reacție de schimbare: CO (g) + H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g)
Acest proces se desfășoară în două "reactoare cu schimbare". În primul se utilizează un catalizator de oxid de fier și procedeul se efectuează la o temperatură de ordinul a 400 ° C. Cel de-al doilea utilizează un catalizator de cupru și procedeul se efectuează la o temperatură de 220 ° C.
A cincea etapă. Spălarea dioxidului de carbon din amestecul gazos cu o soluție alcalină tampon de carbonat de potasiu sau o soluție de amină, de exemplu etanolamină NH2CH2CH2OH. Dioxidul de bioxid de carbon este eventual lichefiat și utilizat pentru producerea ureei sau eliberat în atmosferă.
A șasea etapă. După etapa 4, aproximativ 0,3% din monoxidul de carbon rămâne în amestecul de gaze. Deoarece poate otrăvi catalizatorul de fier în timpul sintezei amoniacului (la etapa a 8-a), monoxidul de carbon este eliminat prin conversia hidrogenului în metan pe un catalizator de nichel la o temperatură de 325 ° C
A șaptea etapă. Amestecul de gaze, care conține acum aproximativ 74% hidrogen și 25% azot, este comprimat; în timp ce presiunea sa crește de la 25-30 atm la 200 atm. Deoarece aceasta conduce la o creștere a temperaturii amestecului, acesta este răcit imediat după comprimare.
A 8-a etapă. Gazul din compresor intră acum în "ciclul de sinteză a amoniacului". Circuitul prezentat în Fig. 7.2, oferă o imagine simplificată a acestei etape. Mai întâi, amestecul gazos intră în convertorul catalitic, care utilizează un catalizator de fier și menține o temperatură de 380-450 ° C. Amestecul de gaze care părăsește acest convertor nu conține mai mult de 15% amoniac. Apoi, amoniacul este lichefiat și trimis într-un recipient, iar gazele nereacționate sunt returnate convertorului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: