Промышленые способы синтеза амиака. Принцип. Схемы

1.Система, работающая под низким Р (10-15МПа)

2.Система, работающая под средним Р (25-35МПа)

3. Система, работающая под высоким Р (50-100МПа)

Схема системы низкого Р:

Синтез осуществляли при Р=10МПа на активном железном катализаторе. Т=400*С, W=3000, С(NH₃)=8-10%

Система высокого Р(система Клода Казале):

Р=75-100МПа, W=100000, использовали обычные железные катализаторы, С(NH₃)=25%

Схема Клода: разделение осуществлялось конденсацией путем охлаждения водой в водяных холодильниках. Предложено линейное расположение синтеза.

NH3Г

NH3Ж

 

 

АВС

NH3Ж

Система Казале: по циркуляционной схеме

 

Не получила широкого применения

Недостатки: 1)высокие энергетические затраты на получение АВС; 2)повышенные требования к конструкциям

Система среднего Р: первая в Германии.

С=10%. Поглощение водой – выделение аммиака. Используются усовершенствованные железные катализаторы

В 40-50г установили мощность до 200т/сут, в 80-ые гг – 1350-1500т/сут

При этих условиях концентрация аммиака составляет 14-15%. После колоны синтеза необходимо выделить прореагировавшую АВС

Методы выделения аммиака из прореагировавшей АВС: абсорбционный, конденсационный. 1)Выделение полного аммиака из газовой смеси получают не жидкий аммиак, а водный раствор (20-25%). При абсорбции водой происходит испарения воды. АВС нагревается водяным паром, но он является каталитическим ядом. 2) Выделение аммиака путем конденсации: охлаждение газовой смеси T конд.NH₃=-33,35*С. (Р=0.1МПа)

Чем ниже температура охлаждения, тем больше степень выделения аммиака, тем больше получается жидкого аммиака. Концентрация аммиака в газе после охлаждения определяется данным давлением. С(NH₃)

Т. к. процесс ведут под давлением, не обязательно охлаждать газовую смесь. Плотность газовой смеси велика, аммиак содержится в виде тумана.

Была предложена формула для расчета концентрации газовой смеси в зависимости от температуры и давления.

LgС(NH₃) -

Для системы среднего давления концентрация аммиака составляет 3-3.5%. для достижения такой концентрации необходимо охлаждать до температуры 0- -5*С. Осуществляется двухступенчатая конденсация: 1ступень – охлаждение воздуха до 30-40*С. Остаточная концентрация 8-10% (в водяном холоде), 2 ступень – охлаждение в аммиачном холодильнике до 0- -5*С. При такой температуре С(ост)=3.5%.

В системе высокого давления выделение аммиака в одну ступень (в воздушных либо аммиачных холодильниках) получается весь аммиак в виде жидкого.

После охлаждения смеси жидкий аммиак дросселируется до 2МПа и подается в хранилище. При снижения давления образуются танковые газы. Непрореагировавшая АВС смешивается с новым потоком, сжимается и подается в цикл синтеза.

Основные стадии синтеза:

1.Сжатие АВС, очищенной от каталитических ядов

2. Смешение свежей АВС с циркуляционным газом

3. подогрев циркуляционного газа до температуры катализатора

4. синтез аммиака (реакционная смесь нагревается до 500*С)

5. прореагировавшая АВС подается на охлаждение

 

1- колонна синтеза; 2- т/о для подогрева воды; 3- выносной т/о; 4-воздушный холодильник; 5- сепаратор; 6- магнитный фильтр для улавливания kat-й пыли; 7- дроссельные вентили; 8- циркуляционный компрессор; 9- компрессор для сжатия свежей АВС; 10- конденсационная колона; 11,14,17- NH₃–й холодильник; 12- хранилище ж.NH₃; 13- конденсационная колона для выделения NH₃; 15,18- сборник ж. NH₃; 16- конденсационная колона для выделения NH₃. из танкового газа.