Аммиак

Содержание

Заводы по производству аммиака и удобрений сталкиваются со многими трудностями, от обеспечения сырьем по приемлемым ценам до снижения себестоимости продукции. KBR предоставляет технологии, которые необходимы им для сохранения конкурентоспособности.

Мы являемся основным партнером предприятий по производству аммиака и удобрений уже более 50 лет, обеспечивая превосходные технологии и решения для оптимизации производства, снижения капитальных затрат и обеспечения надежной, эффективной и гибкой эксплуатации. От стандартных аммиака и азотной кислоты до карбамидо-аммиачной селитры — мы совместно с вами выработаем решение, которое будет соответствовать вашим потребностям и потребностям рынка.

Благодаря нашему значительному опыту проектирования, строительства и обслуживания предприятий по производству аммиака и удобрений всех типов мы как отраслевые эксперты используем компетентный подход для решения любой задачи. Мы помогаем производителям максимально увеличить выработку с помощью наших патентованных и лицензированных решений, в том числе следующие.

PURIFIER & PURIFIERplus

Наши оптимизированные криогенные технологии производства синтетического газа, которые одновременно удаляют загрязняющие примеси, такие как метан и аргон, с получением синтетического газа без инертного компонента, обеспечивают улучшенную энергоэффективность и рассчитаны для использования воздуха вместо чистого кислорода в секции реформинга установки, избавляя от необходимости дополнительного дорогостоящего оборудования.

AMMONIA 6000

Завершенное решение однопоточной установки для производства аммиака, основанное на нашей патентованной технологии PURIFIER, которая расширяет производственную мощность до 6000 тонн в год с использованием проверенных и надежных конструкций, а также снижает капитальные и эксплуатационные затраты и выбросы CO2 и оксидов азота.

Традиционный процесс синтеза аммиака с магнетитовым катализатором

Проверенная технология производства аммиака, сочетающая технологию первичного риформинга с верхним пламенем с синтезом аммиака и обеспечивающая оптимизированное энергопотребление, основанное на нашем уникальном и значительном опыте работы с данными решениями.

Азотная кислота

Наше проверенное решение для производства аммиачной селитры с прекрасной статистикой безопасности, которое обеспечивает низкую общую стоимость с учетом затрат на монтаж и точный контроль pH в нейтрализаторе, секция упаковки аммиачной селитры и вентиляционный скруббер, работающий в режиме конденсации и фильтры для улавливания сверхтонкого тумана аммиачной селитры для обеспечения высокой степени очистки выбросов.

Аммиачная селитра

Технология с единым высоким давлением и патентованная технология с двойным давлением, разработанные для обеспечения энергетической и экономической эффективности с одновременным обеспечением высокой конверсии аммиака для предприятий с широким диапазоном плановых производственных показателей.

Карбамидо-аммиачная селитра

Полностью интегрированная конструкция установки, в которой комбинируются мочевина, аммиачная селитра, азотная кислота и карбамидо-аммиачная селитра и обеспечивается эффективное и малозатратное производство раствора карбамидо-аммиачной селитры. Запатентованный процесс частичной вторичной переработки мочевины, который приводит к более высокому общему выходу сырьевого материала по сравнению с неинтегрированными процессами.

Водород

Портфолио фирменных технологий и оборудования для гидропроцессов, которые используются для производства водорода из природного газа, тяжелого лигроина и другого исходного сырья. Технология включает наши установки парового риформинга метана с верхним пламенем, систему обменника риформинга KRES и автотермический риформер.

Лабораторный способ

Лабораторный способ получения вещества обеспечивается благодаря действию щелочи на твердые соли аммония. Для этого используют формулу 2NH4Cl+CaOH2=2NH3+2H2O+c=CaCl2. Собирание проводят в перевернутую пробирку из-за воздуха, так как он легче по плотности. Распознавание происходит следующими методами:

  • по запаху;
  • лакмусовая бумажка окрасится в синий цвет;
  • от поднесенной стеклянной палочки, смоченной в HCl, будет идти дым белого цвета.

Полностью осушить газ можно смесью извести и едкого натрия. Через нее пропустят получившуюся реакцию. С аналогичной целью жидкий аммиак перемешивается с металлическим натрием, после чего подвергается дистилляции. Благодаря этому будет легче распознать газ.

Производство серной кислоты

В качестве серосодержащего сырья для производства серной кислоты могут быть использованы сера или сероводород (побочные продукты нефтепереработки), минерал пирит FeS2, а также сульфиды некоторых других d-элементов. Никакие другие виды сырья не используются.

В настоящий момент основным сырьем для производства серной кислоты являются сероводород и сера, поскольку они в огромных количествах образуются в качестве побочных продуктов нефтепереработки.

Однако же в школьной программе пока еще по-прежнему считается, что серная кислота производится преимущественно из пирита, в связи с чем и мы будем рассматривать основные стадии производства серной кислоты именно этого же сырья.

Первая стадия

Заключается в сжигании предварительно измельченного пирита в токе обогащенного кислородом воздуха. Процесс протекает в соответствии с уравнением:

Обжиг осуществляют при температуре около 800 оС в печи для обжига. В процессе обжига используют так называемый метод кипящего слоя – частицы измельченного пирита подаются в печь сверху, а воздух — снизу. В результате этого раскаленные частицы пирита оказываются подвешенными в токе воздуха, внешне напоминая кипящую жидкость.

После обжига пирита полученный печной газ, содержащий диоксид серы, отделяется от твердых примесей огарка (Fe2O3) с помощью циклона. Циклоном называют аппарат, в котором происходит грубая очистка печных газов за счет центробежной силы от наиболее крупных твердых частиц. Далее после грубой очистки смесь газов проходит более глубокую очистку уже от оставшихся мелких твердых частиц с помощью электрофильтра. Принцип действия электрофильтра основан на том, что к наэлектризованным металлическим пластинам прилипает пыль, которая после скопления ссыпается с них под собственным весом в приемник.

После очистки от твердых примесей печной газ направляется в нижнюю часть так называемой сушильной башни, в верхнюю часть которой впрыскивается концентрированная серная кислота на встречу газу. При таком варианте осуществления фактически сталкиваются два потока — смеси газов, идущей снизу, и струи жидкой концентрированной серной кислоты, текущей сверху. Очевидно, что в результате этого достигается максимальная степень «смешения» газа с осушающей жидкостью. Данный прием носит название принципа противотока.

Вторая стадия

После очистки от твердых примесей и осушки концентрированной серной кислотой газы поступают в контактный аппарат. В контактном аппарате расположены полки с катализатором V2O5, который катализирует взаимодействие диоксида серы с кислородом в соответствии с уравнением:

Аналогично реакции взаимодействия азота с водородом, рассмотренной выше, данная реакция также является каталитической, экзотермической и протекает с уменьшением количества газообразных веществ. Поэтому с точки зрения принципа Ле Шателье ее следовало бы проводить при низких температурах. Однако при низких температурах скорость реакции крайне низка, и ее осуществляют при оптимальной температуре около 400-500 оС. Смещения равновесия реакции в сторону разложения SO3 при повышении температуры удается практически полностью избежать, проводя реакцию при повышенном давлении.

Третья стадия (заключительная)

После второй стадии образовавшийся триоксид серы поступает в часть установки, называемую поглотительной башней.

Из названия данного аппарата логичным было бы предположить, что триоксид серы в нем поглощается в этой части установки водой, ведь триоксид серы, взаимодействуя с водой, образует серную кислоту. Однако в реальности серный ангидрид SO3поглощают не водой (!!!), а концентрированной серной кислотой. Связано это с тем, что при смешении серного ангидрида с водой выделяется колоссальное количество теплоты, в результате чего сильно возрастают температура, давление и образуются мельчайшие капли трудноуловимого сернокислотного тумана.

В результате поглощения SO3 концентрированной серной кислотой фактически образуется раствор SO3 в безводной серной кислоте, который называют олеумом. Далее образующийся олеум собирается в металлические емкости и отправляется на склад. Серную кислоту необходимой концентрации получают, добавляя к олеуму воду в нужной пропорции. В результате добавления воды избыток SO3 превращается в серную кислоту.

2.1 Технологический процесс фирмы “Kellogg”

Предлагаемый технологический процесс предусматривает производство 1360 т/сутки жидкого безводного аммиака из природного газа. Проектом предусмотрена выдача продукционного аммиака при (+5)°С или (-33)°С.

Основные стадии процесса

1. Гидрирование сероорганических соединений, содержащихся в природном газе, в сероводород на кобальтмолибденовом катализаторе.

2. Поглощение сероводорода поглотителем на основе оксида цинка.

3. Первичный риформинг очищенного от сернистых соединений природного газа в трубчатой печи при давлении равном 33,1 кгс/см2
изб.

4. Конверсия остаточного метана, содержащегося в частично конвертированном газе после первичного риформинга, в водород и оксид углерода при повышенных температурах. Стадия вторичного риформинга это стадия, на которой в систему подаётся воздух для подготовки синтез-газа с необходимым стехиометрическим соотношением азот : водород.

5. Высоко- и низкотемпературная конверсия оксида углерода с одновременным получением эквивалентных количеств водорода.

6. Очистка конвертированного газа от диоксида углерода по методу “Карсол”. Этот процесс представляет собой контакт синтез-газа с горячим модифицированным раствором поташа.

7. Метанирование остаточного количества оксида и диоксида углерода для получения очищенного синтез-газа с содержанием оксидов углерода не более 10 ppm.

8. Компримирование очищенного синтез-газа до 331 кгс/см2
изб. с применением центробежного турбокомпрессора.

9. Конверсия синтез-газа в аммиак при 321,7 кгс/см2
. Выделение и захолаживание продукционного аммиака.

В проекте агрегата АМ-76 для очистки конвертированного газа от диоксида углерода применяется моноэтаноламиновая очистка. Система, рекуперирующая тепло реакций, предусматривает генерирование пара при давлении 105,5 кгс/см2
изб. При этом уровне давления пар перегревается и используется для технологических нужд в процессе конверсии и для привода турбин компрессорного и насосного оборудования. Обоими проектами предусматривается оборудование для очистки технологического конденсата от растворенного NH3
, CO2
и других компонентов. В дальнейшем очищенный, в отпарной колонне, технологический конденсат возвращается для использования в технологии.

Жидкий аммиак из сепараторов поз.106-F и поз.126-F поступает в сборник жидкого NH3
поз.107-F (давление 15,8 кгс/см2
и температура 14°С). Из поз.107-F NH3
подается в расширительный сосуд 1 ступени (поз.110-F) аммиачного компрессора поз. 105-J (давление 6,8 кгс/см2
и температура 12°С), откуда подается в расширительный сосуд 2 ступени поз.111-F (давление 1,7 кгс/см2
и температура (-12)°С). Из поз.111-F жидкий NH3
поступает в расширительный сосуд 3 ступени (поз.112-F) аммиачного компрессора поз.105-J (давление 0,01кгс/см2
и температура (-33)°С). Газообразный NH3
, откачиваемый компрессором из расширительных сосудов, охлаждается в воздушном теплообменнике поз.127-С, жидкий NH3
стекает в сборник поз.109-F, откуда опять попадает в расширитель поз.110-F. Из расширителя поз.112-F продукционный NH3
с температурой (-33)°С выдается насосами на склад (рис. 3)

Происхождение названия

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрёстке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH2)2CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали минерал нашатырь (NH4Cl), который при нагревании испаряет аммиак.

Химические свойства

Газ представляет собой довольно реакционное вещество. В таком виде NH3 окисляется. Продукт окисления будет зависеть как от силы окислителя, так и от условий проведения реакции. Например, 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl или 2NH3+2Na=2NaNH2+H2.

Водный раствор обычно называют нашатырным спиртом. При этом его не относят к соответствующей группе, так как это неорганическое соединение. У химиков такой продукт называют гидроксидом аммония.

Также NH3 относится к лигандам в комплексных соединениях. Его молекулы образовывают донорные связи как с водородом, так и с частью переходных металлов в виде меди или кобальта. Это приведет к появлению растворимых химикатов. Они применяются в качестве реактивов для качественного анализа.

Аммиак, формула, газ, характеристики:

Аммиак – химическое соединение азота и водорода, состоящее из одного атома азота и трех атомов водорода, нитрид водорода.

Аммиак (NH3) – наиболее простое и устойчивое соединение азота с водородом.

Химическая формула аммиака NH3. Изомеров не имеет.

Строение молекулы аммиака:

Форма молекулы аммиака напоминает тригональную пирамиду, в вершине которой расположен атом азота. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH4+. Несвязывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

Аммиак – при нормальных условиях бесцветный газ, с резким характерным запахом (запах «нашатырного спирта»).

Аммиак – токсичное горючее газообразное вещество, обладающее свойством образовывать при контакте с воздухом взрывоопасную смесь.

Легче воздуха. Плотность по сравнению с плотностью воздуха 0,59. Таким образом, аммиак практически вдвое (в 1,7 раза) легче воздуха. Его можно собирать в перевернутые вверх дном сосуды.

Аммиак – это горючий газ. Пожаро- и взрывоопасен. В чистом кислороде аммиак сгорает бледно-желтым пламенем, превращаясь, в основном, в азот и воду. Аммиак горит при наличии постоянного источника огня. Наличие масел и другого горючего увеличивает пожаровзрывоопасность этого вещества.

Аммиак образует с воздухом взрывоопасную смесь. Концентрационные пределы распространения пламени – 15,0-33,6 объемные доли, %; либо 107-240 г/м3. Наиболее легковоспламеняемая концентрация 24,5% (180 г/м3).

Хорошо растворим в воде как в газообразном, та и в жидком состоянии. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика – около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды. При растворении аммиака в воде выделяется значительное количество тепла.

Водный раствор аммиака имеет сильную щелочную реакцию вследствие образования гидроокиси аммония NH4OH.

Аммиак относится к токсичным веществам, к IV классу опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007. ПДК аммиака в атмосферном воздухе населенных мест по ГОСТ 6221-90 составляет: максимально разовая – 0,2 мг/м3; среднесуточная – 0,04 мг/м3. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения (ПДКр.з.) по ГОСТ 12.1.005-88 составляет 20 мг/м³. Ощущение запаха аммиака свидетельствует о превышении допустимых норм, т.к. запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м³.

Аммиак по физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Жидкий аммиак или струя газа, попадая на кожу человека, вызывает сильные ожоги.

Аммиак в следовых количествах содержится в природе и планетах Солнечной системы. Почки человека выделяют аммиак для нейтрализации избыточной кислоты.

Ежегодное мировое промышленное производство аммиака составляет более 180 млн тонн. Он относится к числу важнейших продуктов химической промышленности. Аммиак выпускается в жидком виде или в виде водного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH3.

Химические свойства

 NH3 + H+ ⟶ NH4+.

Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса:

 NH3 + H2O ⟶ NH4+ + OH− , Ko=1,8⋅10−5.

Взаимодействуя с кислотами, даёт соответствующие соли аммония:

 NH3 + HNO3 ⟶ NH4NO3.

Аммиак также является очень слабой кислотой (в 10 000 000 000 раз более слабой, чем вода), способен образовывать с металлами соли — амиды, имиды и нитриды. Соединения, содержащие ионы  NH2−, называются амидами,  NH2−  — имидами, а  N3−  — нитридами. Амиды щелочных металлов получают, действуя на них аммиаком:

 2NH+ 2K ⟶ 2KNH2 + H2.

Амиды, имиды и нитриды ряда металлов образуются в результате некоторых реакций в среде жидкого аммиака. Нитриды можно получить нагреванием металлов в атмосфере азота.

Амиды металлов являются аналогами гидроксидов. Эта аналогия усиливается тем, что ионы  OH− и  NH2−, а также молекулы  H2O и  NH3 изоэлектронны. Амиды являются более сильными основаниями, чем гидроксиды, а следовательно, подвергаются в водных растворах необратимому гидролизу:

 NaNH2 + H2O ⟶ NaOH + NH3.

и в спиртах:

 KNH2 + C2H5OH ⟶ C2H5OK + NH3.

Подобно водным растворам щелочей, аммиачные растворы амидов хорошо проводят электрический ток, что обусловлено диссоциацией:

 KNH2 ⇄ K+ + NH2− .

Фенолфталеин в этих растворах окрашивается в малиновый цвет, при добавлении кислот происходит их нейтрализация. Растворимость амидов изменяется в такой же последовательности, что и растворимость гидроксидов:  LiNH2 — нерастворим,  NaNH2  — малорастворим,  KNH2,  RbNH2 и  CsNH2 — хорошо растворимы.

При нагревании аммиак разлагается, проявляет восстановительные свойства. Так, он горит в атмосфере кислорода, образуя воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота, что используется в промышленности для получения азотной кислоты:

 2NH3 →1200—1300∘C N2 + 3H (реакция обратима),
 4NH3 + 3O2 ⟶ 2N2 + 6H2O  (без катализатора, при повышенной температуре),
 4NH3 + 5O2 ⟶ 4NO + 6H2O  (в присутствии катализатора, при повышенной температуре).

На восстановительной способности  NH3 основано применение нашатыря  NH4Cl для очистки поверхности металла от оксидов при их пайке:

 3CuO + 2NH4Cl ⟶ 3Cu + 3H2O + 2HCl + N2.

Окисляя аммиак гипохлоритом натрия в присутствии желатина, получают гидразин:

 2NH3 + NaOCl ⟶ N2H4 + NaCl + H2O.
  • Галогены (хлор, йод) образуют с аммиаком опасные взрывчатые вещества — галогениды азота (хлористый азот, иодистый азот).
  • С галогеноалканами аммиак вступает в реакцию нуклеофильного присоединения, образуя замещённый ион аммония (способ получения аминов):
 NH3 + CH3Cl ⟶ [CH3NH3]Cl  (гидрохлорид метиламмония).
  • С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование).
  • При 1000 °C аммиак реагирует с углём, образуя синильную кислоту  HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:
 2CH4 + 2NH3 + 3O2 ⟶ 2HCN + 6H2O,
  •  NH4OH ⟶ NH3 + H2O.
  • C солями меди и с серебром образует комплексные соли-аммиакаты
 Cu(NO3)2 + 4NH⟶ [Cu(NH3)4](NO3)2,
 Cu3(PO4)2 + 12NH3 ⟶ [Cu(NH3)4]3(PO4)2,
 Cu(CH3COO)2 + 4NH3 ⟶ [Cu(NH3)4](CH3COO)2,
 AgNO3 + 2NH3 ⟶ [Ag(NH3)2]NO3.

Колонна синтеза аммиака, построенная в 1921 году BASF в Оппау, ныне расположена при университете Карлсруэ.

История сообщений об инцидентах с аммиаком в регионе

Аммиак часто всплывает в связи с Ираком и Сирией, и каждый такой случай придается широкой огласке в соцсетях.

Такого рода новости из Афганистана — редкий случай. В 2010 г. чешские военные сообщили о загрязнении воды аммиаком в Афганистане.

Сообщения 2014 года о том, что сирийское правительство использует аммиак, не были подтверждены независимыми экспертами, в отличие от случаев применения зарина и хлора.

В 2015 году в Рочестере, штат Нью-Йорк, был арестован мужчина, заявивший, что он — завербованный член ИГ. Среди прочего, он закупил раствор аммиака. Что именно он собирался с ним делать, неясно.

В январе 2016 года в было опубликовано сообщение о том, что аммиак применяется боевиками ИГ в северном Ираке для изготовления «самодельной химической взрывчатки». Приблизительно в то же время появилось еще одно сообщение о том, что ИГ использует для обстрела химснаряды, начиненные аммиаком. В ноябре 2016 года появились многочисленные сообщения (вот только один пример из множества) о том, что ИГ запасается аммиаком в Мосуле. Но других подробностей в тот момент не было.

И уже совсем недавно появились сообщения о конфискации аммиака у боевиков ИГ в Хаджине. Главным образом, их источником послужило видео, опубликованное сторонниками Отрядов народной самообороны курдов. На этом видео зафиксировано много баллонов с аммиаком турецкого происхождения.

Стоит отметить, что до этого газовые баллоны уже перезаправлялись, поэтому трудно сказать наверняка, какой именно газ внутри. Вполне вероятно, что в них действительно содержится аммиак. Один из авторов Bellingcat, Нур Нахас, опубликовал фотографии этих баллонов в (сообщение приводится ниже). Однако никаких сообщений об использовании аммиака в йеменском конфликте не поступало.

За последние годы были и совершенно ложные сообщения. Например, в 2013 году произошла утечка аммиака из системы охлаждения Международной космической станции (МКС), которую в ошибочно приписали ИГ.  Взрывчатое вещество нитрат аммония, широко используемое в регионе, часто ошибочно называют «нитратом аммиака», а это сильно затрудняет поиск реальных примеров использования вещества.

Современное производство

Система работы любого аммиачного завода достаточно сложная и содержит в себе нескольких этапов. Технология получения искомого вещества осуществляется в 6 этапов. В процессе проведения синтеза происходит получение, собирание и распознавание аммиака.

Первоначальная стадия заключается в извлечении серы из природного газа при помощи десульфуратора. Эта манипуляция требуется вследствие того, что сера является каталитическим ядом и убивает никелевый катализатор еще на стадии извлечения водорода.

На втором этапе проходит конверсия метана, которая протекает с применением высокой температуры и давления при использовании никелевого катализатора.

На третьей стадии случается частичное выгорание водорода в кислороде воздуха. В результате производится смесь водяного пара, оксида углерода, а также азота.

На четвертом этапе происходит реакция сдвига, которая проходит при различных катализаторах и двух отличных температурных режимах. Первоначально применяется Fe3O4, и процесс протекает при температуре 400 ˚С. Во второй стадии участвует более эффективный по своему воздействию медный катализатор, что позволяет осуществление производства при низких температурах.

Следующая пятая стадия предполагает избавление от ненужного оксида углерода (VI) из смеси газа путем применения технологии поглощения раствором щелочи.

На завершающем этапе оксид углерода (II) удаляется при использовании реакции конверсии водорода в метан через никелевый катализатор и большую температуру.

Полученная в результате всех манипуляций смесь газа содержит 75 % водорода и 25 % азота. Ее сжимают под большим давлением, а затем остужают.

Именно эти манипуляции описывает формула выделения аммиака:

Хоть этот процесс выглядит не очень сложным, однако все вышеперечисленные действия по ее осуществлению говорят о сложности получения аммиака в промышленном масштабе.

На качество конечного продукта влияет отсутствие в сырье примесей.

Пройдя долгий путь от небольшого лабораторного опыта до масштабного производства, получение аммиака на сегодняшний день является востребованной и незаменимой отраслью химической промышленности. Этот процесс постоянно совершенствуется, обеспечивая качество, экономичность и необходимое количество продукта для каждой ячейки народного хозяйства.

1.3 Способ совместного производства аммиака и мочевины, установка для осуществления способа, способ модернизации установок синтеза аммиака и синтеза мочевины

Способ совместного производства аммиака и мочевины осуществляют по схеме, включающей реактор синтеза аммиака, секцию синтеза карбамата, реактор синтеза мочевины, а также секцию регенерации мочевины (рис. 2).

Часть потока, содержащего карбамат в водном растворе и поступающего из секции регенерации мочевины, подвергают обработке с частичным разложением карбамата для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе. Полученный разбавленный карбамат вместе с газовым потоком, включающим H2
, N2
и CO2
, полученный на стадии риформинга углеводородов, объединяют c потоком NH3
, поступающего из реактора синтеза NH3
.

Смесь направляют в секцию синтеза карбамата, где из аммиака и диоксида углерода получают поток, включающий карбамат в водном растворе, и газовый поток, включающий водород и азот. Поток, включающий карбамат в водном растворе, затем направляют в реактор синтеза мочевины, в то время как газовый поток, включающий водород и азот, направляют в реактор синтеза аммиака. Установка для осуществления способа основана на объединении в едином технологическом цикле реакторов синтеза аммиака, который связан с секцией риформинга, с реакторами синтеза карбамата и синтеза мочевины, а также с секциями регенерации и концентрирования мочевины. Модернизация единичных установок синтеза аммиака и синтеза мочевины предполагает создание технологического цикла, указанного выше.

Технический результат — снижение капиталовложений, энергетических и материальных затрат.

Технология производства аммиака + видео как получают

В рамках этого направления сегодня многие компании стали заниматься разработкой и проектированием следующих технологий:

  • Перевод избыточного количества аммиака на изготовление метанола.
  • Разработка производства на основе современных технологий для подмены активных агрегатов.
  • Создание интегрированного производства и модернизация.

На производство одной тонны аммиака в России расходуется в среднем 1200 нм³ природного газа, в Европе — 900 нм³. Белорусский «Гродно Азот» расходует 1200 нм³, после модернизации ожидается снижение расхода до 876 нм³. Украинские производители потребляют от 750 нм³ до 1170 нм³. По технологии UHDE заявляется потребление 6,7 — 7,4 Гкал энергоресурсов на тонну.

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3+ + 91,84 кДж

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода). Реакция происходит с выделением тепла и понижением объёма. Следовательно, исходя из принципа Ле-Шателье, реакцию следует проводить при возможно низких температурах и при высоких давлениях — тогда равновесие будет смещено вправо. Однако скорость реакции при низких температурах ничтожно мала, а при высоких увеличивается скорость обратной реакции. Проведение реакции при очень высоких давлениях требует создания специального, выдерживающего высокое давление оборудования, а значит, и больших капиталовложений. Кроме того, равновесие реакции даже при 700°C устанавливается слишком медленно для практического её использования. Выход аммиака (в объёмных процентах) в процессе Габера при различных температурах и давлении имеет следующие значения:

100 ат 300 ат 1000 ат 1500 ат 2000 ат 3500 ат
400 °C 25,12 47,00 79,82 88,54 93,07 97,73
450 °C 16,43 35,82 69,69 84,07 89,83 97,18
500 °C 10,61 26,44 57,47 Нет данных
550 °C 6,82 19,13 41,16

Применение катализатора (пористое железо с примесями Al2O3 и K2O) позволило ускорить достижение равновесного состояния. Интересно, что при поиске катализатора на эту роль пробовали более 20 тысяч различных веществ.

Учитывая все вышеприведённые факторы, процесс получения проводят при следующих условиях:

  • температура 500 °C;
  • давление 350 атмосфер;
  • катализатор.

Выход аммиака при таких условиях составляет около 30%. В промышленных условиях использован принцип циркуляции — аммиак удаляют охлаждением, а непрореагировавшие азот и водород возвращают в колонну синтеза. Это оказывается более экономичным, чем достижение более высокого выхода реакции за счёт повышения давления. Для его получения в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

Обычно лабораторным способом аммиак получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью.

Для осушения аммиака его пропускают через смесь извести с едким натром. Очень сухой можно получить, растворяя в нём металлический натрий и впоследствии перегоняя. Это лучше делать в системе, изготовленной из металла под вакуумом. Система должна выдерживать высокое давление (при комнатной температуре давление насыщенных паров около 10 атмосфер). На промышленном производстве обычно для сушки используют абсорбционные колонны.

Видео как делают:

Производство аммиака не должно обходить стороной технический прогресс. В основном это касается энергосбережения. В ходе разработки современных технологий большое значение отводится программному обеспечению, необходимому для моделирования химических и технологических процессов.

Раствор аммиака: инструкция по применению

В инструкции по применению Нашатырного спирта указывается, что доза препарата подбирается индивидуально в зависимости от показаний.

В хирургической практике в качестве средства для мытья рук раствор используется по методу Спасокукоцкого-Кочергина, разводя 50 мл раствора в 1 л кипяченой воды (теплой).

При использовании для возбуждения дыхания раствор наносится на марлю или вату. При укусах насекомых используется в виде примочек.

Применение Нашатырного спирта в садоводстве

Применение для растений Нашатырного спирта достаточно разнообразно: его используют от тли, для обработки лука от луковой мухи, для подкормки растений.

Нашатырный спирт от тли используется из расчета 2 ст. ложки на 10 л воды. В ведро также следует добавить немного стирального порошка — это обеспечит лучшее прилипание. Раствор используют для опрыскивания растений.

Нашатырный спирт как удобрение: в этом случае на 4 л воды следует взять 50 мл раствора. Средство является не только хорошей подкормкой для комнатных и огородных растений, но также позволяет избавиться от мошек и комаров.

Для полива лука следует развести в ведре воды 1-2 ст. ложки нашатырного спирта. Поливать растения таким средством рекомендуется с момента посадки и до конца июня.

Как почистить золото?

Существует несколько способов чистки золота Нашатырным спиртом.

Можно смешать 1 ч. ложку спирта со стаканом воды и 1 ст. ложкой любого моющего средства, а можно добавить в воду (200 мл), нашатырный спирт (1 ч. ложку), перекись водорода (30 мл), половинку чайной ложки жидкого моющего средства.

В первом случае украшения кладут в чистящий раствор на час-два, во втором — на 15 минут. После чистки золото следует промыть в воде и насухо вытереть салфеткой.

Как почистить серебро?

Чтобы провести чистку серебра, Нашатырный спирт разводят водой в пропорции 1:10 (1 часть спирта на 10 частей воды). Изделия из серебра оставляют в растворе в течение нескольких часов, затем прополаскивают их в воде и протирают мягкой салфеткой.

Для регулярной чистки серебра используют мыльный раствор, в который добавляют небольшое количество нашатырного спирта.

Нашатырный спирт от тараканов и муравьев

Для борьбы с муравьями 100 мл раствора разводят в литре воды и промывают этим средством мебель на кухне. Чтобы избавиться от тараканов с нашатырным спиртом моют пол.

Нашатырный спирт для пяток

В качестве средства для смягчения огрубевшей кожи стоп нашатырный спирт смешивают с глицерином (1:1). Средство наносят на ступни перед сном, а сверху надевают носки.

Применение в медицине и быту, побочные действия

НС и аммиак играют очень важную роль в промышленности и медицине.

Гидроксид аммония находит применение в основном в медицине, так как обладает регенерирующим, антисептическим и раздражающим эффектом.  Он используется для приведения в чувства человека, потерявшего сознание. Это происходит благодаря его резкому запаху, который вызывает моментальную реакцию организма- учащается дыхание и поднимается давление, от чего человек приходит в чувства.

В быту данное соединение, тоже нашло свое применение. Он используется в качестве подпитки для растений, так как содержит в себе азот и благодаря своему запаху может отпугивать насекомых-вредителей, не навредив самому растению.

NH3 в основном используется в промышленности для изготовления солей, в качестве хладагента холодильных машин, для изготовления удобрений, при изготовлении зеркал и различных медицинских препаратов (в том числе и 10% водный раствор).

Индия и Китай: отличительные особенности можно прочитать здесь

Так как нитрид водорода является ядовитым концентрированным составом, он может иметь серьезные побочные действия. К примеру:

  1. Нитрид водорода легко загорается на воздухе, что может привлечь к взрыву.
  2. Жидки аммиак оставляет ожоги. Это обосновано тем, что газ сжижается при низких температурах (-33 градуса).
  3. Пары нитрида водорода опасны для человека. Они могут поражать дыхательные пути и глаза.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий