ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципиальная схема производства синтетического аммиака из "Общая химическая технология Том 1" Из предыдущего ясно, что для достижения высокой производительности аппарата процесс синтеза аммиака следует вести, не стремясь к получению равновесных выходов. Напротив, надо пропускать газ с такой объемной скоростью, при которой выходящая из аппарата газовая смесь далека от состояния равновесия и содержание аммиака в ней невелико. Поэтому необходимо, выделив аммиак из газа, вновь направить азотоводородную смесь на синтез, что может быть осуществлено двумя прием1ами. Можно соединить последовательно ряд агрегатов для синтеза аммиака, пропуская газ через все агрегаты (схема с открытой цепью). Каждый агрегат состоит из колонны синтеза, холодильника (в котором газ охлаждается и конденсируется аммиак) и газоотделителя для разделения газа и жидкого аммиака. Можно проводить процесс в одном агрегате, направляя азотоводородную смесь после выделения аммиака и добавки к ней соответствующего количества свежей смеси обратно в колонну синтеза. Такой циклический процесс благодаря своим преимуществам, прежде всего компактности и простоте регулирования, применяется в настоящее время почти на всех установках. [c.330] Сжатый газ после компрессора проходит через фильтр, где очищается от масла. [c.330] Второй стадией процесса в ряде способов синтеза аммиака является дополнительная очистка азотоводородной с м е с и от ядов окиси углерода, кислорода и водяных паров. Напомним, что смесь, полученная описанными выше способами, содержит эти примеси в количествах, измеряемых тысячными или сотыми долями процента. Дополнительная очистка производится каталитическим способом. [c.330] Эти реакции идут при повышенном давлении и температуре 300—350° в присутствии специального катализатора. При последующем охлаждении газа большая часть водяных паров, образовавшихся в так называемой колонне предкатализа, конденсируется и удаляется. [c.331] Хотя метан не является ядом для катализатора синтеза аммиака, но повышение его содержания в газе понижает парциальное давление реагирующих веществ и, следовательно, производительность. Поэтому каталитический способ очистки применяется лишь для удаления незначительных количеств окиси углерода и кислорода. Содержание окиси углерода и водорода в газовой смеси, поступающей в колонну предкатализа, очень мало. Поэтому процесс не может протекать автотермично и необходим постоянный подвод тепла для поддержания в аппарате требуемой температуры. Процесс можно провести автотермично, если выбрать такие условия для предкатализа, при которых частично реагирует и азотоводородная смесь. Сжатая и очищенная азотоводородная смесь направляется далее вместе с циркуляционным газом в колонны синтеза аммиака. [c.331] Эти аппараты представляют собой наиболее сложную часть всего оборудования цеха синтеза. Конструкция колонны синтеза должна обеспечивать длительную безопасную работу, так как нарушение прочности аппарата, в котором находятся газы под давлением в сотни атмосфер, приводит к взрывам. Между тем неизвестны стали, которые бы длительно сохраняли прочность при температуре и давлении синтеза. К тому же азотоводородная смесь и аммиак агрессивно действуют на стали. В особенности опасно обезуглероживающее действие водорода, легко проникающего в стали. [c.331] Вторым, не менее важным требованием к конструкции является высокая производительность аппарата. Для этого количество катализатора в колонне данных размеров должно быть как можно больше, а температурный режим должен приближаться к оптимальному. Соблюдение этих условий позволяет и при больших объемных скоростях получать высокую степень превращения азотоводородной смеси. [c.331] Третьим требованием является использование тепла реакции. Так как реакция протекает с выделением значительного количества тепла, то возможно не только провести ее автотермично (за исключением пускового периода), но и использовать избыточное тепло, например, для производства водяного пара. [c.331] Решение таких сложных задач было найдено не сразу. Колонны синтеза совершенствовались постепенно. От первоначальных конструкций малой производительности, опасных в эксплуатации и требовавших постоянного нагрева реагирующих веществ, пришли в настоящее время к высокопроизводительным аппаратам, по размерам незначительно превышающим первоначальные, но работающим надежно и автотермично. [c.331] Количество аммиака, остающегося в газе при данной температуре конденсации, обратно пропорционально общему давлению Р, что позволяет, применяя для синтеза аммиака давление 750—1000 ат, достигать удаления 80—90% аммиака из газа охлаждением его в водяных холодильниках. При меньших давлениях газ приходится охлаждать дополнительно в аммиачных холодильниках до температуры от 0° до —55° (в зависимости от давления). В аммиачном холодильнике используется производимый на установке жидкий аммиак, который после испарения направляется в газообразном виде в перерабатывающие цехи. Таким образом, установки, работающие под высоким давлением преимущественно в виде жидкого аммиака установки же, работающие при меньших давлениях, выдают продукцию частично или полностью в виде газообразного аммиака. [c.332] Содержание аммиака в азотоводородной смеси над жидким аммиаком нельзя вычислять по приведенной выше формуле вследствие отклонения от законов идеальных газов, а также потому, что газ после конденсации содержит аммиак не только в виде паров, но и в виде тумана. Экспериментальные данные о содержании аммиака в азотоводородной смеси над жидким аммиаком представлены на рис. 129. [c.332] Т — абсолютная температура газовой смеси. [c.332] Вернуться к основной статье