Ртүрлі көлемдік жылдамдықтағы аммиак шығымыының температураға байланыстылығы.

ГРАФИК

1-15000с^-1; 2-30000с^-1; 3-60000с^-1;4-120000с^-1

H₂; N₂=3:1; P=30 MПа

Көлемдік жылдамдықты 15000 – нан 120000с^-1 өсіргенде, яғни сегіз рет, аммиактың шығымы 2 рет азайады. Газдың көлемдік жылдамдығын арттырғанда катализатордың өнімділігін оған сәйкес тегіс аппараттың өнімділігі артады, бірақ бір циклдағы аммиак шығымын төмендетеді. Бұл өндірістің циклдік схемасына тән құбылыс. Аммиакты синтездеу циклдік процеске жатады. Өйткені мұнда аммиакты бөлгеннен кейін реакцияға түспеген азот- сутек қоспасын қайтадан өндіріске қайтарады. Сондықтан мұндай процесте көлемдік жылдамдықты жоғарлатқан дұрыс. Алғашқы зауыттар V₀=5000-10000c^-1 . Қазіргі кезде көптеген зауыттар 40000с^-1 жылдамдықпен жұмыс жасайды. Көлемдік жылдамдықты экономикалық тұрғыдан таңдайды.

Көлемдік жылдамдық пен аммиактың шығымы арасында мынандай байланыс бар

G=0,77WN_NH3

G- 1м³ контактылық массадан 1 сағатта алынған аммиактың мөлшері.(кг)

0,77-1м³ амммиактың қалыпты жағдайдағы массасы.

N_NH3 - газ қоспасындағы аммиактың моль саны.

W- көлемдік жылдамдық.

Аммиактың синтездеу агрегатының өнімділігі мына формуламен есептеледі.

G=

мұндағы, G- калонна өнімділігі, кг/сағ^-1

W- көлемдік жылдамдық, сағ^-1

C₂-C₁ - калоннаға кірердегі және шығардағы газдың құрамындағы аммиактың мөлшері,%

0,77- газ күйіндегі аммиактың тығыздығы, кг/м³

V- катализатордың көлемі,м³

4. Аммиакты синездеу әдістері, технологиялық процесте қолданылатын қысымға байланысты үш түрге бөлінеді.

1. Төменгі қысымдағы – 10-15МПа

2. Орта қысмдағы –25-60МПа( 20-30)

3. Жоғары қысымдағы 60-100МПа ( 75-100)

Қазіргі мезгілде көпшілік өндіріс орындарда аммиакты синтездеу процесі орта қысымда жүргізіледі.

Аммиакты синтездеу технологиялық процесі негізгі 7 операциядан тұрады. Енді аммиак өндірудің принцпиалды схемасын қарастырайық.

1- табиғи газдағы күкірт қосындыларын тазарту.

2,3- метанды конверсиялау ( бірінші және екінші сатысы)

4- көміртек оксидін конверсиялау.

5-конверсияланған газды тазалау.

6- аммиакты синтездеу.

7- Аммиакты бөлу.

1.Табиғи газды күкіртте тазартады, өйткені оларды катализаторды улап реакцияның жылдамдығын азайтады. Тазартылған газға су буын қосып газ бен будың қоспасын 2- ге метанды конверсиялауға жібереді. Метанды конверсиялау мына реакция бойынша жүреді.

CH₄+H₂ O- 3H₂+CO-Q

Метанда каталитикалық жолмен конверсиялаудың бірінші сатысы Nі/AІ₂O₃,800⁰C,1-4МПа (табиғи газ қысымы).

Бұл стадияда конверсия толық жүрмейді.

Әрі қарай толық тазалау үшін, осы шыққан су газын ауа қосып екінші стадияға жібереді. 3-ке

Метанның бір бөлігі ауадағы оттегімен қосылады( метаннның ауадағы оттегімен конверсиясы)

СН₄+ 1/2O₂- 2H₂ + CO +Q

Осы реакция бойынша бөлінген жылу екінші стадияға керек жылуды қамтамасыз етеді. Бұл жерде ауамен бірге азотта қосады, сөйтіп азот сутек қоспасын алады.

3-тен шыққан газ қоспасына су буын қосып 4-ке жібереді мұнда көміртек оксидінің конверсиясы жүреді.

500⁰C

CO+H₂O - H₂+ CO₂+Q

Fe₂O₃

СО₂ –ні Н₂ ден тазарту үшін 2МПа қысым сумен жуады.

Осы жерде процесс біткенде азот:сутек қатынасы 1:3 болуы керек. Бұл жерде алынған газ құрамында едәуір көлемде, катализатордың активтілігін төмендететін, қоспалар болады, сондықтан оны 5- стадияда тазартады.

Алынған азотсутек қоспасын аммиакты синтездеуге 6- калоннаға жібереді.Аммиактың шығымы 15-20% аспайды, сондықтан 7- де аммиакты бөліп алғаннан кейін реакцияға түспеген азот сутек қоспасын қайтарады.

Енді орташа қысымда аммиакты синтездеудің технологиялық схемасын қарастырайық (химиялық, принцпиалдық, технологиялық схемасы).

Қондырғы

1-паровой котел; 2- синтез колоннасы; 3- мұздатқыш; 4- сеператор; 5- компрессор; 6- конденсациялау калоннасы; 7- буландырғыш:

Азот-сутек газы (2) калоннаға беріледі. Мұнда аммиакты синтездеу жүреді. Будан қоспа 400⁰С қазанға барады сосын қайтадан калоннаға келеді.Одан (3) су мұздатқышқа (4) сеператорға барады. 30МПа аммиактың бір бөлігі конденсацияланады. Одан әрі (5) компрессор арқылы конденсациялық калонна (6) және (7) буландырғышқа барады. Азот сутек қоспасы (6) конденсациялық калонннаның төменгі жағынан беріледі, бұл жерде ол тазарады.Бұл жерде сұйық аммиакты булануынан мұздайды және сол мұздаудың арқасында аммиак газ фазасынан бөлінеді.