Характеристика исходного сырья - Синтез аммиака

Сырьем для получения продуктов в азотной промышленности является атмосферный воздух и различные виды топлива.

В число постоянных составляющих воздуха входят следующие газы (в% по объему): азот - 78,16; кислород - 20,90; аргон - 0,93; гелий, неон, криптон, ксенон и другие инертные газы - 0,01. В технических расчетах принимают, что воздух содержит 79% азота и 21% кислорода.

Для синтеза аммиака в некоторых схемах необходима азотоводородная смесь в соотношении N2: H2=1: 3. Азот получают разделением воздуха или же совместно с водородом в виде азотоводородной смеси. В других схемах используют и чистый жидкий азот для тонкой очистки синтез - газа от вредных примесей, и газообразный, вводя его в строго корректируемом соотношении в конвертированный газ. В последнем случае воздух подвергают разделению методом глубокого охлаждения.

Поскольку ресурсы атмосферного азота огромны, то сырьевая база азотной промышленности в основном определяется вторым видом сырья - топливом, применяемым для получения водорода или водородсодержащего газа.

В настоящее время основным сырьем в производстве аммиака является природный газ.

Синтез-газ из твердых топлив. Первым из основных источников сырья для получения синтез - газа явилось твердое топливо, которое ?ерерабатывалось в газогенераторах водяного газа по следующим реакциям:

C+H2O - CO +H2;? H>0

C+O2 - CO2;? H<0

Такой способ получения заключается в по?еременной подаче через слой крупнокускового твердого топлива (антрацита, кокса, полукокса) воздушного и парового дутья. Синтез - газ получают на стадии парового дутья, а необходимая тем?ература слоя топлива достигается в течение стадии воздушного дутья. Цикл работы генератора составляет 3-5 мин. Полученный водяной газ содержит 50-53% Н2 и ~365 СО.

Для дальнейшего использования в производстве водяной газ необходимо очистить от сер???тых соединений и провести конверсию оксида углерода по реакции:

CO+H2O-CO2+H2;? H<0

А затем удалить диоксид углерода полностью в случае его применения для синтеза аммиака.

Недостатками процесса являются его ?ериодичность, низкая единичная производительность газогенератора, а также высокие требования к сырью по количеству и тем?ературе плавления золы, его гранулометрическому составу и другим характеристикам.

Другим направлением является газификация топлива в виде пыли. Этот процесс позволяет использовать практически любые виды топлива. Его особенностями является высокая турболизация в зоне реакции за счет подачи встречных потоков топливной смеси и хорошее смешение парокислородной смеси с топливной пылью.

Синтез - газ из жидких углеводородов. По технологическим схема ?ереработки в синтез - газ жидкие топлива можно разделить на две группы. Первая группа включает топливо, ?ерерабатываемые высокотем?ературной кислородной конверсией. Сюда относятся тяжелые жидкие топлива - мазут, крекинг - остатки и т. п. Вторая группа - легкие прямоточные дистилляты (нафта), имеющие конечную тем?ературу ки?ения не выше 200-220°С; она включает бензин, лигроины, смеси светлых дистиллятов. Вторая группа жидких топлив ?ерерабатывается в синтез - газ каталитической конверсией водяным паром в трубчатых ?ечах.

Достоинством этого метода является возможность получения синтез - газ под давлением, легкость регулирования состава синтез - газа, малый расход электроэнергии. К недостаткам можно отнести высокие требования к углеводородному составу исходного сырья по содержанию в нем непредельных и циклических углеводородов, серы и других примесей, большой удельный расход углеводородов.

Синтез-газ из природного газа. Синтез - газ из углеводородных газов (природного, попутного, газов ?ереработки других топлив) сегодня является основным источником получения аммиака. По использованию окислителя и технологическому оформлению можно выделить следующие варианты процесса получения водородосодержащих газов: высокотем?ературная кислородная конверсия, каталитическая парокислородная конверсия в шахтных реакторах, каталитическая паро-углекислотная конверсия в трубчатых ?ечах.

Окисление метана (основного компонента углбеводородных газов) при получении синтез - газа протекает по следующим основным суммарным реакциям:

Аммиак азотный водородосодержащий

CH4+0,5O2 = CO+2H2;? H=-35,6 кДж

CH4+H2O = CO+3H2;? H=206,4 кДж

CH4+CO2 = 2CO+2H2;? H=248,3 кДж

Похожие статьи




Характеристика исходного сырья - Синтез аммиака

Предыдущая | Следующая