ПРОИЗВОДСТВО НА АМОНЯК

Амонякът е вещество с голямо практическо приложение. Ето защо евтиното му получаване е важна икономическа е технологична задача.

Оптимални условия за получаване на амоняк

Промишлено амонякът се получава от азот и водород съгласно процеса:

.

Тази реакция е обратима и равновесна. Тя протича с отделяне на топлина и с намаляване на обема на газовата смес. От четири мола азотоводородна смес се получават два мола амоняк.

Като се изходи от влиянието на факторите върху химичното равновесие и ролята на катализаторите за промяна на скоростта на химичните процеси, теоретично могат да се подберат следните най-подходящи условия за получаването на амоняк:

• Повишаване концентрацията на изходните вещества (N₂ и H₂) и непрекъснато отстраняване на продуктите на реакцията (NH₃). Производството на амоняк е организирано така, че полученият амоняк непрекъснато се извежда от системата.

• Повишаване на налягането в системата, което благоприятства протичането на правата реакция. Синтезът на амоняк може да протича при ниско, средно или високо налягане. У нас се работи при средно налягане 30 МРа (300 atm). Повишеното налягане налага използването на по-здрав материал за апаратурата. Това води до повишаване на цената на продукта.

• И

  още

  зползване на катализатор. Като катализатор се използва гъбесто желязо.

още

Качеството на катализатора е от изключителна важност. Той се получава по следния начин. Чисто желязо или магнетитова руда се стапя (1800 оС) в кислородна среда с добавките от около 10 % алуминиев оксид (Al2O3) и 2 3 капки калиев оксид (K2O). Получената маса след охлаждане се натрошава на зърна с размери 5 10 cm. Редуцира се с водород в самия апарат за синтез. Получава се силно шуплесто (гъбесто) активно желязо. Алуминиевият оксид стабилизира структурата на катализатора, а калиевият оксид е промотор.

• Понижаване на температурата, защото синтезът на амоняк е екзотермична реакция. Понижаването на температурата от друга страна ще намали скоростта на реакцията и достигане до равновесно състояние. Затова се подбира такава температура (не много висока), при която и скоростта не е малка и все пак равновесното състояние не е изтеглено към изходните вещества. От опитно установените данни (вж. табл. 1) се вижда, че оптималната температура за синтез на амоняк е 400^о 500 ^оС.

Таблица 1

Температура оС	Масова част на амоняка в % при съответно налягане		Температура оС	Масова част на амоняка в % при съответно налягане
	30 МРа	100 МРа		30 МРа	100 Мра
200	89,94	98,29	500	26,44	57,47
300	70,96	92,55	600	13,77	31,43
400	47,00	79,82	700	7,28	12,83

В заключение оптималните условия за синтез на амоняк у нас са: азотоводородна смес, отвеждането на получения амоняк, температура 400 ^о 500 ^оС, налягане 30 МРа и железен катализатор.

Етапи на производствения процес

• Получаване на азотоводородна смес

Едно от условията да бъде евтин продуктът на едно производство са евтините суровини. Суровините за получаване на азотоводородната смес са азот от въздуха и водород от природни продукти.

Азотът се получава от втечнен въздух. Втечняването става при високо налягане и ниска температура. При понижаване на налягането най-напред се изпарява азотът, защото кипи при най-ниска температура. Така азотът е отделя от кислорода (табл. 2).

Таблица 2

Компоненти на въздуха	Състав обем %	Tok, (oC)
Кислород	21	-182,95
Аргон	0,93	-185,7
Азот	78,084	-195,8
Други	0,07

Водородът може да е получи от вода. Най-чист водород се получава при разлагане на вода с постоянен електричен ток:

.

още

Процесът е свързан с изразходването на много електроенергия, което го оскъпява.

още

За получаване на водород може да се използва добитата в нощните часове в атомните електроцентрали електроенергия, когато консумацията © е намалена.

още

По-евтин водород може да се получи при газификация на каменни въглища.

още

При газификация на каменни въглища се получава смес от CO, N2, H2, CO2. Количеството на водорода е по-голямо, когато вместо въздух се използва водна пара. Допълнително количество водород се получава и при взаимодействието на въглеродният оксид с водната пара: .

Напоследък най-използван метод за получаване на водород е този от метан.

още