Produção de amônia

Indústria de nitrogênio hoje é um dos principaisindústrias. O uso de amônia se espalhou para equipamentos de refrigeração (R717, refrigerante), medicamentos (solução de amônia ou álcool amoniacal), agricultura (fertilizantes).

A atenção primária é dada à produção de fertilizantes nitrogenados (e, portanto, às suas bases, incluindo a amônia, cuja demanda cresceu 20% nas últimas duas décadas).

Mas a produção de amônia difere, em primeiro lugar, pela alta intensidade energética. Toda a história dessa produção é a luta pela redução das energias usadas (mecânica, térmica, elétrica).

Síntese de amônia revela a fórmula:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

A reação é exotérmica, reversível, com diminuiçãovolume. Como a reação é exotérmica, uma diminuição na temperatura mudará o equilíbrio para a formação de amônia, no entanto, a taxa de reação diminuirá significativamente. A produção de amônia deve ir a altas temperaturas (a síntese ocorre a 500 graus Celsius). Um aumento em t levará a uma reação reversa. A pressão de 15 a 100 MPa permite neutralizar a influência da temperatura (baixa pressão - de 10 a 15 MPa, pressão média - de 25 a 30 MPa, alta pressão - acima de 50 MPa). Destes, a média é preferível.

O catalisador é esponjoso de ferro com aditivos de óxidos de cálcio, silício, potássio e alumínio.

Impurezas nocivas (monóxido de carbono, água,sulfeto de hidrogênio) têm um efeito negativo na taxa de reação da reação, envenenando o catalisador, reduzindo assim sua atividade e diminuindo a vida útil. Isso significa que a mistura de sulfeto de hidrogênio deve necessariamente ser completamente limpa. Mas mesmo após a purificação, apenas uma parte dessa mistura se transforma em amônia. Portanto, a fração restante não reagida é novamente enviada ao reator.

Como é produzida a amônia?

O gasoduto é fornecido com uma mistura já preparada detrês partes de hidrogênio e um nitrogênio. Ele passa através do turbocompressor, onde se comprime até a pressão indicada acima, e é enviado para a coluna de síntese com o catalisador nas prateleiras embutidas. O processo, como descobrimos, é altamente exotérmico. A mistura de nitrogênio-hidrogênio é aquecida pelo calor em evolução. Cerca de 25% de amônia e nitrogênio não reagido com hidrogênio emergem da coluna. Toda a composição é fornecida ao refrigerador, onde a mistura é resfriada. A amônia sob pressão se torna líquida. Agora entra em funcionamento um separador, cuja tarefa é separar a amônia na coleção no fundo e a mistura não reagida, que é devolvida pela bomba de circulação de volta à coluna. Devido a essa circulação, a mistura de nitrogênio e hidrogênio é usada em 95%. Amônia líquida através da tubulação de amônia vai para um armazém especial.

Todos os dispositivos utilizados na produção,máximo hermético, que elimina o vazamento. Apenas a energia das reações exotérmicas que ocorrem no interior é usada. O esquema é fechado, com baixo desperdício. Os custos são reduzidos por meio de um processo contínuo e automatizado.

A produção de amônia não pode deixar de afetarmeio ambiente. As emissões de gases são inevitáveis, incluindo amônia, óxidos de carbono e nitrogênio e outras impurezas. Calor de baixa qualidade é liberado. A água é descartada após a lavagem dos sistemas de refrigeração e do próprio reator.

Portanto, a produção de amônia éincluem limpeza catalítica com um agente redutor de gás. A redução da quantidade de esgoto pode ser obtida substituindo os compressores de pistão por turbocompressores. O calor de baixo potencial pode ser utilizado pela introdução de calor de alto potencial. No entanto, isso aumentará a poluição pelos gases de combustão.

Um esquema tecnológico de energia envolvendo um ciclo de ciclo combinado onde ambos os produtos de calor e combustão de vapor são utilizados aumentará simultaneamente a eficiência da produção e reduzirá as emissões.