18- мавзу: Кимёвий жараёнларнинг термодинамик тахлили Режа: Аммиакни ишлаб чиқаришда энергия тежамкор янги технологиялар

Аммиак синтези учун водород ва азотводородли аралашма ишлаб чиқариш
Аммиак синтези учун водород саноатда 4 ҳил усулда олинади:

1. 
   Метанни конверсиялаш орқали.
   
2. 
   Углерод оксидини сув гази билан конверсилаш.
   
3. 
   Кокс газидан ажратиш орқали.
   
4. 
   Сув ёки натрий хлоридни электролиз қилиш орқали.
   

Метанни конверсиялаб водород олиш.
Метан ва сув буғлари кислород ёрдамида қуйидаги асосий реактсияларга асосланиб таъсирлашади:

Ч₄ + Ҳ₂О CО+ 3Ҳ – 206 кДж



Ч₄ + 0,5О₂ CО+2Ҳ₂ + 35 кДж



CО + Ҳ₂О CО₂ + Ҳ₂ + 41 кДж

Суммар жараён қуйидагича ифодаланади:

СН₄ + 2Н₂О СО₂ + 4Н₂ – 165 кДж
Метанни конверсиялаш атмосфера босимида катализатор иштирокида (Ал₂О₃ га ёки МгО суркалган Ни –ГИАП-3, ГИАП –5) олиб борилади.
Жадвал

Темепратура, ^0С	СН4:Н2О=1:1, %					СН4:Н2О=1:2, %
	СО	Н2	СН4	Н2О	СО		Н2	СН4	Н2О	СО2
600	15,8	47,0	18,6	18,6	6,95		53,28	8,25	23,42	8,10
700	21,5	64,5	7,0	7,0	13,37		62,76	1,61	16,59	5,67
800	23,8	71,6	2,3	2,3	15,67		63,93	0,17	16,00	4,23
900	24,6	73,8	0,8	0,8	16,59		63,36	0,02	16,63	3,40

Асосан шахтали конверторларда амалга оширилади. Аппаратга табиий газ, сув буғи ва атмосфера кислороди (40-50% О₂) юборилади. Катализаторнинг юқори қатлами температураси 10501100 ⁰С атрофида ушланади.

Газни тозалаш. Аммиак олишда газнинг тозалаги муҳим рол ўйнайди. Табиий газ таркибидаги олтингугрт миқдори 2 мг/м³ дан кўп бўлмаслиги шарт. Акс ҳолда катализатор заҳарланиб, фаоллиги кескин камаяди. Бундан ташқари газ таркибида СО₂ (30 % гача) ва СО (0,5  4,0 %) атрофида бўлади.
Олтингугртли бирикмалардан тозалаш. Табиий газ таркибида С, Ҳ₂С, CС₂, CОС (сероокис), меркаптанлар (С₂Н₅СН) ва бошқа олтингугуртли бирикмалар бўлади. Газни тозалашда гидрирланади. Бу жараён кобалтмолибденли катализаторда 350-450 ⁰С да амалга оширилади:

CС₂ + 4Ҳ₂ 2Ҳ₂С + Ч₄

РШ + Ҳ₂ Ҳ₂С + РҲ

CОС + 4Ҳ₂ Ҳ₂С + Ч₄ + Ҳ₂О
Ҳосил бўлган Ҳ₂С қаттиқ ва суюқ абсорбентларга юттирилади. Қаттиқ юттирилувчилар активланган кўмир, Фе(ОҲ)₂, ЗнО лардир. Суюқ абосбентлар сифатида аммиакли сув, этаноламин, карбонат эритмалари ишлатилади. Азот саноатида ЗнО кенг қўлланилади.

ЗнО + Ҳ₂С ЗнС + Ҳ₂О
Бу жараён қайтмас бўлиб газни 1 мг/м² гача тозалайди.
Конвертирланган газни СО₂ дан тозалаш
Газ конверсиядан кейин СО 1730 % СО₂ тутган бўлади. Тозалашда сувдан фойдаланиш мумкин. Бу усулда 80 % СО₂, 11 % Н₂ тўтган эритма ҳосил бўлади. Бу газли эритмани карбамид ишлаб чиқаршга ёки «куруқ муз» олишда ишлатиш мумкин. Камчилиги электр энергиясининг кўп сарф бўлишида.
Бошқа усуллардан бири этаноламинли тозалашдир. Асосан моно- ва диетаноламинлар СН₂ СН₂ОННН₂ ва (СН₂СН₂ОН)₂ НҲ ишлатилади.



СО₂ + 2РНҲ₂ + Ҳ₂О (РНҲ₃)₂CО₃

CО₂ + (РНҲ₃)₂CО₃ + Ҳ₂О 2РНҲ₃ҲCО₃
Жараён 40-45 ⁰С да олиб борилади. Ҳосил бўлган карбонатлар 120 ⁰С да десорбтсияланади.
Яна бир усули поташли тозалашдир. Бунда ҳарорат 110-120 ⁰С ни ташкил қилади. 25 % ли К₂СО₃ эритмаси ишлатилади.



К₂CО₃ + CО₂ + Ҳ₂О 2КҲCО₃
Юқори температурада регенератсияланади. Юттирувчилар сифатида метанол, пропилен-корбанат С₄Н₆О₃ , Сулфолан С₄Н₈СО₂ каби моддалар ишлатилиши мумкин.
Газни СО дан тозалаш. Газ таркибидаги СО ни мис-амиакли эритмада суюқ азот билан хайдаш орқали тозалаш мумкин. Бунда мис-амиакли комплекс ҳосил булиш билан реактсия кетади.Асосан бу эритмага кучсиз кислоталар: сирка, карбонат ва чумоли кислоталари қўшилади. Жараён юқори босимда (1.10⁷-3.10⁷ Н/м²) 0-25 ⁰С ҳароратда олиб борилади.
СО ни эритмадан регенератсиялаш атмосфера босимида 77-79 ⁰Сда олиб борилади. Бу шароитда СО десорбтсияланади. Жараённи вакуум остида олиб бориш мақсадга мувофик. Регенератсияланган эритма тсиклга қайтарилади. Бу усулдаги тозалашдан сунг газ таркибида 0,003 % гача СО колиши мумкин.
1 тонна аммиак олиш синтез колоннасининг материал баланси қуйидаги формулалар билан ҳисобланади:
а).Газ сарфи (м³):
В=Вт +Вр+Впр
Бу ерда: Вт – азот-водород аралашмасининг назарий сарфи, м³ , бу 2635 м³;
Вр- суюқ аммиакда эриган газлар миқдори, м³;
Впр- тсиклдан ажратиладиган азот-водород аралашмаси, метан ва
аргонларнинг миқдори,