Ўзбекистон Республикаси Олий ва махсус ўрта таълим вазирлиги олий ўқув юртларининг талабалари учун дарслик сифатида тавсия этган

6-§. Аммиак синтез қилишнинг оптимал схемаси ва реакторнинг
тузилиши
Стехиометрик таркибга эга, захарлардан холи, таркибида жуда оз миқдорда инерт моддалар бўлган азот-водородли аралашма компрессорда сиқилади. Ҳозирги замондаги энг катта қурилмаларда поршенли турбокомпрессорлар ўрнига бирмунча тежамли турбокомпрессорлар қўлланилади. Реактордан чиқадиган газлар аралашмаси бирин-кетин сувли ва аммиакли совиткичларда совитилади. Совуқ аммиак сепараторларда ажратилади, реакцияга киришмай қолган азот-водородли аралашма эса циркуляцион компрессорда сиқилади ва янги газ билан бирга реакторга — аммиак синтез қиладиган колоннага юборилади (12-расм).
Колоннада азот-водородли аралашмани каталитик реакция бошланадиган ҳароратгача қиздириш ва темир катализатор қатламидан (заррачанинг ўлчами кўндалангига 5-6 мм) ўтказиш керак. Реакция давомида ортиқча иссиқлик чиқариб юборилади ва реакцияда чиқадиган иссиқликдан иложи борича кўпрок фойдаланилади. Демак, колоннага катализатор, газни исиш ва катализаторнинг ҳароратсини ва эҳтимол буғ қозонининг трубаларини ростлаб туриш учун колоннага иссиқ алмаштиргичлар қўйилади. Юқори босим ва 550°С гача ҳароратда реакция ўтказиладиган аппаратнинг хусусиятлари қандай?

70-расм. 30 Мн/м³ босимда амииак синтез қилиш схемаси
Аммиак синтез қилинадиган реакцион аппаратлар корпус деворининг қалинлиги мм, диаметри 2,1 м, баландлиги 24 м га яқин бўлган (булар тахминий сонлар) цилиндрлардан иборат. Цилиндр тепасидан ва пастидан қалин қопқоқ билан беркитилган бўлади. Аппаратнинг деворларига ич томонидан 30 Мн/м² гача босим берилади, пўлат таркибига кирувчи реагентлар углерод ва бошқа моддаларга таъсир қилади. Водород юқори ҳарорат ва босимларда пўлат орқали сингади. Коррозияга чидамли ва пишиқ пўлатлар ҳосил қилиш мақсадида кўп тадқиқотлар ўтказилди. Ҳозирги вақтда аммиак синтез қилинадиган колонналарнинг корпуслари титан қўшилган хром-молибденли, хром-никелли ва бошқа легирланган пўлатлардан тайёрланади.
Колоннанинг корпусини жуда қаттиқ қиздириш мумкинми? Сиз, албатта, жуда қаттиқ қиздириб юбормасликнинг сабабларидан бирини тўғри айтасиз: ҳарорат ортганда процессда иштирок этаётган моддаларнинг коррозияланиш - емирилиш таъсири кучаяди. Аммо бошқа сабаби ҳам бор. Фараз қилинг, колонна корпусининг ички девори бир неча юз градусгача қизийди. Ички ва ташқи қаватлар орасида катта ҳароратлар фарқи юзага келади, металл ичкарисидан кенгайиб, колонна корпуси ёрилиб кетиши ва газлар аралашмаси портлаши мумкин, баъзан заводларда процессни ўрганиш вақтида бундай ҳоллар юз берган. Баъзи заводларда, бундай қурилмаларнинг портлаш хавфи бўлгани учун синтез колонналари бегонланган чуқурларга ўрнатилади. Аммо тажрибанинг тасдиқлашича колонналарни шундай ўрнатиш керакки, унинг ҳеч қандай хавфи бўлмасин - ҳозирги вақтда заводларда синтез колоннасининг корпуслари бир неча ўн йилгача яхши ишлайди.
Балки, сиз колоннани иссиқ ўтказмайдиган материал билан қоплашни таклиф этарсиз. Бу усул яхши самара бермайди. Бунинг устига аммиак синтез қилинадиган колонка жуда қиммат аппаратдир, унинг ички хажмидан ҳам тўла фойдаланиш керак, демак, қалин қаватли изоляция ишлатиб бўлмайди. Бу масалани тезда тўғри ҳал қилиб бўлмаган, ҳозир эса у барча қурилмаларда қўлланилади. Аммиак синтез қилинадиган колоннанинг ичкарисига катализатор қутиси билан иссиқ алмаштиргич шундай жойланадики, уларнинг девори билан колоннанинг корпуси ўртасида бўшлиқ қолади (13-расм). Ҳароратси одатдаги аралашманинг ҳароратсига яқин бўлган азот-водородли аралашма колоннанинг юқорисидан киради ва дастлаб ана шу тирқишдан ўтади. Газлар оқими узлуксиз берилгани учун, гарчи катализаторнинг ҳароратси 550°С гача етса ҳам колонна корпуси ичкарисидан фақат 60—80°С гача қизийди.
Иссиқ алмаштиргичда қиздирилган азот-водородли аралашма катализатор қаватига жойлаштирилган иссиқ алмаштиргич трубаларда қизийди, шунинг учун бир йўла оптимал ҳарорат режими сақланиб туради. Газ колоннадан 200⁰С га яқин ҳарорат чиқади. Реакция иссиқлигидан тўлиқроқ фойдаланиш учун контакт зонага трубалар ўрнатилади, сув а буғига айланадиган сув ана шу трубалар орқали ўтади.
Нима сабабдан азот- водородлп аралашманинг бир қисми иссиқ алмаштиргич қолиб, бевосита катализаторга юборилади?
Синтез колоннасиннмг қуввати. Катта кимёвий аппаратлар қуриш иқтисодий жиҳатдан мақсадга мувофиқ эканлигини энди сиз биласиз. Синтетик аммиак ишлаб чиқариладиган дастлабки цехлар суткасига 5—10 Т аммиак чиқарадиган аммиак синтез қилиш колонналари билан жиҳозланган эди. Ҳозирги замон кимё машинасозлиги металлургия ва кимё технологиясининг ютуқлари ҳозирги вақтда суткасига 1500 тоннагача— йилига ярим миллион тоннадан кўп аммиак синтез қилинадиган колонналар қуришга ёрдам беради.