Dusík průmysl je dnes jedním z předníchprůmyslu. Použití amoniaku se rozšířilo do chladicího zařízení (R717, chladiva), léku (roztok amoniaku nebo čpavku), zemědělství (hnojiva).
Hlavní pozornost je věnována výrobě dusíkatých hnojiv (a tedy i jejich základům, včetně amoniaku, jehož poptávka vzrostla za posledních dvacet let o 20%).
Produkce amoniaku se však nejprve liší vysokou energetickou náročností. Celá historie této výroby je boj o snížení energetických nároků (mechanické, tepelné, elektrické).
Syntéza amoniaku odhaluje vzorec:
N2 + 3H2 = 2NH3 + Q
Reakce je exotermická, reverzibilní a snižující sehlasitosti. Vzhledem k tomu, že reakce je exotermní, snížení teploty posune rovnováhu na tvorbu amoniaku, avšak rychlost reakce se výrazně sníží. Výroba amoniaku by měla probíhat při vysokých teplotách (syntéza probíhá při teplotě 500 stupňů Celsia). Zvýšení t vede k obrácené reakci. Tlak od 15 do 100 MPa umožňuje potlačit vliv teploty (nízký tlak - od 10 do 15 MPa, průměrný tlak - od 25 do 30 MPa, vysoký tlak - nad 50 MPa). Z nich je preferován průměr.
Katalyzátorem je houbovité železo s přísadami vápníku, křemíku, draslíku a oxidů hliníku.
Škodlivé nečistoty (oxid uhelnatý, voda,sírovodík) mají negativní vliv na reakční rychlost reakce, otravy katalyzátoru, čímž se snižuje jeho aktivita a snižuje životnost. To znamená, že směs sirovodíku musí nutně důkladně čistit. Ale i po čištění se jen část této směsi mění na amoniak. Zbylá nezreagovaná frakce je tedy znovu zaslána do reaktoru.
Jak se vyrábí čpavek?
Potrubí je dodáváno s již připravenou směsítři díly vodíku a jeden dusík. Prochází turbodmychadla, která je stlačena na výše uvedené, a je odeslán do syntézního kolony s katalyzátorem vložené do regálů. Postup, jak jsme zjistili, je vysoce exotermní. Směs dusík-vodík je ohřívána vyvíjejícím se teplem. Z věže listy asi 25 procent amoniaku a nezreagovaného dusíku a vodíku. Celá směs je dodávána do lednice, kde se směs ochladí. Amoniak pod tlakem se stává tekutý. Nyní práce vstupuje do separátoru, jehož úkolem - oddělený sběr amoniaku v dolní části a nezreagovaný směsi, která se vrací do oběhového čerpadla zpět do kolony. Díky této cirkulaci je směs dusíku a vodíku použita o 95%. Kapalný amoniak na amoniak se přivádí do zvláštního skladu.
Všechna zařízení používaná ve výrobě,maximální hermetický, který eliminuje úniky. Používá se pouze energie exotermických reakcí probíhajících uvnitř. Schéma je uzavřeno, nízký odpad. Náklady se snižují nepřetržitým a automatizovaným procesem.
Produkce amoniaku nemůže ovlivnitprostředí. Emise plynů jsou nevyhnutelné, včetně amoniaku, oxidů uhlíku a dusíku a dalších nečistot. Nízké teplo se uvolní. Po umytí chladicích systémů a samotného reaktoru je voda zlikvidována.
Proto je výroba amoniakuzahrnují katalytické čištění s činidlem redukujícím plyn. Snížení množství odpadních vod lze dosáhnout výměnou pístových kompresorů za turbodmychadla. Teplo s nízkým potenciálem může být využito zavedením tepla s vysokým potenciálem. To však zvýší znečištění spalinami.
Energeticky-technologická schéma, zahrnující cyklus kombinovaného cyklu, ve kterém se používají jak pára, tak spalovací produkty, současně zvýší účinnost výroby a sníží emise.
