Вступ
Тема рефератуВ«Технологія зв'язаного азотуВ» з дісціпліні В«Загальні Хімічні технологіїВ».
Мета роботи -розглянуті наступні тими:
-Одержания водних конверсією метану.
-Технологічну схему двоступінчатогометоду конверсії природного газу.
-Вісокотемпературну некаталітічнуконверсію метану.
-Одержания водних та азотоводневої сумішігазіфікацією твердих палів.
-Електрохімічні методи одержания водних.
-Технологію аміаку.
-Фізико-Хімічні основи процесу синтезуаміаку.
-Промислові способи синтезу аміаку.
-Технологію азотної кислоти.
-Промислові установки для одержанияазотної кислоти.
1.Одержания воднихконверсією метану. Фізико-Хімічні основи процесу конверсії
Основним промисловим методом одержания водних єкаталітічна конверсія вуглеводневіх газів (природному, попутному,Нафтовий та ін.) Природний газ містіть метан, віщі вуглеводні, Деяк кількістьазоту и вуглекіслоті, а кож домішкі сірчістіх сполук.
У процесі конверсії метан окіслюється водянкупарою, вуглекіслотою або кисня за основним реакціям:
1.СН4 + Н2О Г›СО + 3Н2 - 206,4 кДж (49,3 ккал)
2.СН4 + СО2 Г›2СО + 2Н2 - 248,3 кДж (8,5 ккал)
3.СН4 + 0,5 О2 Г›СО + 2Н2 + 35,58 кДж (8,5 ккал)
4.СО + Н2О Г›СО2 + Н2 + 41,02 кДж (9,8 ккал)
Реакції окислення гомологів метану протікаютьаналогічно. Так Взаємодія їх з водянку парою в загальному вігляді опісуєтьсярівнянням:
Вибір окіслювача та їх можливости сполученнявизначаються, Як за цільовім призначенням процесу, так и за техніко-економічніміРозрахунки.
ЯКЩО, необхідно здобудуть Воден, проводятьреакцію 1 або 3 з Наступний конверсією СО по реакції 4. Для одержанияазото-водневої суміші (технологія аміаку) необхідну кількість азоту додаються зповітрям на стадії конверсії, або промівкою конвертування газу рідкім азотом,Яку використовують для відалення залішків СО.
для здобуття синтез-газу (СО + Н2) комбінуютьреакції 1,2,3, вібіраючі співвідношення Н2О: СО2 в віхідній суміші, так, щобспіввідношення Н2: СО Було (2-2,3): 1.
Для проведення в промислових умівендотермічніх реакцій 1 та 2 необхідно підводіті тепло ззовні. ЯКЩО уконверторі протікає реакція 3 процес можливости провести автотермічно.
Склад конвертування газу візначаєтьсяположенням рівноваги реакцій 1 та 4. Константи рівноваги ціх реакцій при будьякій температурі можна розрахуваті за рівняннямі:
Здійснення конверсії метану та оксиду вуглецю(ІІ) на водянку парою в одному конверторі з високим виходом водних Неможливо, томуЩо ендотермічну реакцію 1 невігідно проводитись при низьких температурі, аекзотермічну реакцію 4 при вісокій. Тому на практіці одержания водних зприродного газу проводять у два етапи:
1.Конверсія метану при високих температурах -для забезпечення високого щабля перетворення метану в оксид вуглецю (ІІ);
2.Конверсія оксиду вуглецю при низькихтемпературах.
Найкращий каталізатором для процесу конверсіївуглеводневіх газів є нікелеві, актівовані оксидами алюмінію, магнію й ін. На відновленіхпромислових нікель-алюмінієвіх каталізаторах в інтервалі температур 500-1000 В° Спри низьких и підвіщеному лещатах та великих об'ємніх швидкости досягаєтьсяпрактично рівноважне перетворення СН4. Під дією сірчістіх сполук, Щоутрімуються в газі, нікелевій каталізатор отруюється, причому Зі зниженяТемпература процесу конверсії отруйна дія зростає. Загальний Зміст Сірки увіхідному вуглеводневому газі не винних перевіщуваті 1 мг/м3 при 600-800 В° С і20, 100, 300 мг/м3 відповідно при 900, 1000 и 1100 В° С.
2. Промисловівіді каталітічної конверсії
Упромісловості застосовують два основні методи каталітічної конверсіїгазоподібніх або рідкіх вуглеводнів: з підведенням тепла ззовні и автотермічнійметод. За Першому методу необхідне для процесу тепло підводіться до зовнішньоїповерхні труб, Виготовлення з жароміцного сплаву и заповненості нікелевімкаталізатором. Тепло надходіть від розпечених стінок топкової камери, деспалюється газоподібне або рідке паливо з надлишки Повітря. Суміш вуглеводню зводянку парою або з О2 безупину проходити через труби з каталізатором.
Дляодержания ТЕХНІЧНОГО Н2, застосовуваного для різніх процесів гідрування,Параметри процесу парової конверсії СН4 вібірають з розрахунку одержания післятрубчатої печі конвертування газу Зі вмістом СН4 1-2%. ЯКЩО потрібно здобудутьтехнологічний газ для синтезу NН3 Зі змістом 0,2-0,3% СН4, процес проводять уДві ступіні. У першій ступіні-трубчатої печі - при температурі 800-820 В° С навіході Із кулі каталізатора СН4 реагує з водянку парою пріблізно на 70%. Потімгаз Зі змістом 8-10% залішкового СН4 направляється на одному ступінь - реакторшахтного типу, Куди подається Повітря в кількості, необхідній для здобуттяазото-водневої суміші стехіометрічного складу. За рахунок спалювання Частина газуз повітрям температура піднімається пріблізно до 1000 В° С і залішковій СН4 реагуєпрактично ЦІЛКОМ.
Заіншому методу конверсія вуглеводнів з одержаниягазу, Що містіть 0,2-0,3% СН4, відбувається в одну ступінь у реакторі шахтноготипом. При цьому до віхідного парогазової суміші додаються технічний О2 абоПовітря, збагачення О2 (40-45% 02). Тепло, Що віділяється в початково шарікаталізатора при протіканні екзотермічніх реакцій вуглеводнів Із О2, компенсуєвитрати тепла на ендотермічні реакції з водянку парою. Це дозволяє проводитисьпроцес конверсії автотермічно, тобто без підведення тепла ззовні.
3. технологічна схема двоступінчастогометоду конверсії природного газу
Схемапроцесу представлена ​​на рис. 1. Природний газ, Що надходіть з магістральногогазопроводу Під лещат 9,80665 * 105 Па, стіскується до 41,188-105 Па инагрівається до 380-400 В° С в теплообмінніку 6 за допомог Дімова газів, Щовідходять Із трубчастої печі 2. Далі газ направляється в реактор сіркоочісткі,заповненості погліначем на Основі ZnО, для очищення від органічніх и неорганічніхсполук Сірки.
ЯКЩО у природному газі поряд з меркаптанами єдісульфіді ї Інші стійкі сполуки Сірки, то їх необхідно Попередня гідруваті.Для цього до природного газу додаються азотоводневу суміш у такій кількості, щобу суміші утрімувалося 5-10% Н2. Цю суміш при температурі 380-400 В° С пропускаютьСпочатку через поглінач на Основі ZnО, потім через кобальтомолібденовийкаталізатор для гідрування стійкіх органічніх сполук Сірки в Н2S, Що Даліадсорбуєтся погліначем на Основі ZnO.
4. Вісокотемпературна некаталітічна конверсіяметану
Природний газ підігрівають до температури 450 Лљ Сза рахунок спалювання Частина газу. Нагрітій газ направляються в пальникконвертору, Куди подається кож Кисень. На віході з Пальник газо-кисневосуміш спалюється - при температурі 1400-1450 Лљ С відбувається частковаокислення метану. Конвертування газ з вмістом метану 0,3-0,5% та сажі 20 мг/м3.з зони реакції поступає в казан-утілізувач. За рахунок охолодженняконвертування газу до t = 250 Лљ C в казані-утілізувачі утворюється пара зЛещата 35ат. Потім газ охолоджується до температури 170 Лљ С в теплообміннікунагріваючі хімічноочіщену воду.
Очищення газу від сажі проводитися зрошенняводою - водночас ВІН насічується водянку парою и охолоджується до температури125 Лљ С. Далі газ піддається конверсії оксиду вуглецю.
Процес вісокотемпературної некаталітічноїконверсії метану застосовують у віробніцтві ацетілену та захисних атмосфер дляметалургійної промісловості та виробництва листового скла.
5. одержания водних таазотоводневої суміші газіфікацією твердих палів
Газіфікація -вісокотемпературній процес взаємодії вуглецю палів з окіслювачамі, Щопроводитися з метою Отримання суміші горючих газів (H2, CO, CH4). Як окіснювачіабо газіфікуючі агенти застосов...
