تبلیغات
chemistry - امونیاک


Admin Logo
themebox Logo


نویسنده :bati .
تاریخ:یکشنبه 30 مهر 1391-07:10 ب.ظ

امونیاک

ترکیبات آمونیاک بخصوص کلرور آمونیوم هزاران سال پیش توسط بشر شناخته شده و عربها از تقطیر ماده ای که از شاخ گوزن گرفته می شد محلول آمونیاک را بدون اینکه شناختی از آن داشته باشند بدست آوردند .

در سال 1773 فردی بنام Priestly گاز آمونیاک را از حرارت دادن کلرور آمونیوم با اهک بدست اورد . گسترش واحد های تقطیر زغال سنگ در قرن نوزدهم این ماده را بصورت صنعتی وارد بازار کرد و در سال 1912 هابر ، Harber و بوش ، Bosch توانستند تولید آمونیاک را از طریق گاز سنتز ارائه دهند و جوایز نوبل ان سالها را به خود اختصاص دهند. 
هیدروژن گاز سنتز تا سالهای جنگ جهانی دوم از تقطیر زغال سنگ بدست می آمد و با کشف ذخایر نفت وگاز ، استفاده از خوراک های دیگر برای تولید آمونیاک رواج یافت .

آمونیاک از ترکیب ازت هوا (منبع آن هوای محیط ) و هیدروژن (تهیه شده از یک منبع هید روکربنی یا الکترولیز آب و ...) در یک واحد صنعتی تولید می شود.

N2 + 3H2   →   2NH3   Δ H700 = – 52.5 kJ/mol

بطور معمول امروزه هیدروژن از خوراک های گاز طبیعی ، نفتا ، نفت سنگین آمونیاک تهیه شده و استفاده از خوراک هایی مانند کک و زغال سنگ ، الکترولیز اب و تهیه هیدروژن ، محصول فرعی هیدروژن از واحد های تولید کلرین از روشهای قدیمی تولید آمونیاک بوده اند

.

 

 

 

 

 

 

 

 


 

روشهای مختلف جهت تولید آمونیاک در جهان

    • تولید هیدروژن از الکترولیز آب     Electrolysis process
    • اکسید کردن جزئی هیدروکربن ها    Partial oxidation of hydrocarbons
    • ریفرمینگ آدیاباتیک     Adiabatic prereforming
    • گاز سازی از زغال سنگ    Coal Gasification Process
    • ریفرمینگ متان     Steam reforming

 

روشهای تهیه هیدروژن جهت تولید آمونیاک و در ادامه پروسس های نوین تولید آن در زیر آمده است :

    • تولید هیدروژن از الکترولیز آب     Electrolysis process
 

با افزودن هیدروکسید پتاسیوم برای افزایش رسانایی آب خالص شده ، در الکترولیز طبق واکنش زیر آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود و جداسازی هیدروژن و اکسیژن در واحد جداسازی هیدروژن و ترکیب آن با ازت هوا در بخش سنتز آمونیاک تولید می شود:

H2O   →   H2+1/2 O2  

  گراف مقایسه مصرف انرژی در تولید آمونیاک از خوراک های مختلف

 

 

 

 

 

 

روش الکترولیز آب پروسس بسیار گرانی است . بطور معمول 4/3 کیلو وات ساعت برای هر متر مکعب هیدروژن و حدود 8600 کیلو وات برای هر تن آمونیاک برق مصرف می گردد. مصرف انرژی جهت واحد  جدا سازی تولید ازت  ، لوپ سنتز و .... را باید به این مقدار افزود که این مقدار را به 10200 کیلو وات برای هر تن آمونیاک یا 8/8 Gcal/MT آمونیاک افزایش می دهد . این پروسس جهت مناطق دارای برق ارزان مناسب است .

 

    • اکسید کردن جزئی هیدروکربن ها    Partial oxidation of hydrocarbons

در پروسس اکسیداسیون جزئی هیدروکربنها ( معمولا در نفتا و نفت سنگین بکار می رود ) اکسیژن به همراه هیدروکربن در مشعل بالای راکتور سوزانده می شود . بخار جهت کنترل دمای راکتور اضافه می گردد. در مشعل مقداری از هیدروکربنها سوخته و قسمتی دیگر به هیدروکربنهای دارای زنجیره کوتاهتر شکسته و ریفرم می شود. دمای نرمال مشعل 1500 – 130 درجه سانتی گراد بوده و باقی مانده متان در خروجی زیر 0.3 درصد در فشار bar 30 می باشد .

گاز خروجی از راکتور در WHB گرمای خود را از دست داده و اسکرابر کربن گاز را که 3-1 درصد وزنی هیدروژن است جدا می کند .با جداسازی اکسید های کربن و تزریق ازت گاز سنتز حاصله در کانورتور تولید آمونیاک می کند.

مزیت این روش نسبت به ریفرمینگ گاز با بخار به صورت زیر است :

 &  به جداسازی گوگرد در خوراک نیاز ندارد.
 & از کاتالیست ریفرمر استفاده نکرده و در یک مرحله تمامی ریفرمینگ انجام می شود.
 & به خوراک و میزان آن وابسته نیست و می توان انواع خوراک مایع یا گازی و حتی NG یا سوخت های سنگین را استفاده کرد.
 & مقدار سوخت و هیدروکربن کل را برای پروسس پایین آورده است .
 &  گاز سنتز خالص تری تهیه می شود.

معایب این روش بصورت زیر است :

 & اکسیژن یا گاز با درصد بالای اکسیژن مورد نیاز است که باید از N2 جدا گردد.
 &  گاز تولیدی در مقایسه با ریفرمینگ با بخار دارای درصد بالاتری از CO به H2 می باشد.
 &  واحد جداسازی ازت و اکسیژن مورد نیاز است.

 

    • ریفرمینگ آدیاباتیک     Adiabatic prereforming

در این روش از تبخیر خوراک نفتا و تجزیه آن به هیدروکربنهای کوچکتر مانند متان و H2 ، CO ، CO2 استفاده می شود. نفتا تبخیر شده و با بخار آب مخلوط شده و در دمای 490 درجه از ریفرمر اولیه با کاتالیست نیکل عبور می کند .این کاتالیست دارای 25 درصد نیکل و 11 درصد AL2O3 و MgO می باشد. در این ریفرمر واکنش های گرماگیر ریفرمینگ با واکنش های گرمازای تشکیل متان و واکنش های تبدیل CO به CO2 با هم انجام شده و واکنش کلی در راکتور گرمازا می باشد . گاز جهت تکمیل مراحل ریفرمینگ وارد پرایمری و سکندری می گردد.

در پری ریفرمر آدیاباتیک کاهش لود حرارتی پرایمری ریفرمر را به همراه داشته و طول عمر کاتالیست و تیوبهای پرایمری بیشتر می شود.پیش ریفرمر نیز به عنوان یک گارد سولفور برای کاتالیست پرایمری ایفای نقش می کند.

 

    • گاز سازی از زغال سنگ    Coal Gasification Process
    •    تولید گاز سنتز با استفاده از زغال سنگ با سه روش انجام می شود:   
    •   1- بد ثابت     Fixed bed with Lurgi Process  
    •   2- بد شناور     Fluidised bed with Winkler Process
    •   3- بد مرحله ای     Entrained bed with Koppers-Totzek (KT)Process

 

    •   1- بد ثابت     Fixed bed coal gasification process with Lurgi Process  
 بلوک دیاگرام تولید آمونیاک از زغال سنگ

دانه های زغال در اندازه های 50-30 میلی متر از بالای گاز ساز وارد و بخار از پایین وارد می شود . با پایین آمدن دانه های زغال ابتدا خشک و گرم شده ، سپس کربونایز و در نهایت با بخار و اکسیژن تبدیل به گاز می شود. خاکستر باقی مانده از پایین بستر خارج شود. بدلیل جریان مخالف زغال با بخار و تبادل حرارت باعث افزایش بازدهی شده و نسبت به دیگر روشها اکسیژن و حرارت کمتری نیاز دارد و می توان اکسیژن با خلوص 90 درصد یا کمتر نیز بکار برد.
 گاز با دمای 450 درجه خارج و پس از سرد و شستشو جهت خارج کردن قطران ،هیدروکربنهای سنگین ،گرد و غبار و .... با ترکیبی از CO ، H2 ، CO2 و CH4 و هیدروکربنها وارد ریفر مربا بخار ، راکتور های شیفت CO و بخش جداسازی H2S و CO2 می شود. گاز حاصل پس از شستشو با نیتروژن و ارسال متان به ریفرمر ، آماده تزریق ازت و ارسال به کمپرسور سنتز و تولید ،آمونیاک از کانورتور می باشد .

 

 

    •   2- بد شناور     Fluidised bed coal gasification process with Winkler Process 
 تولید گاز سنتز توسط Gasification  انواع خوراک های هیدروکربوری

دانه های زغال در گاز ساز با سایز حدود 15 میلی متر با جریانی از بخار و اکسیژن از پایین و یک همزن ، یک بستر شناور را ایجاد می کنند . دمای این بستر تا 1000 رسیده که در این شرایط خروجی تنها CO و H2 و کمتر از 1 درصد متان وجود دارد.

 

 

 

 

 


 پس از خنک سازی مانند پروسس lurgi مراحل تولید گاز سنتز و آمونیاک ادامه می یابد . در گاز ساز Winkler فشار پایین 1 تا 3 اتمسفر می باشد و با هر گرید از خوراک زغال سنگ کار می کند و تنها عیب روش تحت فشار بودن سیستم می باشد .

 

 

    •   3- بد مرحله ای     Entrained bed coal gasification process with Koppers-Totzek (KT) Process 

اکثر واحد های تولید آمونیاک با این روش امروزه فعال می باشند . زغال سنگ خشک و به دانه های حدود مش 200 خرد شده و با بخار و اکسیژن از پایین گاز ساز به دو مشعل پاشیده می شودو از نازل های برنر نیز بخار تزریق می شود . در دمای 1200 – 100 درجه زغال به گاز تبدیل می گردد .
 پس از جداسازی خاکستر گاز خروجی شامل 31 درصد هیدروژن ، 56 درصد Co2 ،یازده  درصد Co و کمتر از 0.1 درصد متان دارد . پس از سرد و جداسازی خاکستر گاز سنتز مراحل دو روش قبل را جهت تولید آمونیاک طی می کند. عیب این روش خاکستر کردن زغال سنگ و فشار سیستم 1 تا 3 اتمسفر و مصرف بالای اکسیژن نسبت به دیگر روشها می باشد.

 

    • ریفرمینگ متان     Steam reforming
 واحد تولید آمونیاک با خوراک متان و نمای پرایمری و سکندری ریفرمر







 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.