Технологични свойства на амоняк.
Амоняк (NH3) - безцветен газ с остра миризма и точка на кипене -33.4 # 730 С и точка на топене от -77,8 # 730 С амоняк е силно разтворим във вода (750 литра на литър вода), умерено разтворими в органични разтворители ,
Чрез взаимодействие с амоняк вода образува хидрати на следния състав:
Леко количество разтворен амоняк молекули йонизира реакцията:
Степента на дисоциация на 0.004.
Течен амоняк разтваря алкални и алкалоземни метали, фосфор, сяра, йод, както и много други неорганични и органични съединения.
При 1300 ° С в дисоциирана амоняк, азот и водород;
Сух амонячен образува експлозивни смеси с въздуха, експлозивните границите на които зависят от температурата.
Световното производство на амоняк е над 90 млн. Тона през 1980 година.
Първият завод за proizvodstvuammiaka стартира през 1913 г. с капацитет от 25 тона на ден.
Суровината за производството на амоняк е азотна смес (ABC) състав N2: Н2 = 1: 3. Ресурси атмосферен азот практически неизчерпаем, така че производството на амоняк се определя главно чрез производство на водород.
Фигура 4.3. - изходни материали за производство на амоняк.
Азот, получен чрез ректификация (дестилация) на втечнения въздух.
Водородът за синтез на амоняк може да се получи от:
1. обратен газ разделяне коксова пещ,
2. газификацията на твърдо гориво,
3. Превръщането на природен газ (метан или газообразно хомолози)
4. превръщането въглеродния монооксид с пара,
5. крекинг на метан
6. електролизата на водата или термично разлагане
Основни методи са важни конверсия на метан и въглероден оксид и кокс разделяне пещен газ.
Дългосрочните планове за широкото използване на водород за промишлени и енергийни цели, е планирана да бъде широкомащабно производство на вода - най-евтините суровини, резерви от които са неограничени. Съществуващите и възникващите методи за производство на водород от вода са разделени в три групи:
1. електролизата на водата
2. термохимични методи
3. Комбиниран термични и електрохимични методи.
Електролиза - усвоили метод най производство на водород от водата, в момента се използва в малък мащаб в присъствието на евтини електроенергия. Електрохимични методи се основават на взаимни превръщания на електрическа енергия в химическа енергия и обратно. Предимства на електрохимически процеси - своята простота в хардуер дизайн, malostadiynost процес, висока чистота на получените продукти, за химични методи nadostizhimaya и др Основният недостатък на електролиза. - висока консумация на мощност, която представлява по-голямата част от стойността на цената на продукта - 90%. Освен това, в индустриалната електролиза на водни разтвори на коефициент енергия - не повече от 50 - 60%, което допълнително увеличава цената на продуктите на електролиза. При получаването на водород чрез електролиза на вода се използва като електролит, водни разтвори на киселини, основи или техни соли, като електрическата проводимост на чиста вода е незначително - при 18 ° С проводимостта на водата е (2-6) х 10 10 cm х m -1. Най-често използвани алкални електролити, най-малко агресивни за строителни материали клетки. отделянето на водород се извършва в катода от реакцията:
Общо ефективност на производството на водород от вода електролиза използване на електрическа енергия, генерирана от атомната централа е не повече от 20 - 30%, а това се отразява неблагоприятно на цената на водород. Намаляване на електролитните за производство на водород разходи може да се постигне подобряване на клетъчната дизайн, те са по-евтини, и че Амой важното е, че използването на евтина електроенергия. Като основно гледна точка на възможността за доставка на водородни Electrolyzers "провали" енергийни централи атомни електроцентрали, т.е. използване на електрическа енергия по време на тези периоди, когато не се използва пълноценно гарата, например през нощта.
Термохимична метод за получаване на водород основава на разлагане на вода с помощта на топлинна енергия, което е трябвало да получи от ядрен реактор с хелий охлажда се използва топлината на охлаждащата течност газ на изхода на реактора. Директен разлагане на вода съгласно реакцията
невъзможно, тъй като е необходимо за тази висока температура (около 1000 ° С), реакцията Константа на равновесие е много малък (10 -6). Изпълнение на процеса е възможно чрез заместване на директно взаимодействие на вода разлагане термохимична цикъл, състоящ се от няколко етапа, всеки от които равновесната константа стойности са приемливи в практиката. Разработен и предложени много термохимична цикъл за разлагането на водата при температура на разположение по отношение на използването на топлината на охлаждащите газове на ядрени реактори. Повечето от междинните съединения имат висок афинитет към водород или кислород, предложен цикъла - е халоген, IV групови елементи (сяра), група II метали (Mg, Са Ва) и преходни елементи с променлива окислено състояние (V, Fe). По-долу е един пример на термохимична цикъл от реакции, водещи до разпадане на вода в Н2 и О2:
Преглед термохимична разлагане на вода цикъл е затворен цикъл, тъй като всички реагенти се отделят от реакционни продукти и рециклирани, с изключение на вода, се употребяват за производство на водород и кислород. Максимална температура на реакцията да не превишава 700 ° С и може да бъде предвиден на изхода на охлаждащата течност на ядрения реактор при 800-900 ° С
В момента нито една от термохимични цикли все още не са реализирани в индустрията, а стойността на ефективността на цикъла, както и изчисленията за производство на водород разходи по този метод все още не са определени.
Комбиниран метод за производство на водород е комбинацията от електрохимически и термични етапи на процеса. Очаквани предимства се състоят от комбинирания метод, който може да се използва същество всеки от горните методи: електрохимична добре развити, има прост дизайн хардуер и термохимична по-икономично, но малко усвоили и включва етапите, които са трудни за търговска реализация.
Един пример е сярна киселина комбиниран цикъл за получаване на водород и кислород от водата. Този двуетапен процес, включващ стъпка 2
1. термохимична - ендотермична реакция се провежда при 900 ° С
2. електрохимичен процес с ниска температура:
Последната реакция може да се реализира само чрез електролиза, като неговата равновесна константа и теоретичния добив на водород е изключително малка. Източникът на енергия за комбинирано растението може да служи като атомен реактор на отпадъци топлоснабдяване стъпка термохимична и електрохимично етап мощност газ. Очакваните разходи за комбинирано растението е по-малко, отколкото за директно електролиза на вода. Общата ефективност на процеса трябва да достигне 35-37%. Според експерти комбинацията от термохимични и електрохимични етапа - най-обещаващите областта на производство в голям мащаб на водород от вода.
Основният метод за получаване на водород за синтез на амоняк е каталитичното превръщане на метан. Суровината за този метод е, естествено и преминаване на газ. съдържаща до 90-98% от метан.
Свързани статии