Ma`ruza-9 Mavzu: Sanoatda ammiak va nitrat kislotasi ishlab chiqarish. Reja

O`rtacha bosimda ammiak sintezlash.
Sanoatda sintetik ammiak ishlab chiqarish qo`llaniladigan bosimga qarab uch xil bo`ladi:
1. Past bosimda — 10 MPa gacha;
2. O`rtacha bosimda -25—60 MPa;
3. Yuqori bosimda — 60—100 MPa.
Hozirgi vaqtda ko`pincha o `rta bosimda ammiak ishlab chiqarish qo`llaniladi. O`rtacha bosimda ammiak ishlab chiqarishning texnologik sxemasi 62-rasmda berilgan.

62-rasm. O`rta bosimda ammiak ishlab chiqarish sxemasi.
1— sintez kolonnasi; 2— bug` qozoni suvini qizdirgichi; 3— suvli sovutgich;
4— kondensator; 5— sirkulyatsiyalovchi (aylantiruvchi) turbokompressor;
6— kondensatsiya kolonnasi; 7— bug`lantirgich(ammiakli sovutkich);
I— aylanma (sirkulyatsiya) azot-vodorodli aralashmasi; II— gazsimon ammiak; III— suyuq ammiak; IV— toza azot-vodorodli aralashma; V— suyuq ammiak omborga; VI— bug` qozonlar uchun suv.
Toza va aylanma gazlar aralashmasi ko`p pog`onali turbokompressor(5)da (bug`, havo, gazlar bilan ishlovchi motorga turbine deyiladi, kompressor havoni yoki gazlami siquvchi apparat). 30—22 MPa gacha siqilib ammiak sintezi kalonasiga beriladi, qaysiki, unda (1) ammiak sintezlanadi. Sintez kalonasida (kalona-ustun) chiqqan tarkibida hajm jihatdan 20% gacha NH<sub>3</sub> saqlovchi gaz (harorati 400°C ) awal bug` hosil qiluvchi qozon orqali o`tib suvli sovitgich(3)ga boradi. So`ngra 30—40°C haroratgacha soviydi va speratorga (ajratuvchi apparat) boradi. Separatorda ammiakning bir qismi gazlardan ajraladi, kondensatlanadi.
Reaksiyaga kirishmay qolgan aylanma gazlar sirkulyatsiyasi gazlari deyilib, kompressorda so`rib olinadi. Ammiak hosil bo`lishiga sarflangan gaz miqdoriga teng miqdordagi toza azot vodorodli gazlar aralashmasi bilan qo`shilib, ammiakli gazlar aralashmasidan to`liqroq ajratish uchun kondensatsiya kalonasiga yuboriladi. Bunday qilish toza azot-vodorodli gazlar aralashmasini suyuq ammiak bug`lan-tirgich (7) da va kondensator(6)da aralashgan suyuq ammiak bilan bevosita to`qnashuvi natijasida -10°C gacha sovitish orqali CO₂ va CO lardan yanada qo`shimcha ravishda tozalash hamda ammiakni to`liqroq ajratish imkonini beradi.
Gaz kondensatsiya kalonasidagi issiq almashtirgichning tashqi tomonidan — quvurlararo bo`shliqdan (a) hamda gaz ajratgichdan (v) nasadka (b) (tomchilarni ushlab qoladi) orqali o`tib (gazni issiqligidan ammiak bug`anadi, gaz esa soviydi) sovigan gaz yana kondensatsiya kolonnasiga kiradi va suyuq ammiakdan ajralib nasatka orqali issiq almashtirgichning ichidan o`tadi va o`z issiqligining bir qismini kirayotgan gazga berib sintez kalonasining yuqori qismidan kiradi. Sirkulyatsiya gazlari tarkibida asta-sekinlik bilan inert qo`shimchalar (CH₄, Ar) to`planib, miqdori ko`payib boradi. Bu holat reaksiya unumdorligiga salbiy ta`sir etadi. Shuning uchun vaqti-vaqti bilan sirkulyatsiya gazlari tashqariga chiqarib yuboriladi va tarkibidagi qo`shimchalarni shunday yo`l bilan kamaytirib turiladi. Ammiak sintezlash qurilmasining asosiy qismi sintez kolonnasidir (63- rasmga qarang). Kolonna 175—200 mm, (odatda xrom-vanadiyli) po`latdan yasalgan silindrsimon korpus bo`lib, ustki va ostki qismi qopqoq bilan berkitilgan. Kolonnaning balandligi 12—20 m.
Hozirgi zamon kolonnalarining ichki diametri 1,0—2,8 m boladi. Kolonnalar
loyihasi asosan korpusning kattaligi va ichki nasadkasining tuzilishi bilan farq qiladi. Kolonna korpusining ichida nasatka (ichki qurilma) bo`lib, u katalizator qutisi va issiq almashtirgichdan iborat bo`ladi. Katalizator qutisi kolonnaning yuqori
qismiga joylashgan bo`lib, katalizator oralariga va kolonnaning ostki qismiga quvursimon issiq almashtirgich o`rnatilgan. Bular jarayonning avtotermikligini (o`zini-o`zi issiqlik bilan ta`minlash) ta`minlaydi. Katalizator, quvursimon holda joylashtirilgan reaktorlar, qaytar izotemik jarayonda optimal harorat rejimini ta`minlay oladi. Shuning uchun hozirgi zamon yirik ammiak sintezi qurilmalarida tokchali sintez kolonnalari qo`lanilmoqda. Bunda katalizator qutisiga o`rnatilgan tokchalarga katalizator qo`yiladi. Katalizatorning miqdori (qavatning qalinligi) gaz tezligining kamayishi va gazning ammiakga aylanish darajasining kamayishi bilan ortib boradi. Tokchali sintez kalonasida harorat rejimi optimalga yaqin. Shuning uchun mahsuldorlik ham quvursimon kolonnalarga nisbatan tokchali, kolonnalarda anchagina yuqori bo`ladi. Harorat rejimini optimalga juda yaqinlashtirish uchun tokchali sintez kolonnasida katalizatorni muallaq turuvchi holda joylashtirish va oralig`iga sovitgichlar o`rnatish lozim. Muallaq turgan katalizator qavatida gazni katalizator bilan to`qnashuv, yuzasini ancha oshirish va katalizning harorat rejimini yaxshilash natijasida jarayonni ancha jadallash mumkin bo`ladi. Bunday prinsipda ishlovchi sintez kolonnalari tajribada sinab ko`rilmoqda.