Дипломная работа (ВКР) — колледж, техникум на тему Технология и физико-химические особенности каталитических процессов паровой и паровоздушной производственной конверсии в производстве синтетического аммиака

Содержание:

Введение 2

1. Основная часть 4

1.1 История производства 4

1.2. Патентный поиск 4

1.3. Физико-химические основы производства 6

1.4. Оценка критериев эффективности производства 10

1.5. Стадии химико-технологического процесса 12

1.6. Основное и вспомогательное оборудование цеха (описание чертежей в приложении) 19

1.7. Анализ работы действующего производства 23

2. Экономическая часть 25

Заключение 27

Список использованной литературы 28

Приложение 1 29

Приложение 2 30

Введение:

Соединения азота играют исключительно важную роль в жизни на Земле, поскольку они являются составной частью всех белковых соединений и находят широкое применение во всех областях деятельности человека. Азот – один из наиболее распространенных элементов в земной коре (около 0,04%), а содержание его в воздухе составляет 78% (об.). Однако ввиду большой прочности связей в молекуле азота проблема получения его соединений искусственным путем была решена сравнительно недавно.

Впервые чистый аммиак был получен в 1774 Дж. Пристли. Промышленную технологию получения аммиака разработали и осуществили в 1913 немцы Ф. Габер и К. Бош, получившие за свои исследования Нобелевские премии.

В настоящее время основным промежуточным продуктом для получения огромного числа различных азотсодержащих соединений является аммиак, а его синтез из водорода и азота по реакции:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

единственным крупномасштабным методом производства этого важнейшего продукта.

В частности, соединения азота имеют исключительно большое значение для всего народного хозяйства. В связи с этим азотная промышленность по темпам развития опережает другие подотрасли химической промышленности.

В промышленности аммиак используют при получении азотной кислоты HNO3 (все промышленные способы получения азотной кислоты основаны на контактном окислении аммиака кислородом воздуха), в производстве азотных минеральных удобрений (практически все азотные удобрения получают на основе синтетического аммиака), в качестве хладагента. Аммиачная вода является азотным удобрением. Нашатырный спирт используют в медицине.

Современное производство синтетического аммиака состоит из ряда последовательных технологических стадий, сосредоточенных в отдельных блоках: сероочистки природного газа, конверсии метана, конверсии СО, очистки синтез-газа от СО2, метанирования, компрессии, синтеза аммиака, объединенных по технологическому принципу и, кроме того, по энергетическому – единой системой парового цикла.

Характерной особенностью блока отделения синтеза аммиака является то, что здесь образуется и выделяется жидкий аммиак – товарный продукт. От остальных стадий синтез аммиака отличается применением высокого давления, наличием циркуляционного газового контура, использованием холода. На этой стадии выделяется и утилизируется наибольшее количество реакционного тепла. Блок синтеза характеризуется применением сложной и разнообразной реакционной и теплообменной аппаратуры, для изготовления которой используются высококачественные стали. По капитальным затратам он один из самых весомых в аммиачном производстве. Выбор технологических схем, аппаратурного оформления и экономические показатели производства аммиака во многом определяются свойствами катализаторов синтеза: его активностью, стабильностью, механической прочностью, в связи с чем к качеству катализатора предъявляют самые высокие требования [1].

 

Заключение:

Азотное производство играет важнейшую роль в современной химической промышленности. Стоит заметить, что соединения азота применяются как при получении органических, так и неорганических веществ. Особую статью в азотной промышленности составляет производство аммиака. Именно при «участии» этого ценнейшего компонента производятся удобрения, азотная кислота, взрывчатые вещества, хладоагенты и многое другое. При всей своей полезности аммиак является довольно сильным ядом, несмотря на то что применяется в медицине в виде нашатыря.

Сам аммиак как вещество впервые был обнаружен в конце XVIII века. Описал его как отдельное вещество англичанин Джозеф Пристли. Спустя 11 лет французом Клодом Луи Бертолле был изучен химический состав этого вещества. Необходимость получения аммиака в промышленных количествах стала остро возникать в конце XIX века, когда стали истощаться месторождения чилийской селитры, из которой в основном получали азотные соединения. Именно «щелочной воздух» стал самым перспективным компонентом для производства различных химических соединений, которые оказали огромное влияние на разные стороны жизни человека: от военного дела, до сельского хозяйства.

Но эта проблема была решена только в начале XX столетия, когда появился способ производства аммиака путем прямого синтеза из азота и водорода. Таким образом, од возникновения проблемы до ее решения прошел довольно длительный период, в ходе которого было сделано несколько открытий, позволивших «сказку сделать былью».

 

Фрагмент текста работы:

1. Основная часть

1.1 История производства

До начала Первой мировой войны большая часть аммиака была получена сухой перегонкой азотистых растительных и животных продуктов; восстановлением азотистой кислоты и нитритов водородом; а также разложением солей аммония щелочными гидроксидами или негашенойизвестью, наиболее часто используемой солью является хлорид (соль — аммиак).

Процесс Хабера, представляющий собой производство аммиака путем соединения водорода и азота, был впервые запатентован Фрицем Хабером в 1908 году. В 1910 году Карл Бош, работая в немецкой химической компании BASF, успешно коммерциализировал процесс и получил дополнительные патенты. Впервые он был использован в промышленных масштабах немцами во время Первой мировой войны. С тех пор этот процесс часто называют процессом Хабера-Боша [2].

1.2. Патентный поиск

Аммиак, состоящий из трех частей водорода и одной части азота, представляет собой остро пахнущий, горючий и токсичный газ, который хорошо растворим в воде.

Аммиак присутствовал в первозданной атмосфере Земли, возможно, был источником азота для самых ранних форм жизни, хотя существует много споров по поводу деталей. В Древнем Египте соединения аммония использовались в ритуалах почитания Бога Аммона, от которого произошло название, которое мы до сих пор используем для газа и его соединений. Ранние химики научились получать аммиак из частей животных, таких как дирхорн, и получали аммиачные препараты (спирты хартсхорна