Ammoniaca può essere sintetizzato a bassa pressione utilizzando un catalizzatore convenzionale e un assorbente selettiva di ammoniaca.
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Articolo metodologico
Sintesi dell'ammoniaca a bassa pressione
In questo articolo
Sommario
Abstract
Ammoniaca può essere sintetizzato a bassa pressione mediante l'uso di un assorbente selettiva di ammoniaca. Il processo può essere guidato con energia eolica, disponibile localmente nelle aree che richiedono di ammoniaca per fertilizzante sintetico. Tale energia eolica è spesso chiamato "incagliato", perché è solo disponibile lontano da centri abitati dove può essere utilizzato direttamente.
Nel processo di proposta bassa pressione azoto è fatto dall'aria mediante assorbimento dell'oscillazione di pressione, e l'idrogeno è prodotto tramite elettrolisi dell'acqua. Mentre questi gas possono reagire a circa 400 ° C in presenza di catalizzatori convenzionali promosso, la conversione è spesso limitata dalla reazione inversa, che rende questa reazione solo fattibile ad alte pressioni. Questa limitazione può essere rimosso dall'assorbimento su un ammine-come calcio o magnesio cloruro. Tali alogenuri di metallo alcalini è in grado di rimuovere efficacemente ammoniaca, così sopprimendo i vincoli di equilibrio della reazione. Nel processo di sintesi proposta avanzata assorbimento ammoniaca, la velocità di reazione può poi essere regolata non la cinetica chimica né i tassi di assorbimento, ma il tasso di riciclo dei gas non reagito. I risultati reggono il confronto con l'ammoniaca fatta da una piccola scala convenzionale processo Haber - Bosch.
Introduzione
L'ammoniaca è una sostanza chimica industriale chiave. Esso è prodotto con il processo Haber - Bosch, che è conosciuto come una delle innovazioni più importanti del secolo delth 201,.2. Sintesi dell'ammoniaca viene effettuata in presenza di un catalizzatore eterogeneo a temperature elevate (> 375 ° C) e pressioni (> 100 bar)3. Rendono tali elevate esigenze di temperatura e pressione ammoniaca sintesi molto energia - e alta intensità di capitale. Circa, 150 milioni di tonnellate di ammoniaca sono prodotte ogni anno4, che rappresenta l'1-3% del c....
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Protocollo
1. avviamento dell'impianto pilota
- sistema di produzione di azoto
- Disabilita l'essiccatore dell'aria, il compressore d'aria e l'azoto generatore. Verificare che esista almeno 800 kPa di aria nel serbatoio del compressore aria. Questo continua a inviare azoto per il serbatoio di accumulo fino a quando c'è non più di 0,004% (40 ppm) di ossigeno nell'azoto. Ripetitore:
- accendere l'azoto gas. Il booster di gas inizia a riempire i serbatoi di rifornimento di azoto, a pressioni alte come 17 MPa.
- Sistema di produzione di idrogeno
- accendere il refrigeratore e l'unità di deionizzazione....
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Risultati
Un impianto pilota a Morris, MN ha dimostrato la fattibilità dell'utilizzo di vento per la produzione di ammoniaca locale18, come mostrato nella Figura 1. Il vento genera l'elettricità, che viene utilizzato per apportare azoto e idrogeno attraverso l'assorbimento dell'oscillazione di pressione d'aria e attraverso l'elettrolisi dell'acqua, rispettivamente. Un reattore utilizza un catalizzatore convenzionale per combinare i gas azoto e i.......
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Discussione
Fasi critiche dell'apparato sperimentale di reazione-assorbimento:
Assicurarsi che non esiste nessuna impurità nel sistema di azoto e idrogeno. I materiali assorbenti cambierà dopo ogni ciclo. Nella maggior parte dei casi, ad alta temperatura ed in presenza di ammoniaca, i materiali assorbenti fusibile e formano un grande cemento solido. Secondo le proprietà termodinamiche di ogni ad alogenuri metallici e ammine complesse, temperature appropriate per assorbimento e desorbimento dovrebbero essere .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Quest'opera è stata principalmente sostenuta da ARPA-E, una parte del dipartimento di energia, dal Minnesota Environment and Natural Resources Trust Fund, come raccomandato la Commissione legislativa-cittadino sulle risorse del Minnesota e di MNDRIVE, un'iniziativa della Università del Minnesota. Ulteriore supporto è venuto dalla Fondazione Dreyfus.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Apparato sperimentale | |||
| Cloruro di magnesio | Sigma Aldrich | 7786-30-3 | St. Louis, MO |
| Cloruro di calcio | Sigma Aldrich | 10043-52-4 | St. Louis, MO |
| Idrogeno ultra puro | Matheson | SG PHYF30050 | New Brighton, MN |
| Azoto ultra puro | Matheson | SG G1881112 | Brighton, MN |
| Clariant/Sud Chemie-Charlotte | , NC | ||
| Pompa a pistoni variabili | PumpWorks Inc. | PW2070N | Minneapolis, MN |
| Omega Riscaldatore ceramico | Omega | CRFC-36/115-A | Stamford, |
| CT Regolatore PID | Omega | CN96211TR | Stamford, |
| CT Condizionatore di segnale | Omega | DRG-SC-TC | Stamford, CT |
| Trasduttore di pressione | WIKA | 50426877 | Lawrenceville, Georgia |
| Regolatore di flusso di massa | Brooks Strumenti | SLA5850 | Hatefield, PA |
| strong>Nome | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
| Impianto pilota | |||
| Elettrolizzatore | Proton OnSite | H6 Series | Wallingford, CT |
| Gas Booster | Macchina PDC | 3 2500 | Warminster, Pennsylvania |
| Turbina eolica | Vestas | V82 | Portland, OR |
| Chiller | Thermal Care | Serie SQ | Niles, IL |
| Depuratore d'acqua | Elga Pure Lab | Generatore di | |
| azoto | Sistema di gas innovativo | NS-10 | Huoston, TX |
| Compressore d'aria | Hydrovane | HV05 |
Riferimenti
- Erisman, J. W., Sutton, M. A., Galloway, J., Klimont, Z., Winiwarter, W. How a century of ammonia synthesis changed the world. Nat Geosci. 1 (10), 636-639 (2008).
- Vojvodic, A., Medford, A. J., et al. Exploring the limits: A low-pressure, low-temperature Haber-Bosch process. Chem Phys Lett. 598, 108-112 (2014).
- Jennings, J. R.
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Ristampe e permessi
