저압에서 암모니아 합성

요약

암모니아 기존의 촉매는 암모니아 선택적 흡수 제를 사용 하 여 낮은 압력에서 합성 될 수 있다.

초록

암모니아는 암모니아 선택적 흡수의 사용에 의해 낮은 압력에서 합성 수 있습니다. 바람 에너지, 합성 비료를 위한 암모니아를 필요로 하는 분야에서 로컬로 사용할 수 있는 프로세스를 구동 수 있습니다. 그것은 직접 사용 될 수 있는 인구 센터에서 멀리 수만 있기 때문에 이러한 풍력 에너지 "좌초" 라고 자주 합니다.

제안 된 낮은 압력 과정에서 질소는 공기 압력 그네 흡수를 사용 하 여 고 수소는 물의 전기 분해에 의해 생산 됩니다. 이러한 가스는 약 400 ° C 승격된 기존의 촉매의 존재에서 반 작용할 수 있다, 하는 동안 변환 종종 높은 압력에서 유일 하 게 가능한 시키는이 반응을 역 반응에 의해 제한 됩니다. 이 한계는 ammine 같은 칼슘 또는 마그네슘 염화 물에 흡수 하 여 제거할 수 있습니다. 같은 알칼리 금속 할로겐 효과적으로 반응의 평형 제약을 억제 하므로 암모니아를 제거할 수 있습니다. 제안 된 흡수 강화 된 암모니아 합성 과정에서 반응의 속도 수 있습니다 다음 제어할 수 화학 속도 론도 흡수 속도 의해 아닙니다 그러나 unreacted 가스의 재활용의 속도 의해. 결과 기존의 소규모 하버-보쉬 프로세스에서에서 만든 암모니아와 호의적으로 비교 합니다.

서론

암모니아는 주요 산업 화학 제품 이다. 그것은 20^번째 세기^1,2의 가장 중요 한 혁신 중 하나로 알려져 있는 하버-보쉬 과정을 통해 생산. 암모니아 합성은 고온에서 이질적인 촉매의 면 전에 서 수행 (> 375 ° C) 및 압력 (> 100 바)³. 이러한 높은 온도 압력 요구 사항을 만드는 암모니아 합성 매우 에너지-그리고 자본과. 암모니아의 150 백만 톤 생산 약, 각 년⁴, 1-3%의 세계의 에너지 소비, 천연 가스 소비량의 5%를 차지 하 고 기후 변화 가스 배출량^5,6,^{의 3% 7}.

암모니아는 두 가지 주요 잠재적인 용도가 있다. 첫째, 암모니아 합성 질소 비료¹입니다. 이 비료 없이 충분 한 음식에 액세스할 수 없는 것이 현재 인구의 절반. 둘째, 암모니아는 벡터로 에너지, 탄소 중립 액체 연료 또....

프로토콜

1. 파일럿 플랜트 시작

공기 건조 기, 공기 압축기와 질소에 질소 생산 시스템
1. 차례
2. 발전기. 공기 압축기 탱크에 공기의 적어도 800 인민군 인지 확인 합니다. 이 때까지 0.004% (40 ppm) 산소는 질소에서 보다는 더 이상 버퍼 탱크에 질소를 보내는 유지.
3. 질소에 가스 부스터입니다. 가스 부스터 17 MPa로 높은 압력에서 질소 공급 탱크를 채우기 시작.
1. 수소 생산 시스템
   1. 냉각기, 물 이온화 단위 및 electrolyzer는. electrolyzer electrolyzer 시작 있도록 빠져나가 부정적인 압력을 측정 하는 유량 센서 때문에 배기 시스템 없이 작동 하지 않습니다. 0.54 k g/h의 속도와 수소는 생성 하 고 방전 압력 약 1.5 MPa를 될 것입니다.
   2. 켜 수소 가스 부스터입니다. 냉각 장치 작동 하 고 냉각 액체 흐르는 확인 하십시오. 수소 공급 탱크까지 17 MPa 채워질 것 이다.
2. 암모니아 스키 드 시작
   1. 제어 실에서 컴퓨터를 사용 하 여 다음을 수행:
      1. 건물에 대 한 비상구를 확인 합니....

결과

그림 1에서 보듯이 모리스, 미네소타에서 파일럿 플랜트 바람을 사용 하 여 로컬 암모니아 제조¹⁸에 대 한 타당성을 설명 했다. 바람은 질소와 공기의 압력 그네 흡수를 통해 및 물, 전기 분해를 통해 수소를 각각 확인 하는 데 사용 되는 전기를 생성 합니다. 원자로 만드는 암모니아 질소와 수소 가스를 결합 하 여 기존의 촉매를 사용 합니다. 다음 암모니아는 콘덴서를 사용 하 여 구분 합니다.

여기 설명 하는 방법을 어떤 unreacted 수소와 질소를 재활용 하는 과정을 포함 합니다. 전체 절차는 콘덴서 층 흡수로 대체를 제외 하 고 그림 3기존의 프로세스 증명 비슷합니다. Absorbents는 주로 염화 마그네슘과.......

토론

반응 흡수 실험 기구의 중요 한 단계:

질소와 수소 시스템에 아무 불순물은 다는 것을 확인 하십시오. 흡수 성 재료는 각 주기 후 변경 됩니다. 대부분의 경우, 고온에서 암모니아, 존재에서 흡수 성 물질 융합 하 고 큰 단단한 콘크리트를 형성 한다. 각 금속 할로겐 및 ammine 복잡 한의 열역학 속성에 따라 흡수와 탈 착에 대 한 적절 한 온도 고용 한다. 각 테스트 하기 전에 시스템 (흡수, 반응 기, 튜브, 밸브, 피팅, 등)에 걸쳐 압력 강하를 확인 한다, 재순환 루프, 흡수, 또는 반응 기 큰 압력을 부과 하지는 다는 것을 확인 하는 시스템 전체.

제한 사항: 최고의 Absorbents 알려진 지금 안정 되지 않습니다:

암모니아를 분리 하는 데 사용 ammine absorbents 큰 잠재 능력, 칼슘의 두더지 당 암모니아로 6 두더지 있다. 이 흡수는 고체에 있는.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Experimental Apparatus
Magnesium Chloride	Sigma Aldrich	7786-30-3	St. Louis, MO
염화칼슘	Sigma Aldrich	10043-52-4	St. Louis, MO
Ultra Pure Hydrogen	Matheson	SG	PHYF30050 New Brighton, MN
Ultra Pure Nitrogen	Matheson	SG G1881112	뉴 브라이튼, 미네소타
철 기반 촉매	Clariant / Sud Chemie-Charlotte		, NC
가변 피스톤 펌프	PumpWorks Inc.	PW2070N	미네소타주 미니애폴리스
오메가 세라믹 히터	Omega	CRFC-36/115-A	스탬포드, CT
PID 컨트롤러	Omega	CN96211TR	Stamford, CT
신호 컨디셔너	Omega	DRG-SC-TC	스탬포드, CT
압력 변환기	WIKA	50426877	Lawrenceville, Georgia
질량 유량 컨트롤러	Brooks 기기	SLA5850	Hatefield, PA
Name	Company	카탈로그 번호	Comments
>Pilot Plant
Electrolyzer	Proton OnSite	H6 시리즈	Wallingford, CT
가스 부스터	PDC 기계	3 2500	워민스터, 펜실베이니아
풍력 터빈	Vestas	V82	포틀랜드, OR
냉각기	열 관리	SQ 시리즈	나일스, 일리노이
정수기	Elga Pure Lab	S-15
질소 발생기	혁신적인 가스 시스템	NS-10	Huoston, TX
공기 압축기	하이드로 베인	HV05