Síntese de amônia a baixa pressão

Resumo

Amônia pode ser sintetizada na baixa pressão usando um catalisador convencional e um absorvente seletivo de amônia.

Resumo

Amônia pode ser sintetizada na baixa pressão pelo uso de um absorvente seletivo de amônia. O processo pode ser conduzido com energia eólica, disponível localmente em áreas que exigem a amônia para fertilizantes sintéticos. Tal energia eólica é muitas vezes chamada "encalhada", porque ele só está disponível muito longe dos centros populacionais, onde ele pode ser usado diretamente.

No processo de proposta de baixa pressão, nitrogênio é feito de ar usando a absorção de balanço de pressão, e hidrogénio é produzido pela eletrólise da água. Enquanto estes gases podem reagir a cerca de 400 ° C em presença de catalisador convencional promoveu, a conversão é muitas vezes limitada pela reação reversa, que faz com que esta reação só é viável em altas pressões. Esta limitação pode ser removida por absorção em um ammine, como cloreto de cálcio ou magnésio. Tais haletos metálicos alcalinos podem eficazmente remover amônia, suprimindo, assim, as restrições de equilíbrio da reação. No processo de síntese proposta melhorada absorção amônia, a taxa de reação pode ser controlada então não pela cinética química, nem as taxas de absorção, mas pela taxa da reciclagem de gases não tenha reagidos. Os resultados comparam favoràvel com amônia, feita a partir de uma pequena escala convencional processo Haber - Bosch.

Introdução

Amônia é um químico industrial chave. É produzido através do processo Haber - Bosch, que é conhecido como uma das mais importantes inovações da 20^th century^1,2. Síntese do amoníaco é realizado na presença de um catalisador heterogêneo em temperaturas elevadas (> 375 ° C) e pressões (> 100 bar)³. Tais requisitos de temperatura e pressão altos fazem amônia síntese muito energia - e de capital intensivo. Aproximadamente, 150 milhões de toneladas de amônia são produzidos cada ano⁴, que responde por 1-3% do consumo de energia do mundo, 5% do consumo....

Protocolo

1. arranque de planta piloto

gerador

1. sistema de produção de nitrogênio
   1. vez o secador de ar, o compressor de ar e o nitrogênio. Verifique se há pelo menos 800 kPa de ar no tanque do compressor de ar. Isto continua enviando o nitrogênio para o tanque do amortecedor até há não mais do que o oxigênio de 0,004% (40 ppm) em nitrogênio.
   Impulsionador do gás
   2. ativar o nitrogênio. O booster de gás começa a encher os tanques de abastecimento de nitrogênio, a pressões tão elevadas quanto 17 MPa.
2. Sistema de produção de hidrogênio
   1. ligar o refrigerador, a unidade de desionização da água e o ....

Resultados

Uma planta-piloto em Morris, MN demonstrou a viabilidade do uso de vento para fabricação de amônia local¹⁸, conforme mostrado na Figura 1. O vento gera energia elétrica, que é usada para fazer o nitrogênio e hidrogênio através da absorção de balanço de pressão de ar e de eletrólise da água, respectivamente. Um reator usa um catalisador convencional para combinar os gases nitrogênio e hidrogênio, tornando o amoníaco. A amônia é então se.......

Discussão

Passos críticos do aparato Experimental de reação-absorção:

Certifique-se de que não há nenhuma impureza no sistema de nitrogênio e hidrogênio. Os materiais absorventes mudará depois de cada ciclo. Na maioria dos casos, a alta temperatura e na presença de amônia, os materiais absorventes se fundem em formam um grande concreto sólido. De acordo com as propriedades termodinâmicas de cada metal haleto e ammine complexo, devem ser utilizadas as temperaturas adequadas para a absorção e dessorção. Ante.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
< forte> Aparelho Experimental< / forte > Cloreto de
Magnésio	Sigma Aldrich	7786-30-3	St. Louis, MO
Cloreto de Cálcio	Sigma Aldrich	10043-52-4	St. Louis, MO
Hidrogênio Ultra Puro	Matheson	SG PHYF30050	New Brighton, MN
Nitrogênio Ultra Puro	Matheson	SG G1881112	Novo
catalisador à base de ferro	Clariant/Sud Chemie-Charlotte		, NC
Bomba de pistão variável	PumpWorks Inc.	PW2070N	Minneapolis, MN
Aquecedor de Cerâmica Omega		CRFC-36/115-A Controlador PID Omega CRFC-36/115-A	Stamford, CT
Controlador PID	Omega	CN96211TR	Stamford,
Condicionador de Sinal	Omega	DRG-SC-TC	Stamford,
Transdutor de Pressão	CT WIKA	50426877	Lawrenceville, Geórgia
Controlador de Fluxo de Massa	Brooks Instrumentos	SLA5850	Hatefield, PA
strong>Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Planta Piloto
Eletrolisador	Proton	OnSite H6 Series	Wallingford, CT
Gas Booster	Máquina PDC	3 2500	Warminster, Pensilvânia
Turbina Eólica	Vestas	V82	Portland, OR
Chiller	Cuidados Térmicos	Série SQ	Niles, IL
Purificador de Água	Elga Pure Lab	S-15
Gerador de Nitrogênio	de Gás Inovador	NS-10	Huoston, TX
Compressor de Ar	Hydrovane	HV05

de Brighton, MN CT < Sistema