Gr. Sc. Emil A. Dandea
Proiect de certificare a competentelor profesionale
Nivelul II
NO ,uree)si complexe(nitrofosfati,fosfati de amoniu).
Experienta acelor ani de pionierat a stat la baza dezvoltarii ulterioare a industriei azotului īn tara noastra.
Dezvoltarea continua a productiei de īngrasaminte a devenit o problema internationala,legata de preocuparea pentru solutionarea problemei alimentatiei īn tariile subdezvoltate,problema vitala pentru existenta si progresul omenirii.
De aceea productia de īngrasaminte constituie una din directiile prioritare ale politicii economice a tarii noastre integrata activ īn circuitul economic mondial.
Posibilitati de legare a azotului
Azotul se gaseste īn natura sub forma de gaz(īn atmosfera) de saruri(īn zacamintele minerale),salpetrul de chile,si de combinatii organice,īn organismele vii si īn ramasitele acestora.
Azotul atmosferic se gaseste īn cantitati mari.
Dezvoltarea intensiva a agriculturii a accentuat lipsa de azot īn sol provocand micsorarea fertilitatii acestuia.
Din īntreaga cantitate de azot legat produs azi doar 4-5% din cantitatea necesara fertilizarii solului aproximativ 1,2% provine din zacamintele naturale.Cercetariile orientate spre obtinerea compusiilor cu azot din aerul atmosferic au fost īngreunate de slaba reactivitate chimica a acestuia.Treptat au fost elaborate procedee economice de legare a azotului atāt pe cale chimica cat si biologica.
Procedee chimice
Procesul cunoscut sub denumirea de "Frank-Caro".
Procedeul Birkeland si Eyde.
Procedee biologice sunt de perspectiva deoarece experientele au aratat ca este posibila legarea azotului cu ajutorul bacteriilor,a enzimelor sau chiar a unor plante.
Industrial amoniacul se obtine prin sinteza directa din elemente,īn prezenta de catalizatori,conform reactiei globale:
N +3 H =2 NH
Pentru obtinerea hidrogenului necesar sintezei amoniacului se utilizeaza hidrocarburi lichide si gazoase,gaze de cocserie si gaze de rafinarie.
Cea mai importanta
sursa de hidrogen o constituie gazul metan.Īn
Azotul se obtine din aer prin consumarea oxigenului īntr-un process de ardere.
Principalele etape la fabricarea amoniacului sunt:
1.Purificarea gazului metan (desulfurarea)
a.)Transformarea sulfului organic īn hidrogen sulfurat (H S)
CS + 2 H O=CO +2 H S
COS+H O=CO +H S
Dintre catalizatorii cei mai utilizati face parte oxidul de fier alcalinizat,numit catalizator Redmudt.
b. Eliminarea H S
ZnO+H S=ZnS+H O
Hidrogenul sulfurat se īndeparteaza prin adsorbtie.Pentru cantitati foarte mici de sulf se poate utiliza,ca masa adsorbanta neregenerabila,oxidul de zinc.
Procesul are loc la o temperatura de 400-420 grade.
2.Obtinerea gazului de sinteza brut prin oxidarea metanului cu vapori de apa.
CH +H O=CO+3H
CH +2H O=CO2+4H
-catalizator de nichel
-temperatura 800 grade la presiune de 40 at
3.Conversia CO la CO
CO+2H O=CO +4H
4.Purificarea gazului de sinteza brut
a. Eliminarea CO
K CO +CO +H O=2KHCO
Absorbtie
KHCO -K CO +CO +H O
Regenerare
100-110 grade
b.)Eliminarea CO(prin absorbtie)
CO+3H =CH +H O
CO +4H =CH +2H O
O +2H =2H O
Pentru metanizare se utilizeaza catalizatori pe baza de oxid de nichel.
5.Sinteza amoniacului
N +3H =2NH
Sinteza amoniacului din elemente se bazeaza pe reactia reversibila.
Reactia este puternic exoterma,decurgand cu contractie de volum.
Procedeele industriale de sinteza utilizeaza presiuni mari 150-1000 at.
Temperatura este de 400 de grade pe catalizator pe baza de fier.
Capitolul II
PURIFICAREA GAZELOR PENTRU SINTEZA AMONIACULUI
Purificarea
gazului brut de sinteza de CO
Metode:-absorbtia īn H2O
-absortia īn sol.fierbinti de K2CO3
K2CO3+CO2 H2O 2KHCO3
Fenomene -absorbtie -temperatura mica
-presiune mare
-desorbtie -temperatura mare
-presiune mica
Descrierea purificarea CO2
Gazului brut de sinteza ce contine hidrogen azot bioxid de carbon,oxid de carbon,intra īn coloana cu umplutura si storpire cu solutia de carbonat de potasiu.Bioxid de carbon din gazul brut de sinteza se absoarbe īn solutie si rezulta bicarbonat de potasiu care trece īn rezervor iar la partea superioara rezulta gazul de sinteza care contine hidrogen ,azot,CO,care trece la purificarea de CO.Solutia de bicarbonat de potasiu se īncalzeste si intra īn coloana de desorbtie rezlutānd CO 2 ce se trimite la uree si solutie bicarbonat de potasiu care se raceste si se trimite la absorbtie.
Purificarea gazului brut de sinteza de CO
Metode:abs. in N2 lichid
abs. in monoetanolamina
abs. metanare cu ajutorul gazul de sinteza purificat.
CO+3H2=CH4+H2O
Temperatura 400 OC catalizator CU,Cr
Sinteza N2+3H2=2NH
temperatura 700-9000
catalizator de Fe,presiunea 250-350 at.
Se deosebesc mai multe cazuri de aplicare a purificarii catalitice:
-Cand continutul de CO, CO
si O este foarte mic (sub 0,05%), procesul de reducere are loc pe
catalizator de fier (de acelasi tip cu cei utilizati in sinteza amoniacului) la
temperaturi mari (550-650
C) si presiunea de regim a procesului de sinteza al amoniacului. In aceste conditii
se formeaza si cantitati, relativ reduse, de amoniac care se separa din
amestecul de gaze prin racire cu apa si amoniac lichid.
-In cazul cand amestecul de gaze contine circa 0,1%
CO, CO si O (de exemplu, dupa purificare cu solutii cupro-amoniacale), procesul de reducere poate avea loc pe
catalizatori de fier la 250-330C (fara producere de amoniac) sau pe catalizatori de nichel
la 250-290C. Apa rezultata se separa prin condensare.
-Daca continutul de CO,COsi O este de 0,2-0,5% se poate utiliza metoda combinata: in prima
faza are loc procesul fara formare de amoniac, iar in faza a doua cu formare de
amoniac.
Capitolul III
Masuri de protectie la fabricarea amoniacului NH3
In fabricile de amoniac moderne aparatura de control si automatizare asigura securitatea muncii si conditii igienice de lucru,cu conditia respectarii stricte a normelor de functionare a utilajelor.
Principalele pericole care pot aparea ca urmare a nerespectarii acestor norme sunt:perivolul de explozie,actiunea toxica a gazelor,arsurile provocate de amoniac,incendiile.
Pericol de explozie provine din faptul ca majoritatea amestecurilor de gaze folosite la fabricarea amoniacului pot deveni explozive,in amestec cu aerul,inanumite conditii.
Astfel amestecurile continand 5-15 % metan in amestec cu aerul se autoaprind la aproximativ 675 grade.
Amestecuri cu 4-75 % hidrogen si aer se autoaprind in jurul temperaturii de 575 grade.
Amestecurile continand 13-17 % oxid de carbon se autoaprind la 610 grade.
Amoniacul se poate deasemenea autoaprinde in amestec cu aerul.
Motoarele electrice,folosite in instalatiile de fabricare a amoniacului trebuie sa fie protejate contra scanteilor prin capsulare.
O alta sursa de explozie o constituie faptul ca sinteza amoniacului are loc la presiune inalta.De aceea aparatura trebuie periodic si riguros controlata.
La pornirea compresoarelor acestea trebuie spalate cu gaz inert pana la eliminarea completa a aerului,ceea ce se controloeaza prin analiza.
Pericol de intoxicare se datoreste de cele mai multe ori acumulariilor de gaze toxice,ca urmare a neetanseitatiilor conductelor si a ventilatiei necorespunzatoare.
Componentii gazosi cei mai toxici sunt oxidul de carbon si amoniacul.
Oxidul de carbon este un toxic general,in concentratie mare poate provoca moartea.Continutul acestuia in aer nu trebuie sa depaseasca 0,02-0,03 mg/l.
In sectii trebuie instalate semnalizatoare care sa avertizeze pe muncitori cand concentratia gazelor toxice a atins limita periculoasa.
In scopul protectiei individuale impotriva actiunii vatamatoare a gazelor se folosesc masti filtrante saui izolante.Aceste masti sa pastreaza in sectie in dulapuri speciale.
Prevenirea incendiilor trebuie asigurata,in primul rand,prin respectarea masuriilor generale de prevenire a incendilor.
In caz de izbucnire a incendiilor se iau masuri specifice cauzei care l-a generat.
BIBLIOGRAFIE
Tehnologia Chimica Anorganica
Dr.Ing.E.Pincovschi
Ing.Elena Radoi
Ing.Mioara Teodorescu
Editura Didactica si Pedagogica 1985
Tehnologia Fabricarii Produselor Chimice
Ing.Elena Radoi
Dr.Ing.E. Pincovschi
Editura Bucuresti 1979
|
