исправленный курсач 2. Выбор и обоснование источников сырья, энергоресурсов, географической точки строительства
 Скачать 0.51 Mb.
|
1.1 Источники сырья В промышленности в настоящее время преобладает использование способа синтеза аммиака из азота и водорода. Существуют и другие способы, например, производство аммиака из «чилийской селитры», воспроизводя процесс, происходящий в почвах под воздействием микроорганизмов: кровь, навоз, останки животных смешивали с землей болот. Смесь засыпали в ямы или закладывали в компостные кучи (бурты), подкладывали «затравку» из старых буртов и поливали навозной жижей. В результате гниения образовывался аммиак – первый шаг на пути к селитре. [16] Основной источник азота в почве – биологическая азотофиксация, т.е. связывание атмосферного азота и перевод его микроорганизмами в усвояемые растениями формы. Микроорганизмы могут жить в почве сами по себе, а могут находиться в симбиозе («содружестве») с некоторыми растениями, в основном, с бобовыми. Бактерии «поселяются» на корнях этих растений – в особых клубеньках. В этих микроорганизмах содержится сложный фермент нитрогеназа, способный восстановить азот до аммиака. [17] Одной из составных частей воздуха является азот, который используется для получения аммиака и других продуктов азотной технологии. В промышленности в настоящее время применяется три метода получения азота: методом криогенного разложения воздуха, с помощью короткоцикловой безнагревной адсорбции и методом мебранной диффузии. 1) Криогенное разложение воздуха Этот способ сводится к фракционной перегонке сжиженного атмосферного воздуха, и основан на различии в температурах кипения (испарения) его составных частей: азота, кислорода, аргона и других газов. Процесс заключается в следующем: вначале атмосферный воздух сжимается до высокого давления, затем из сжатого воздуха удаляются твердые примеси, влага, а также двуокись углерода (углекислый газ CO2). Очищенный сжатый воздух подвергается обратному расширению, в результате чего охлаждается до степени сжижения составляющих его газов. После этого, полученная жидкость постепенно испаряется, и по мере испарения из нее пофракционно извлекаются азот (температура кипения -196°C), кислород (температура кипения -183°C), аргон и другие редкие газы. 2) Получение азота адсорбцией кислорода Адсорбционный способ выделения азота из воздуха основан на различиях в размере молекул основных составных частей воздуха: азота и кислорода. Адсорбционная установка по получению азота состоит из емкостей-адсорберов, заполненных адсорбентом - углеродными молекулярными ситами, или сокращенно CMS. CMS, используемые в адсорбционных установках для получения азота, имеют значительный объем пор, причем поры эти имеют входной размер порядка 3 ангстрем (=0,3 нм). Молекулы кислорода, имеющие кинетический диаметр примерно 2,9 Å, проникают в поры и задерживаются ими; молекулы азота с кинетическим диаметром 3,1 Å беспрепятственно проходят через слой адсорбента. 3) Получение азота способом мембранного разделения воздуха Существуют мембранные установки, в основе которых стоят мембранные модули воздухоразделения, представляющие собой емкости, обычно цилиндрической формы, внутри которых параллельно размещено множество волокон-«макаронин» из специальных полимерных материалов - полиимида, полисульфона, полифенилоксида. Сжатый воздух подается на вход мембранного модуля, откуда равномерно распределяется между всеми отдельными волокнами, поступая на их внутреннюю сторону. Стенки волокон представляют собой мембраны с ассиметричным расположением пор, через которые быстрее и легче всего, на внешнюю сторону волокон диффудируют молекулы воды H2O, водорода H2 и гелия He. Со средней скоростью через стенки проникают молекулы кислорода, а также углекислого газа CO2. Наоборот, преимущественно на внутренней стороне мембран остаются, из обычно содержащихся в воздухе веществ, молекулы азота, аргона и угарного газа CO. Как и в случае с адсорбционными азотными установками, в процессе производства азота мембранным способом он также доосушается. [18] В некоторых схемах синтеза аммиака не требуется выделять азот из воздуха в чистом виде, его дозируют в газовую смесь для достижения стехиометрического соотношения N2 : Н2 =1 : 3 Для получения водорода в данный момент существует множество различных путей из ряда известных источников, как показано на рисунке 1.1  Рис 1.1 |