Общая характеристика производимой продукции
Продуктом производства является синтетический аммиак.
Химическая формула - NН3. Относительная молекулярная масса – 17.
Основные физико-химические свойства аммиака
Жидкий аммиак (NН3) - бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом, образуется в результате охлаждения газообразного аммиака до минус 33,4 °С при атмосферном давлении. При температуре минус 78 °С затвердевает в виде кристаллов кубической формы. Плотность жидкого аммиака равна 681,4 кг/м3.
Критическая температура аммиака равна 132,4 °С, критическое давление равно 11,32 МПа
(115 кгс/см2).
Молярная теплоемкость аммиака при атмосферном давлении и температуре 20 °С равна
35,66 кДж/моль∙град. (8,523 ккал/моль∙град), молярная теплота испарения при минус 33,4 °С составляет 22,37 кДж/моль (5,581 ккал/моль).
Аммиак хорошо растворяется в воде, образуя гидрат окиси аммония:
NН3 + Н2О → NН4ОН + Q.
При температуре 20 °С и атмосферном давлении, равном 101 325 Па в одном объеме воды растворяется 695 объемов аммиака. Водный аммиак - бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. Плотность при температуре 25 °С и атмосферном давлении, равном 101 325 Па составляет 900 кг/м3.
При нагревании жидкого аммиака сильно возрастает давление паров над жидкостью, так:
при t = 0 °С давление паров равно 0,43 МПа (4,4 кгс/см2);
при t = 10 °С давление паров равно 0,62 МПа (6,3 кгс/см2);
при t = 20 °С давление паров равно 0,85 МПа (8,7 кгс/см2);
при t = 50 °С давление паров равно 2,03 МПа (20,7 кгс/см2).
Температура самовоспламенения в смеси с воздухом равна 650 °С. Предел взрываемости воздушной смеси с аммиаком при температуре 20 °С и атмосферном давлении в объемных долях: нижний – 15,5 %, верхний - 27 %.
Температура разложения аммиака на азот и водород в присутствии катализатора составляет 300 °С, без катализатора – 1 200 °С;
В присутствии кислорода происходит горение аммиака по реакции:
4NН3 + 3О2 → 2N2 + 6Н2О + Q.
Газообразный аммиак - бесцветный газ с резким специфическим запахом. Плотность при температуре 0 °С и атмосферном давлении равна 0,771 кг/м3.
Аммиак обладает токсическими свойствами. Попадание аммиака в организм вызывает головокружение, тошноту, т.е. легкое отравление, в больших количествах вызывает удушье и отек легких. Попадание жидкого аммиака на кожу вызывает сильные ожоги.
Предельно допустимая массовая концентрация аммиака в рабочем помещении составляет не более 20 мг/м3.
Основные физико-химические свойства водорода:
− водород - бесцветный газ без вкуса и запаха;
− температура плавления равна 13,95 К;
− температура кипения равна 20,66 К при атмосферном давлении, равном 101 325 Па;
− относительная плотность по воздуху составляет 0,08988 г/дм3;
− растворимость в воде равна 2,13 см3/ч при атмосферном давлении и температуре 273 К;
− динамическая вязкость равна 89 510 Па∙с при атмосферном давлении и температуре 300 К;
− теплопроводность равна 169 110 Вт/(м∙К) при атмосферном давлении и температуре 273 К ;
− удельная теплоемкость равна 14,58 кДж/(кг·К) при атмосферном давлении и температуре
323 К.
Приведенные в разделе 2.1. основные физико-химические свойства аммиака взяты из следующей литературы:
Ф.Андреев, Л.Козлов и др. "Технология связанного азота". Издательство "Химия", Москва, 1966г.
М.Позин "Расчеты по технологии органических веществ". Издательство "Химия", 1977 г.
"Справочник азотчика". Издательство "Химия", 1986 г.
1.2.2 Технические требования к производимой продукции
В соответствии с ГОСТ 6221-90 товарный синтетический аммиак по своим физико-химическим показателям должен соответствовать нормам, указанным в таблице:
| Наименование показателя | Норма для марок | ||
| А | Ак | Б | |
| 1. Массовая доля аммиака, %, не менее | 99,9 | 99,6 | 99,6 |
| 2.Массовая доля азота, %, не менее | - | ||
| 3.Массовая доля воды (остаток после испарения) % | - | 0,2 - 0,4 | 0,2 - 0,4 |
| 4. Массовая доля воды (метод Фишера), %. не более | 0,1 | - | - |
| 5.Массовая концентрация масла, мг/дм3, не более | |||
| 6.Массовая концентрация железа, мг/дм3, не более | |||
| 7.Массовая доля общего хлора, млн-1 (мг/кг), не более | - | 0,5 | - |
| 8.Массовая доля оксида углерода (IV), млн-1 (мг/кг), не более | - | 30 ± 10 | - |
На установке "МОНСАНТО" получают три вида водородосодержащей смеси и в соответствии с проектом фирмы «PERMEA» должны иметь показатели, приведенные в таблице:
| Наименование | Технические показатели | Примечание | |||
| Состав смеси | Объемная доля | Давление, бар | Темпера-тура, °С | ||
| Водород высокой чистоты | Н2 | не менее 96 % | |||
| N2 | не более 2,6 % | ||||
| СН4 | не более 0,8 % | ||||
| Аr | не более 0,6 % | ||||
| Н2О | не более 700 млн-1 | ||||
| NH3 | не более 2 млн-1 | ||||
| Рециркуляционный водород (расчетный состав 3-х потоков) | Н2 | не менее 62,51 % | от 25,5 до 30,0 | от 35 до 40 | |
| N2 | не более 33,63 % | ||||
| СН4 | не более 2,53 % | ||||
| Ar | не более1,33 % | ||||
| Топливный газ | Н2 | от 14 % до 18 % | 12,8 | ||
| N2 | от 41 % до 45 % | ||||
| СН4 | от 30 % до 35 % |
Область применения
Синтетический аммиак является сырьем для получения азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида и других продуктов химической промышленности, содержащих азот.
Кроме того, аммиак применяется в медицине, холодильной технике и других отраслях промышленности.
Водород с установки с объемной долей не менее 96 % применяется в производстве капролактама:
- с объемной долей 62 % - рециркуляционный газ на всас компрессора синтез-газа;
- с объемной долей 16 % - в качестве топливного газа для цеховых нужд.