Аммиак – производство для опытных предпринимателей

Производство аммиака – это технологически сложный процесс, который требует значительных затрат энергии. Тем не менее, это одно из лидирующих промышленных направлений во всем мире, включая РФ.

Всё благодаря высокой востребованности аммиака в научно-технической сфере (в качестве холодильного агента), фармацевтике (составляющее многих препаратов, например, нашатырного спирта), агрокультуре. Именно последнее направление сейчас активно развивается и формирует спрос на аммиак.

В этой статье мы обсудим, как происходит синтез аммиака, а также определим ориентировочную сумму средств для запуска собственного завода.

Аммиак: производство и использование


Возможно, вы припомните из школьного курса химии, что аммиак имеет очень простую формулу – NH3. Что касается физических свойств вещества – это бесцветный газ с резким запахом. Он хорошо растворим в воде: от 700 до 1200 объемов NH3 растворяется в одном объеме воды (в зависимости от температуры).

Синтез происходит путём соединения молекул азота с водородом в условиях высокой температуры и давления.

Этот процесс описывает следующая формула, которую впервые вывел немецкий физик Габер:

В формуле «кат.» – сокращение от слова «катализатор». В нашем случае речь идет о температуре, давлении и химических примесях. Q – это выход тепловой энергии, так как реакция экзотермическая.

Как мы ранее упоминали, синтез аммиака – это очень энергозатратный процесс. Он требует температуру порядка 400-500 градусов Цельсия и давление от 16 до 100 мегапаскаль.

Химические примеси, которые используют в качестве катализатора, — это восстановленное железорудное железо с К (Калием), Si (Силицием), Ca (Кальцием) или Al2O3 (оксидом алюминия). Ингибиторами при синтезе аммиака выступают вода, сернистый водород (H2S) и оксид углерода (CO/ CO2).

Обратите внимание: при контакте этих веществ с продуктом реакции качество аммиака снизится, а сам производственный процесс будет замедляться.

Помимо этого метода получения существуют еще два: дуговой и цианамидный.

Метод получения аммиака Описание Затраты энергии на производство 1 т аммиака, кДж
Дуговой метод Основывается на эндотермической реакции окисления азота кислородом, протекающей при температуре 3000 градусов Цельсия в пламени вольтовой дуги. 7*104
Дуговой метод Основывается на способности измельченного карбида кальция реагировать с молекулярным азотом при температуре около 1000 градусов Цельсия. В результате образуется кальций цианамида, который после превращается в аммиак. 1,2*104
Это интересно:  Учет финансовых вложений — для чего и как оформлять?

По сравнению с дуговым и цианамидным методами, предложенный Габером вариант является самым энергетически выгодным. Затраты энергии для изготовления тонны продукта составляют всего 0,5*104. Именно поэтому данный способ – самый распространенный.

Ежегодно в мире изготовляется более 150 000 000 тонн аммиака. При этом значительная доля, как мы уже упоминали, идёт на сельскохозяйственные потребности – а именно на изготовление аммиачных удобрений.

а) Главные производственные особенности

  1. Достичь 100% выхода продукта невозможно из-за высокого температурного порога протекания реакции. Максимально ожидаемый выход конечного продукта не превысит 40-45%. Минимальный выход аммиака составит всего 20%.
  2. Производственный процесс рециркулирует, то есть часть азота, которая не превратилась в продукт, охлаждается и повторно идёт на производство.
  3. Наличие катализатора не опционно, а обязательно.

б) 6 этапов производства аммиака

1 этап Подготовленную смесь азота и водорода подают по трубопроводу в компрессор.
2 этап После прохождения турбокомпрессора реакционная смесь подается в колонну синтеза, куда поступают химические катализаторы.
3 этап Весь полученный аммиак, который, в среднем, составляет 25% от теоретически возможного, подается в холодильный компартмент для охлаждения, так как в процессе синтеза смесь сильно нагревается вследствие экзотермической реакции.
4 этап Под воздействием давления аммиак из газообразного переходит в жидкое состояние.
5 этап В сепараторе происходит разделение конечного продукта реакции и непрореагировавшей смеси, которая рециркулирует в исходную точку производства через компрессор.

Благодаря рециклизации используется до 96% всей азотноводородной смеси.
6 этап Жидкий аммиак поступает в отсек для хранения при контролируемых условиях.

Производство аммиака почти безотходное благодаря системе повторного направления смеси в реактор. К тому же выход энергии от реакции частично покрывает необходимые температурные условия.

Чтобы вы могли лучше разобраться в процессе производства аммиака, предлагаем ознакомиться с коротким видео:

2. Выбор помещения и оборудования для производства аммиака

При подборе территории для строительства завода необходимо учесть, что это шумное и выхлопное производство, поэтому следует подобрать место за чертой города. Для работы завода необходимо подключение к электросети высокой мощности, системе водоснабжения и канализации, телефонной и интернет связи.

Для удобства транспортировки сырья и готового продукта завод должен находиться рядом с удобной, крупной дорожной развязкой.

Определить стоимость оборудования для завода довольно сложно – сумма будет сильно варьироваться от случая к случаю. Но одно можно сказать точно: аммиак – производство не из дешёвых.

Кроме того, расчеты может выполнить только человек, который отлично разбирается в теме. В отличие от большинства бизнес-идей, информацию об изготовлении аммиака найти в интернете практически невозможно!

Это интересно:  Бизнес план салона оптики

Дело в том, что (несмотря на кажущуюся простоту уравнения реакции) данное производство очень сложное.

Понять это можно, просто взглянув на схему процесса:

Оборудование для производства потребуется следующее:

1. Компрессоры.
2. Подогреватели.
3. Реактор гидрирования сероорганических соединений.
4. Адсорбер H2S.
5. Трубчатая печь (первичный риформинг).
6. Шахтный конвертор (вторичный риформинг).
7. Паровые котлы.
8. Конверторы СО.
9. Абсорбер СО2.
10. Кипятильник.
11. Регенератор раствора моноэтаноламина.
12. Насос.
13. Аппарат для гидрирования остаточных СО и СО2.
14. Воздушные холодильники.
15. Конденсационная колонна.
16. Испаритель жидкого NH3 (для охлаждения газа и выделения NH3).
17. Колонна синтеза NН3.
18. Водоподогреватель.
19. Теплообменник.
20. Сепаратор.

Очевидно, дело требует огромного стартового капитала. В среднем, исходя из отзывов опытных предпринимателей, организация бизнеса по изготовлению аммиака обойдётся в сумму от 400 млн. долларов.

Что можно сказать об окупаемости бизнеса? Себестоимость производства тонны аммиака в России оценивается в 130-160 долларов. А средняя цена реализации при этом – около 250-300 долл.

На основании этих данных можно сделать вывод: хотя производство аммиака на начальных этапах запуска и ведения бизнеса потребует вложений, которые исчисляются сотнями миллионов долларов США, дело это однозначно прибыльное и перспективное.

При этом стоит понимать, что «человеку с улицы» в эту сферу лучше не приходить. Информации об организации дела в открытом доступе мало, а риски прогореть весьма велики.

Поделитесь в соц.сетях:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *