Amoniak průmyslová výroba syntetického amoniaku

Amoniak 1913 – průmyslová výroba syntetického amoniaku využití 20 % výroba dusíkatých hnojiv 80 % nejrůznější odvětví průmyslu (plasty, vlákna, výbušiny, hydrazin, aminy, amidy, nitrily a další organické sloučeniny)

procesy na ochranu životního prostředí  odstraňování NOx ze spalin a výfukových plynů kapalný amoniak  rozpouštědlo, chladivo

Amoniak - použití NH3 vyráběný s využitím parního reformingu: zemní plyn, benzin, LPG, rafinérské plyny

NH3 vyráběný s využitím parciální oxidace jako zdrojem vodíku: těžké uhlovodíkové frakce, koks, uhlí

83 %

NH3 vyráběný s využitím elektrolýzy vody jako zdroje vodíku

16,5 %

0,5 %

Amoniak 20 % Kaprolaktam

Akrylonitril

80 %

Anilin

Kyselina dusičná

Močovina

Isokyanát

Polyamid 4.6

Polyamid 6.6 (Nylon)

ABS

SAN

PUR

Alkanola miny

Aminy

Močovinoformaldehydové pryskyřice

Melamin

SCR

hnojiva (močovina, UAN, AN, CAN, NPK)

ABS - kaučuk akrylonitril-butadien-styren , SAN - kaučuk styren – akrylonitril , PUR – polyuretan , SCR – selektivní katalytická redukce (odstraňování NOx), UAN - močovina-dusičnan amonný , AN - dusičnan amonný , CAN směsné hnojivo dusičnan vápenatý, dusičnan amonný , NPK hnojivo NPK

Amoniak moderní výrobny amoniaku → výrobní kapacita 1 000 – 2 000 tun/den (Chemopetrol Litvínov – 1 150 t/den – od r. 1972) princip výroby

N  H  2NH 2 2 3 suroviny: dusík – vzduch vodík – dle typu suroviny Proces

Podíl světové kapacity (%)

zemní plyn

parní reforming

77

benzin, LPG, rafinérské plyny

parní reforming

6

těžké uhlovodíkové frakce

parciální oxidace

3

koks, uhlí

parciální oxidace

13,5

vodík

elektrolýza vody

0,5

Surovina

Amoniak – suroviny - dusík Výroba: 95 % - frakční destilace vzduchu 5 % - koksárenské plyny

1 – kompresor 2 - vodní chladič 3 – výměník 4 - detander (expanzní stroj) 5 - expanzní ventil 6 - zásobník na kapalný vzduch 7 - přívod vzduchu 8 - chladící voda

Zkapalňování vzduchu podle Clauda

75 % ochlazeného vzduchu přes detanter tlak 5 MPa nižší spotřeba energie (cca 50 %)

Amoniak – suroviny - dusík Výroba:

1 - tlaková kolona 2 - atmosférická kolona 3 – kondenzátor 4 – vařák 5 - expanzní ventil 6 - tlak vzduchu 5 MPa 7 - tlak vzduchu 0,55 MPa 8 - kapalný vzduch obohacený kyslíkem 9 - kapalný dusík s malým podílem kyslíku

koncentrace O2 99 % Rektifikační kolona na dělení vzduchu

koncentrace N2 98,8 %

Amoniak – suroviny - vodík Výroba:

Surovina

Proces

Čistá spotřeba primární energie GJ na t NH3

Relativní investiční náklady

zemní plyn

parní reforming

28

1

těžké uhlovodíky

parciální oxidace

38

1,5

uhlí

zplyňování

48

2-3

Pozn.: cca 80% výroben ve světě používá k získání vodíku parní reforming

Amoniak – suroviny - vodík Zplyňování uhlí technologický proces přeměny na hořlavé plyny zplyňovací medium - kyslík, vodní pára, vzduch C  O2  CO2 2C  O2  2CO

C  2 H 2O  CO2  2 H 2 2 H 2  O2  2 H 2O

C  CO2  2CO

2CO  O2  CO2

C  H 2O  CO  H 2

CO  H 2O  CO2  H 2

C  2 H 2  CH 4

CH 4  2O2  CO2  H 2O

Typ plynu

CO

H2

CH4

N2

CO2

chudý

28

7

3,5

56

5,5

smíšený

28

10,5

4,5

50

7

vodní

41

49,5

1

4

4,5

Amoniak – suroviny - vodík Zplyňování uhlí zplyňování v sesuvném (pevném) loži

Technologické parametry:  obsah popela  prchavá hořlavina  obsah vody  zrnitost  teplota plynu (výstup)  tlak  konverze C

5 – 25 % 25 – 45 % 0 – 25 % 6 – 30 mm 400 – 600 °C 20 – 100 bar 99,5 %

Amoniak – suroviny - vodík Zplyňování uhlí zplyňování v sesuvném (pevném) loži

Amoniak – suroviny - vodík Zplyňování uhlí zplyňování ve fluidní vrstvě

Technologické parametry:  obsah popela  prchavá hořlavina  obsah vody  zrnitost  teplota plynu (výstup)  tlak  konverze uhlíku

< 35 % 25 – 45 % 0 – 25 % 0.5 – 6 mm 800 – 1 000 °C 20 – 80 bar 75 – 95 % Winklerův generátor

Amoniak – suroviny - vodík Zplyňování uhlí zplyňování ve fluidní vrstvě

Pozn.: odstranění mechanických nečistot z plynu  vodní generátorový plyn

Amoniak – suroviny - vodík Zplyňování uhlí zplyňování ve fluidní vrstvě

Vysokoteplotní zplyňování (High Temperature Winkler)

Amoniak – suroviny – vodík Parní reforming uhlovodíkové suroviny - metan (zemní plyn) až po benzíny

CH  H O  CO  3H 4 2 2  CH  H O  CO  2H 2 2 2

CO  H 2O  CO2  2H 2

endotermní reakce katalyzátor na bázi NiO (citlivý na přítomnost S)

1 - kompresor 2 - pec parního reformingu 3 - katalytický reaktor (trubkový) 4 - výměník tepla 5 - oddělovač páry

Amoniak – suroviny - vodík Parní reforming

Amoniak – suroviny - vodík Parní reforming Desulfurizace sloučeniny síry převedeny katalyticky na H2S

R  SH  H  H S  RH 2 2

kobaltomolybdenový katalyzátor t = 305 – 400 °C

H S  ZnO  ZnS  H O 2 2 obsah sloučenin síry snížen pod 0,15 mg S/Nm3

Amoniak – suroviny - vodík Parní reforming Primární reforming plyn z desulfurace smíšen s vodní parou - předehřát na 400 – 600 °C předehřev - v konvektivní části pece poměr vodní páry k uhlíku v surovině (poměr S/C) cca 3 teplo - dodáváno spalováním zemního (topného) plynu pro reakci - využita cca polovina spalného tepla paliva zbytek (spaliny) - využity v konvektivní části reakční pece (předehřev)

Amoniak – suroviny - vodík Parní reforming Sekundární reforming dosážení úplné konverze uhlovodíkového nástřiku potřebné teplo - teplota je zvýšena na hodnotu potřebnou pro reakci vnitřním spalováním části reakční směsi před vstupem do vrstvy katalyzátoru spalovací vzduch - předehřát v konvektivní části pece na teplotu cca 600 °C Pozn.: methan je konvertován na zbytkový obsah cca0,2 - 0,3 %

Amoniak – suroviny - vodík Parní reforming

1 – přívod suroviny 2 – hořáky 3 – trubky reforméru 4 – odtah výstupní směsi 5 – vstup procesního vzduchu 6 – lože katalyzátoru 7 – výstup plynu

Konstrukce radiační sekce primárního reforméru a konstrukce reforméru sekundárního

Amoniak – suroviny - vodík Konverze plynu reakční směs za sekundárním reformérem - 12 - 15 % CO (vztaženo na suchý plyn)

CO  H O  CO  H 2 2 2 I. stupeň – vysokoteplotní konverze kat. Fe2O3

teplota cca 400 °C

II. stupeň – nízkoteplotní konverze kat. CuO-ZnO

teplota 200 - 250 °C

zbytkový obsah CO v plynu je 0,2 - 0,4 % Využití tepla

  

regenerace zkrápěcího roztoku k zachycení CO2 výroba chladu v chladicí jednotce předehřev napájecí vody pro kotel

Amoniak – suroviny - vodík Konverze plynu I. stupeň – vysokoteplotní konverze

1 - sprchový chladič, 2 - sytící kolona, 3 - reaktor, 4 - absorpční kolona, 5 - desorpční kolona, 6 - kotel na výrobu nízkotlaké páry, 7 - plyn na konvertování, 8 - voda, 9 - konvertorovaný plyn, 10 - CO2

Amoniak – suroviny - vodík Konverze plynu II. stupeň – nízkoteplotní konverze 1 - studený plyn 2 - parní kondenzát 3 - pára 3MPa 4 - konvertovaný plyn 5 - kolona na sycení plynu vodní parou 6 - reaktor s adiabatickými vrstvami katalyzátoru 7 - kolona na ohřev vody horkým plynem

Amoniak – suroviny - vodík Odstraňování CO2 fyzikální absorpce Rectisol metanol(-30 °C) Selexsol polyethylenglykol dimetylether

Obsah CO2 v plynu (ppm – objemově) < 10 ppm dle tlaku

chemisorpce MEA voda/monoethanolamin (20 %) MDEA voda/metyldietanilamin (40%) + aditiva Benfield voda/K2CO3 (25 - 30 %) + DEA

< 50 ppm < 50 ppm 500 – 1000

Amoniak – suroviny - vodík Odstraňování CO2 - Rectisol

1 - předchlazení surového plynu, 2 - absorpční kolona (vypírka plynu studeným metanolem), 3 - chlazení absorpční kolony, 4 - desorpční kolona I., 5 - desorpční kolona II. (regenerace metanolu), 6 - kolona na odvodnění metanolu

Amoniak – suroviny - vodík Odstraňování CO2 - MDEA

1 – absorpční kolona, 2 regenerační kolona

Amoniak – suroviny - vodík Metanizace zbytková množství CO a CO2 v reakční směsi  otrava katalyzátoru odstranění  konverse na CH4 hydrogenací

CO  3 H  CH  H O 2 4 2

CO2  4 H 2  CH 4  2 H 2O

teplota – cca 300 °C niklový katalyzátor

zbytková koncentrace oxidů uhlíku  než 10 ppm (objemově)

odstranění vody ochlazením proudu plynů za methanizerem kondenzace a absorpce ve vyráběném amoniaku (cirkulační okruh)

Amoniak – suroviny - vodík Parciální oxidace

suroviny: těžké ropné frakce uhlí

Amoniak – suroviny - vodík Parciální oxidace Zplyňování těžkých uhlovodíků m Cn H m  n  m 2  O2  nCO  H 2O 2 2

reaktor - prázdná nádoba, uvnitř vyzděno žáruvzdornými cihlami z aluminy - provozní teplota až 1 400 °C surovina - uhlovodíkový nástřik - kyslík - vodní pára

provozní tlak – až 8 MPa

složení plynu –H2 , CO , cca 4 – 5 % CO2 , 0,5 % CH4 a 1,5 – 2 % uhlíku odstranění sazí - benzín - lehký plynový olej ( ve formě granulí)

Amoniak – suroviny - vodík Parciální oxidace

Zplyňování těžkých uhlovodíků

1-reaktor, 2- kotel na odpadní teplo, 3-vypírka sazí, 4-vypírka HCN a NH3 5- alkazidová vypírka H2S

Amoniak – suroviny – vodík – parciální oxidace Zachycování síry Clausův proces – kontrolovaná oxidace sulfanu síra do plynu ze suroviny (až 7%)  H2S využití tepla v kotli na odpadní plyn systém Rectisol – zachycení CO2 a H2S Clausův proces – kontrolovaná oxidace sulfanu

2H 2S  O 2  2S  2H 2O 2H 2S  3 O 2  2SO 2  2H 2O 2 2H 2S  SO 2  3S  2H 2O katalyzátor – I. stupeň Co-Mo na Al2O3 t = 300 °C konv. = cca 80 % II. stupeň aktivní Al2O3 t = 220 °C celkový výtěžek síry – cca 96 – 98 %

Amoniak – suroviny – vodík – parciální oxidace Konverse oxidu uhelnatého v poslední letech náhrada katalyzátory odolnými vůči S na bázi Co, Mo → 200 – 500 °C odsíření po konverzi CO na CO2 Odstranění CO2 ochlazení plynu → vypírka metanolem Praní kapalným dusíkem konečné čištění syntézního plynu zbytky nečistot, CO, CH4 a většina argonu teplota vypírky  -185°C. CO2 před kryogenní jednotkou zachycen adsorpcí molekulárními síty  vyloučení ucpání aparatury Syntéza amoniaku

Čištění odpadních plynů

Technika

Suchý materiál

Vlhký materiál

Anorganické částice

Organické částice

Odlučovač (PČ)

x

x

x

x

Cyklon (PČ)

x

x

x

x

Mokrá pračka plynu (KČ)

x

x

x

x

Elektrostatický odlučovač (KČ)

x

x

x

x

Tkaninový filtr (KČ)

x

x

x

Katalytická filtrace (KČ)

x

x

x

Mlhový filtr (PČ)

x x

Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) PČ – převážně jako zařízení pro předčištění KČ – používáno jako konečná čistící technika

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Separátor komora

separace prachu, aerosolů, kapiček z plynu vlivem gravitace ( setrvačnosti hmoty )

použití – obvykle předřazený stupeň před různými typy filtrů Výhody:

 bez pohyblivých součástí  velmi malá tlaková ztráta  vhodné pro vyšší teploty

Nevýhody:  nízká účinnost odstranění zvláště malých částic tuhých znečišťujících látek  nevhodné pro malé rozdíly měrných hmotností plynu a tuhých znečišťujících látek

Čištění odpadních plynů Separátor průtok odpadních plynů [Nm3/h]  100-100000 obsah prachu  bez omezení tuhé znečišťující látky  > 10 μm výhodnější > 50 μm teplota  dle materiálu nádoby ( také 540 °C)

vstup plynu

výstup plynu

výsypky na prach

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Cyklon odstředivá síla působí na částice při průchodu plynu válcovou částí odlučovače  jednoduchost instalace  rekuperace surovin  bez pohyblivých součástí a proto malé požadavky na údržbu

a nízké provozní náklady  suchý provoz (jímání, odpad), kromě mokrých cyklónů  poměrně malé prostorové nároky

Nevýhody:  poměrně nízké účinnosti separace, především pro TZL <10 m  nezpracují lepkavý ani mazlavý materiál  hluk

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Cyklon průtok odpadních plynů [Nm3/h]  1-100000 (samostatný cyklon)  do 180000 2 (vícenásobné paralelní cyklóny) obsah prachu  1 – 16000 g/Nm3 tuhé znečišťující látky  < 2,5 μm (několika stupňové cyklony)  < 200 μm teplota  dle materiálu nádoby ( > 1200 °C)

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Cyklon

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Cyklon

Čištění odpadních plynů Mokrá pračka plynu pračka s pohyblivým ložem náplň plastové koule potlačení vzniku inkrustů

Čištění odpadních plynů Sprchový odlučovač a - bezvýplňový odlučovač obvodovými tryskami b - odlučovač s mřížovým c - odlučovač s výplní

A– vstupující plyn B – vystupující plyn C – přívod vody D – odvod kalu (roztoku)

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Mokrá pračka plynu sprchové věže jemné tuhé částice – zkrápěcí poměr 3 l / m3

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Mokrá pračka plynu proudové (Venturiho) odlučovače účinné pro tuhé znečišťující látky vhodné i pro submikronové částice TZL Výhody:  malé nároky na údržbu  konstrukčně jednoduché  snadná instalace  neucpávají se Nevýhody:  problémy s korozí  poměrně vysoká tlaková ztráta  hlučnost (vysoká rychlost plynu v difuzéru)

Princip Venturiho pračky

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Mokrá pračka plynu proudové (Venturiho) odlučovače

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Elektrostatický odlučovač

 suchý deskový ESP  suchý trubkový ESP  mokrý deskový ESP  mokrý trubkový ESP

• vlhké a lepkavé materiály • hořlavé / výbušné směsi • k omezení kyselých mlh

Výhody:  vysoká účinnost i pro malé částice  velké rozsahy teplot, tlaků

a průtoku plynů  nízká tlaková ztráta  mokrý ESP - lepivé částice, vysoce odolné nebo výbušné prachy

Nevýhody:  riziko výbuchu suchého ESP  velké prostorové nároky  vysoce kvalifikovaná obsluha  opatření proti úrazu

vysokým napětím  suchý ESP nevhodný pro lepivé nebo vlhké částice

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Elektrostatický odlučovač

Suchý deskový odlučovač

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Elektrostatický odlučovač

Suchý deskový odlučovač

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Elektrostatický odlučovač

Mokrý deskový odlučovač

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Elektrostatický odlučovač

Suchý trubkový odlučovač

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Elektrostatický odlučovač Oblasti použití  360 000  11 800 180 000  31 800

průtok odpadních plynů (Nm3/h)

suchý deskový suchý trubkový) mokrý deskový mokrý trubkový

teplota (°C)

do 700 (suchý ESP) < 80 - 90 (mokrý ESP)

obsah prachu (g/Nm3)

2-110 (deskový) 1-10 (trubkový)

energie (kWh/1000 Nm3)

0,5-2

úroveň emisí (mg/Nm3)

5 - 15

- 1 800 000 - 180 000 - 900 000 - 180 000

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Tkaninový filtr odpadní plyn prochází hustě tkanou nebo plstěnou látkou tkaninové filtry  forma plochy (jedna vrstva) vložek  forma pytlů (nejobvyklejší) Výhody

 vysoká účinnost pro hrubé i jemné TZL  prach se separuje nasucho  možno znovu použít v předchozím

procesu  zbytkové emise jsou na vstupní koncentraci v podstatě nezávislé  poměrně jednoduchá obsluha Nevýhody

 neumožňuje vstup mokrého nebo lepivého prachu  odstranění koláče z tkaniny může bránit statická elektřina  riziko výbuchu  možné požáry čisticí stanice s pytlovými filtry v případě

horkých tuhých znečišťujících látek

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Tkaninový filtr Způsoby čištění: zpětný proud (protiproud) vzduchu mechanické chvění (oklepávání) čištění pulsací – tlakový pulz 0,4 – 0,8 MPa doba 0,03 – 0,1 s

Tkaninový filtr čištěný zpětným proudem (protiproudem) vzduchu

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Tkaninový filtr Způsoby čištění:

Tkaninový filtr čištěný pulzací

Filtr čištěný mechanickým chvěním (oklepáváním)

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Tkaninový filtr

Filtrační vložky

Hadicový pulzní filtr

Uchycení filtračních vložek

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Tkaninový filtr Používané tkaniny název vlákniny

stálá provozní teplota ve vlhkém teplu [°C]

stálá provozní teplota [°C]

maximální teplotní špička [°C]

polyester

94

132

150

akrylový kopolymer

110

120

130

m-aramid

177

200

240

polyfenylensulfid

190

190

232

polytetrafluorethen

260

260

290

polyimid

240

260

280

sklo

260

260

290

nerezová ocel

550

550

600

keramika

760

760

1 204

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Katalytická filtrace odstraňování plynných složek doprovázené separací tuhých znečišťujících látek Katalytický filtr naplněn katalyzátorem rozklad znečišťující látky katalytickou reakcí v plynné fázi separovaný prach odstraněn a likvidován odděleně Použití: separace TZL a eliminace nebezpečných znečišťujících látek z plynné fáze Znečišťující látky: dioxiny a furany polyaromatické uhlovodíky polychlorované benzeny chlorované fenoly

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Katalytická filtrace

Stanice s katalytickými filtry, včetně vzorkovací řady

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Katalytická filtrace Oblast použití: rozsah stálé provozní teploty obsah amoniaku obsah oxidů síry vlhkost nebezpečné látky

160 – 260 °C < 200 ppm < 50 ppm 5 – 35 % deaktivace arzénem, sírou

Výhody: rozklad nebezpečných plynných sloučenin bez kontaminovaných reziduí náklady srovnatelné s použitím práškového aktivovaného uhlí Nevýhody: omezení maximální provozní teploty na 260 °C

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Mlhový filtr Použití:  odstraňování mlhových znečišťujících látek (kapky, aerosol)  tuhé znečišťující látky rozpustné v kapalinách s určitými rozměry  koncový stupeň mokrých praček (odstranění strženého pracího roztoku)

Konstrukce:  rozměry filtru - průtok plynu, obsahu nečistot na výstupu  síťovinové polštáře - filtrace tlustou vrstvou  pravidelné praní – ucpání filtru

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek) Mlhový filtr Oblast použití: průtok odpadních plynů teplota obsah prachu aerosoly

< 150 000 Nm3/hod < 170 °C < 1 mg/ Nm3 několik g/Nm3

Výhody:  samočisticí systémy pro jímání kapalin  vhodné pro filtraci kapalinových aerosolů, také jako primární zařízení Nevýhody:  při čištění filtru vzniká kontaminovaná prací kapalina  vysoká tlaková ztráta v případě tuhých znečišťujících látek  riziko ucpávání

Čištění odpadních plynů Rekuperace a snižování obsahu prachu (tuhých látek)

Technika

100 Nm3/h

1 000 Nm3/h

10 000 Nm3/h

100 000 Nm3/h

Odlučovač









Cyklon

















 

Mokrá pračka plynu Elektrostatický odlučovač Tkaninový filtr







Katalytická filtrace







Mlhový filtr

  Výběr technik podle průtoku odpadních plynů  – používá se  – používá se nejčastěji



Amoniak – syntéza kat .

N 2  3 H 2  2 NH 3

exotermní reakce změna objemu Katalyzátor -železo

Fe3O 4  4H 2  3Fe  4H 2O Závislost konverze při syntéze amoniaku Kladný vliv zvýšení tlaku snížení teploty na tlaku a teplotě odstranění vzniklého NH3 minimální obsah inertů v syntézním plynu Provozní podmínky

teplota 400 – 500 °C tlak 10 – 100 MPa odstranění vytvořeného amoniaku z reakční směsi

Amoniak – výroba nízkotlaké zařízení (do 10 MPa) - oddělení absorpční vodou středotlaké zařízení (15 – 30 MPa) - vykondenzování strojním chlazením [-25 °C] vysokotlaké zařízení (50 – 100 MPa) - vykondenzování ochlazením na 20 °C

1 - kotaktní reaktor 2 - primární chladič (vodní) 3 - primární odlučovač čpavku 4 - cirkulační kompreor 5 - filtr 6 - sekundární chladič (čpavkový) 7 - sekundární odlučovač čpavku

Amoniak – výroba

Amoniak – výroba

Amoniak – výroba Systém výroby a využití páry a energie velké množství odpadního tepla spaliny z primárního reformeru ► výstupního proudu ze sekundárního reformeru ► z konversního reaktoru ► z reaktoru na syntézu amoniaku ►

součástí výrobní jednotky - společný systém výroby vysokotlaké páry (P>100 bar) pára využita v parní turbíně (pohon kompresoru syntezního plynu) středotlaká pára – procesní pára pro parní reforming Moderní výrobny amoniaku energeticky soběstačné

Amoniak – výroba

Trubkový reaktor 1 – chladící trubky 2 – katalytické lože 3 – výměník tepla

Vícevrstvý reaktor

Amoniak – skladování a doprava Skladování  skladování za hlubokého chlazení ve velkých tancích

kapacita 10 000 až 30 000 t teplota skladování – 33°C  zásobník opatřeny chladicím zařízením  skladování v tlakovém zásobníku kulového nebo válcového tvaru kapacita až 1 700 t  skladování v částečně chlazeném zásobníku 

Dopravní zařízení potrubí na kapalný, plynný amoniak → vybaveno uzavíracími ventily (při poruše na vedení → automaticky uzavírají potrubí)  záloha uzavíracích ventilů → instalace dálkově ovládaných ventilů  systém ventilů → se automaticky uzavírá i v případě výpadku energie 

tlakové silničních a železničních cisterny

Amoniak – zásobníky na chlazené kapalné produkty Zásobník s jednoduchým systémem záchytu úniku obsahu  jednoduchá stěna opatřenou izolací  ochranná záchytná betonová jímka Zásobník se zdvojeným systémem záchytu úniku  dvě svislé stěny  obě schopné zadržet obsah zásobníku  obě schopné snést hydrostatický tlak kapaliny  střecha (víko) zásobníku - umístěno na vnitřní stěně Zásobníky se systémem úplného záchytu úniku  dvě svislé stěny  stěny schopné zadržet obsah zásobníku  stěny schopné snést hydrostatický tlak kapaliny  střecha (víko) zásobníku - umístěno na vnější stěně Společné  havarijní poplachový systém  odčerpat obsah uniklý do prostoru mezi zásobníkem a zdí ochranné záchytné jímky bezpečnostní ventil - bezpečná diference tlakem, při kterém se otvírá bezpečnostní ventil a tlakem skladovacím

Amoniak – zásobníky na chlazené kapalné produkty

Amoniak – energetická spotřeba

Amoniak – emise Normální výduchy emisí výstupy z desulfurace výstupy z vysokoteplotního stupně konverze syntezního plynu výstupy z absorbérů CO2 vstup a výstup z metanizace výstup z reaktoru syntézy amoniaku výstupní proud k odvádění inertů ze syntezní smyčky výstupy z chladicího okruhu Polutanty oxidy dusíku (NOx) oxid siřičitý (SO2) oxid uhelnatý (CO) vodík (H2) zemní plyn

Amoniak – emise Občasné emise ● procesy spojené s najížděním výroby a jejím odstavováním ● procesy spojené s výměnou katalyzátoru ● výrobní stavy, kdy podmínky procesu tzv. „ujedou“ ● netěsnosti

Amoniak – odpady přecházející do vody 

procesní kondenzáty  kondenzace přebytečné páry dávkované do procesu konverse CO (hlavní zdroj)  oddělování CO2  hlavní znečišťující látky → amoniak, methanol  další látky: kyselina octová, kyselina mravenčí, methylamín

kondenzáty

z kompresorů  znečištěny mazacími oleji

Amoniak – tuhé odpady 

vyčerpané katalyzátory ze všech stupňů výroby

Amoniak – emise z výroben – zdroj vodíku – parní reforming Zdroj emisí Desulfurace

Primární reformer

Sekundární reformer

Polutant

Úroveň emisí vzduch

6 m3/rok

katalyzátor NOx SO2 CO2 CO prachové částice katalyzátor

0,2 – 0,4 g/Nm3 0,6 – 1,3 kg/t NH3 0,1 – 2 mg/Nm3 <0,01 kg/t NH3 500 kg/t NH3 5-10 mg/Nm3 <0,03 kg/t NH3 5 mg/Nm3

5m3/rok

katalyzátor

4 m3/rok

katalyzátor

30 m3/rok HT 10 m3/rok LT 20 m3/rok

Reaktor konverse CO 1200 kg/t NH3 mg/Nm3

Absorpce CO2

CO2 aminy

Methanizace

katalyzátor

Sekce syntézy

NH3 katalyzátor

75 mg/Nm3 <40 g/t NH3

NH3 CH3OH organické látky celkem ostatní látky

0,4 – 2 kg/t NH3 35-75 mg/Nm3

Procesní kondenzáty

půda

voda

2 m3/rok

Údaje odpovídají výrobní lince s kapacitou 1200 - 1500 t amoniaku za den HT - vysokoteplotní stupeň konverse CO LT - nízkoteplotní stupeň konverse CO

0,4 – 1,5 kg/t NH3 10 g/t NH3 0,6 – 2 kg/t NH3 20 mg/l BOD 50 g/t NH3