Водород как основа: газоанализ при производстве аммиака

Аммиак — химическое соединение, которое как ни одно другое вещество влияет на производство продуктов питания. Являясь веществом с уникальными физическими свойствами,аммиак используется не только как основной компонент при производстве азотных удобрений, но и в большом количестве промышленных процессов. Для производства аммиака в промышленных масштабах требуется значительное количество водорода. Поскольку водород, как правило, не встречается в природе в чистом виде, он производится в больших масштабах с помощью разных химических методов.

Важнейшими процессами для производства водорода являются паровая конверсия, так называемый «паровой риформинг» лёгких углеводородов, неполное окисление углеводородов или угля, а также электролиз воды. Паровая конверсия природного газа является доминирующей технологией, на долю которой в мировом производстве водорода приходится около 90 %. Для промышленных процессов, связанных с производством аммиака, компания SICK предлагает специализированные газоанализаторы для контроля процесса и выбросов.

Влияние на рост населения Земли

В качестве исходного материала для широкого спектра продуктов, таких как удобрения и азотная кислота, аммиак является одним из наиболее широко производимых химических веществ в мире. Только в 2018 году было произведено более 150 миллионов тонн. Процесс синтеза аммиака Габера-Боша считается одним из важнейших химических процессов 20-го века и оказывает огромное влияние на мировое население благодаря его широкому использованию в производстве удобрений.

Водород, необходимый для синтеза аммиака, получают и очищают в несколько стадий, как описано выше в процессе парового риформинга. Затем водород вступает в реакцию с атмосферным азотом при высоком давлении и температуре и превращается в аммиак. Высокая скорость реакции и большие объёмы перерабатываемого материала требуют эффективного контроля на каждом этапе технологического процесса. Экстрактивные газоанализаторы непрерывного действия способны контролировать содержание H₂, CH₄, CO, CO₂, а также NH₃ и благодаря высокой скорости измерения имеют значительные преимущества по сравнению с газовыми хроматографами. Во время синтеза аммиака CO и CO₂ будут действовать как каталитические яды и вызывать образование солей , поэтому их необходимо удалить до начала стадии синтеза. Для того, чтобы минимизировать влияние CO и CO₂, необходимо контролировать даже самые низкие концентрации на уровне миллионных долей ррм.

«Хлеб из воздуха» — удобрения из азота

Азот — один из основных элементов, необходимых для жизни и роста растений, однако азот, содержащийся в воздухе, не может усваиваться растениями. Благодаря удобрениям, получаемым в результате синтеза аммиака, азот предлагается растениям в такой форме, в которой они могут потреблять его в качестве питательного вещества. При открытии процесса Габера-Боша более 100 лет тому назад было метко подмечено, что это «хлеб из воздуха». И самое интересное, что и сегодня для успешного производства аммиака свойства «воздуха» — или точнее его состав — по-прежнему играют решающую роль. Модульная система газоанализа позволяет контролировать состав воздуха и обеспечивать его свойства .

Так, например, у компании SICK есть особое решение для контроля эффективности установки парового риформинга и управления последующим каталитическим преобразователем путём измерения содержания метана (CH₄) и оксида углерода (CO). Это решение может быть реализовано с помощью пробоотборных газоанализаторов компании SICK моделей S700 или GMS800. Однако для промышленного производства аммиака по разным технологиям существуют разные лицензии. Выбор лицензии зависит в том числе от используемого сырья и условий окружающей среды. В принципе, описанное выше решение может быть применено в отношении других лицензий на синтез аммиака на основе паровой конверсии. Необходимые для этого изменения с учётом требований заказчика и особенностей системы могут быть реализованы компанией SICK.

Анализ газов на высочайшем уровне

Компания SICK предлагает аналитические решения для синтеза аммиака в целом и некоторых последующих процессов. Эксперты компании SICK помогут при подборе подходящего оборудования для того или иного применения. Таким образом, S700 и GMS800 создают основу для индивидуального анализа газов для мониторинга технологических процессов и выбросов при производстве водорода и аммиака. Все газообразные соединения, имеющие значение для этого процесса, могут быть измерены как с помощью S700, так и с помощью GMS800. Для этого имеются до трёх или даже шести различных аналитических модулей.

Также доступны различные типы корпусов в зависимости от задачи измерения, места использования и условий окружающей среды. К ним относится и настенный корпус с допуском ATEX для взрывоопасных зон, который может использоваться в суровых промышленных условиях. Оснащенный современным программным обеспечением, GMS800 также имеет все интерфейсы, необходимые для удаленного мониторинга по сетям вплоть до подключения к распределенной системе управления.

Другие статьи:

Измерение газа и пыли: взрывозащита

Новая область: SICK снижает затраты на технологические процессы одного из крупнейших производителей удобрений в мире

Безопасное измерение концентрации углеводородов