Стадия. Конверсия СО

В трубчатой печи (ТП) и шахтном реакторе (ШР) под действием высокой температуры равновесие в реакции 2 смещено влево. Смесь газов на выходе из ШР содержит до 12% СО. Чтобы получить из него Н₂, нужно снизить температуру, но при этом сместится влево равновесие в реакции 1 и будет образовываться метан. Значит, нужен селективный катализатор, ускоряющий реакцию 2 и неактивный в реакции 1. Есть 2 таких катализатора:

а) железохромовый, активный только при высокой температуре (400⁰С), на нем проводят 1 стадию конверсии, после которой в смеси остается 3% СО

б) медьхромовый, более активный при 200⁰С, но теряющий активность при высокой температуре. Его используют на 2 стадии конверсии СО. Обе стадии проводят в адиабатических реакторах, содержание СО на выходе 0, 5%, СО₂ – 18%.

5 стадия. Очистка от СО и СО₂

АВС на выходе со 2 ступени конверсии СО, кроме H₂ и N₂ содержит оксиды углерода. СО₂ является балластом, а СО – ядом для катализатора синтеза аммиака. Нужно удалить их из смеси. Очистку проводят в 2 стадии:

а) СО₂ удаляют абсорбцией 20%-ным раствором моноэтаноламина (МЭА) в воде при температуре ниже 60⁰С по обратимой реакции, продуктом которой является соль – карбонат МЭА:

2ОН–С₂Н₄–NH₂+CO₂+H₂О↔ (ОН–С₂Н₄–NH₃⁺)₂CO₃^2-+Q

Затем при 110⁰С проводят обратную реакцию – десорбцию СО₂, который затем направляют в производство мочевины или нитрата аммония, а регенерированный абсорбент после охлаждения возвращают на абсорбцию.

б) очистка от СО заключается в гидрировании газовой смеси на никелевом катализаторе по реакции, обратной реакции 1, в адиабатическом реакторе:

3Н₂+СО «СН₄+Н₂О

Процесс называют метанированием, реактор – метанатором. После очистки АВС содержит не более 0, 002 %об. СО, небольшие количества метана, водяного пара и аргон, поступивший с воздухом. Эти примеси не опасны для синтеза аммиака.