Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.12.1963, Page 7

TlMARIT VFl 1963
101
mjög hreint, eða 99,995% eða jafnvel meira og algjör-
lega rakalaust.
Ammoníakfranileiðslan.
Framleiðslu hinna tveggja hráefna fyrir ammoníak
hefur nú verið lýst, og liggur næst fyrir að gera grein
fyrir þriðja áfanga áburðarframleiðslunnar, þ.e.a.s. fram-
leiðslu ammóníaks.
Eins og fyrr segir var framleiðsla ammoníaks fyrst
hafin í Þýzkalandi 1913 undir forystu Haber og Bosch,
og er óhætt að fullyrða, að sá atburður hafi verið eitt
merkasta afrek efnaverkfræðinnar frá upphafi. Með þess-
ari aðferð fer sameining vatnsefnis og köfnunarefnis til
að mynda ammoniak fram undir miklum þrýstingi við
hátt hitastig í viðurvist sérstaks hvata, er gerir efna-
breytinguna mögulega. Við framleiðsluna er vatnsefninu
og köfnunarefninu fyrst blandað saman í hlutföllunum
3:1, en það er einmitt hlutfall þessara efna í ammoníaki.
Síðan er blöndunni þjappað saman upp í 300 til 350 atm.
þrýsting, þ.e. þrýsting, sem er 350 sinnum meiri en venju-
legur þrýstingur andrúmsloftsins, og fer sú þjöppun fram
í tveim 5-þrepa þjöppum. Frá þjöppunum fer blandan
eftir síunum inn í svonefndan ammoníak-ofn, scm er að-
altæki þessarar verksmiðju. 1 þessum ofni er staðsettur
hvatinn, sem áður er minnzt á, svo og millihitari, sem
hitar blöndima, áður en hún kemst í snertingu við hvat-
ann, og myndun ammoníaksins á sér stað. Hvatinn, sem
eins og áður segir, gerir myndun ammoníaksins mögu-
lega, er sérstaklega uppbyggt járn, sem gert hefur verið
virkt sem hvati með ákveðinni meðferð. Myndun am-
moníaksins fer fram við hátt hitastig eða um 500°C.
Til þess að ná þessu hitastigi í upphafi og koma efna-
breytingunni af stað, þarf að flytja að varma, en þegar
efnabreytingin er farin að ganga, losnar það mikill varmi,
að hún heldur sér sjálf við með varmaflutningi, og er
millihitarinn notaður til þess, Er þá sagt, að efnabreyt-
ingin sé sjálfhitandi. Við efnabreytinguna ganga um 15%
vatnsefnisins og köfnunarefnisins yfir í ammoníak, en
afgangurinn fer óbreyttur gegnum hvatann. Frá ofninum
fer gasblandan, sem þá inniheldur þvi um 15% ammoníak,
í kæli, þar sem ammoníakið þéttist eitt úr blöndunni sem
vökvi. Það er síðan skilið frá lofttegundunum, vegið til
að mæla framleiðslumagnið og síðan sent út á geyma
og geymt þar fljótandi undir nokkrum þrýstingi, þar til
það er notað í frekari framleiðslu, Vatnsefni það og
köfnunarefni, sem ekki gengur yfir í ammoniak, er sent
aftur yfir hvatann ásamt viðbótargasblöndu. 1 reyndinni
er því um stöðuga hringrás af blöndu vatnsefnis og köfn-
unarefnis að ræða gegnum hvatann, og er það ammoníak,
sem myndast, jafnóðum tekið út úr hringrásinni á eftir
hvatanum, en vatnsefni og köfnunarefni bætl i hringrás-
ina á undan hvatanum til þess að halda jafnvægi efnis-
magnsins í hringrásinni. Hvatinn missir virkni við
notkun. Við venjulegar aðstæður þarf að endurnýja hann
á um það bil 5 ára fresti. Hins vegar geta ýmis efni, svo
sem súrefni og vatnseimur verkað sem eitur á hann,
þannig að hann missi virkni fyrr en ella. Því er þess
vandlega gætt að fjarlægja allt súrefni úr gasblöndunni,
áður en henni er þjappað saman, en vatnsefnið og köfn-
unarefnið innihalda bæði nokkurt magn af súrefni, er
þau koma frá viðkomandi verksmiðjum, eins og áður
er sagt. Súrefninu er eytt úr blöndunni í súrefniseyði
með því að sameina súrefnið vatnsefni í viðurvist hvata
og mynda vatn. Magn vatnsins í biöndunni verður hins
vegar ekki það mikið, að það sé til skaða fyrir virkni
hvatans.
Af því sem nú hefur verið sagt um þrýsting og hita-
stig í ammoníak-framleiðslukerfinu er ljóst, að tæki öll
og leiðslur, sem notuð eru við framleiðslu ammoníaks,
þurfa að vera mjög rammbyggð til þess að þola hinn
mikla þrýsting. Sömuleiðis er mjög vandað til efnisvals,
sérstaklega í ammoníak-ofninn, og önnur stærri tæki
kerfisins, og er smíði þeirra mikið nákvæmnis- og vanda-
verk.
Þess skal að lokum getið í sambandi við framleiðslu
þessarar verksmiðjudeildar, að árið 1961 voru framleidd
rúmlega 10 000 tonn af ammoníaki á 352 framleiðsludög-
um eða að jafnaði 28,6 tonn af ammoníaki á sólarhring.
Saltpétursýruframleiðslan.
Þá er komið að því að gera grein fyrir fjórða stigi
áburðarframleiðslunnar, en það er framleiðsla saltpét-
urssýru.
Saltpéturssýran er framleidd úr ammoníaki, lofti og
vatni eins og fyrr hefur verið drepið á. Við framleiðsl-
una er ammoníaki í loftkenndu ástandi og lofti fyrst
blandað saman undir um 5 atm. þrýstingi og sú blanda
síðan síuð, hituð og síðan send inn í sérstakan ofn, svo-
nefndan ammoníakbrennara, þar sem ammoníakið brenn-
ur með súrefni loftsins í viðurvist hvata við hátt hita-
stig. Við bruna ammoníaksins myndast köfnunarefnis-
sýrlingur og vatn í loftkenndu ástandi — vatnseimur.
Jafnframt losnar við efnabreytinguna mikill varmi. í
loftið, sem notað er við brennsluna, er bætt hreinu súr-
efni, er kemur frá köfnunarefnisverksmiðjunni í það
miklu magni, að loftið inniheldur á eftir um 23% súr-
efni, og er það gert til þess að auka nýtni framleiðslu-
kerfisins. Hvatinn, sem notaður er til þess að örfa þessa
efnabreytingu, þ.e.a.s. sameiningu súrefnisins og amm-
oniaksins, er blanda af málmunum platínu og rhodium í
mjög hreinu ástandi. Er hann þannig útbúinn, að ofið
er þétt net úr fínum platinu-rhodíum vír; síðan eru nokk-
ur lög af þessu neti höfð i ammoníak-brennaranum og
ammoníakloftblandan látin streyma í gegnum þau, og
fer þá bruni ammoníaksins fram á yfirborði netanna.
Efnabreytingin er sjálfhitandi, eftir að hún er farin að
ganga, en til þess að koma henni af stað, þarf að flytja
að varma.
Svo sem þegar er sagt, losnar við efnabreytinguna
mikill varmi og hefur blandan, sem myndast við brun-
ann, hátt hitastig eða um 950°C. Nú er það svo, að
fyrir næsta stig sýruframleiðslunnar er nauðsynlegt, að
hitastigið sé lágt. Blönduna þarf því að kæla niður, og
fer sú kæling fram í þremur áföngum. 1 fyrsta lagi með
kælingu i afhitakatli, og framleiðist þá eimur um leið.
Er framleiddur á þann hátt mestur hluti þess eims, sem
nauðsynlegur er á verksmiðjusvæðinu. 1 öðru lagi með
varmaflutningi yfir I loft-ammoníak blönduna, áður en
hún fer til ammoníak-brennarans, og í þriðja lagi með
beinni vatnskælingu í þétti.
Hin kælda blanda, sem samsett er af köfnunarefnis-
sýrlingi og vatni, sem fyrr segir, er næst leidd inn í
ísogskerfi, þar sem framleiðsla saltpéturssýruanar sjálfr-
ar fer fram. Köfnunarefnissýrlingurinn er fyrst sýrður
yfir í köfnunarefnisdíoxíð, en saltpéturssýra síðan mynd-
uð með ísogi þess, þ.e. köfnunarefnisdíoxíðsins, í hreint
vatn. Isogskerfið er þannig úr garði gert, að þar er um
röð af geymum að ræða, sem þannig eru tengdir, að vatn
getur streymt frá einum geyminum til annars, en loft-