Уважаемый посетитель! Сайт www.ozoneprogram.ru использует файлы cookie и похожие технологии, чтобы с помощью достоверной и персонализированной информации улучшить работу сайта, повысить его эффективность и удобство. Продолжая просмотр сайта, вы соглашаетесь на использование файлов cookie в соответствии с предупреждением об использовании файлов cookie на сайте www.ozoneprogram.ru. Если вы не согласны с использованием файлов cookie, настройте браузер или откажитесь от посещения сайта. Закрыть
Вывод озоноразрушающих веществ
и фторсодержащих газов в Российской Федерации
Назад

Аммиак. Описание технологии

Физико-химические свойства:

  • химическая формула — NH3;
  • точка кипения при 101,3 кПа – 33,3 °C;
  • температура замерзания: 77,7 °C;
  • критическая температура: 132,25 °C;
  • критическое давление (абс.): 114,2 бар;
  • растворим в воде.

Получение

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота (процесс Габера): N2+3H2-2NH3+ 91,84 кДж.

Водород и аммиак реагируют при температуре 500 °C и давлении 350 атмосфер в присутствии катализатора — пористого железа с примесями Al2O3и K2O). Выход аммиака при таких условиях составляет около 30 %, непрореагировавшие азот и водород вновь возвращаются в колонну синтеза — это экономичнее, чем увеличивать выход, повышая давление.

Степень чистоты аммиака, используемого в качестве хладагента, составляет 99,98 % (марка А), и в нем практически отсутствуют вода и другие примеси.

Воздействие на человека и окружающую среду

Аммиак относится к токсичным и трудногорючим веществам, класс опасности B2 (B2L).

Температура самовоспламенения аммиака 630 °C, скорость распространения огня в случае возгорания не превышает 8 см/с. Риск возгорания возникает при концентрации аммиака в воздухе от 15 % до 28 %. В помещениях с такой концентрацией аммиака невозможно находиться без средств химической защиты. На открытом воздухе такая концентрация не может быть достигнута, так как аммиак легче воздуха и в случае утечки улетучивается.

Предельно допустимая концентрация аммиака в воздухе населенных пунктов: среднесуточная 0,04 мг/м3, максимальная разовая 0,2 мг/м3. В воздухе рабочей зоны производственных помещений – 20 мг/м3.

Порог восприятия запаха 0,5 мг/м3. При концентрациях 40-80 мг/м3 наблюдается резкое раздражение глаз, верхних дыхательных путей, головная боль. Смертельными считаются концентрации 1500—2700 мг/м3, действующие в течение 0,5-1 часа.

Озоноразрушающая способность (ОРС) аммиака — 0, потенциал глобального потепления (ПГП) — 0.

Применение

Аммиак используется для охлаждения в промышленных процессах с 1872 года. В международной номенклатуре хладагентов (R-нумерации) аммиак имеет обозначение R717.

Объемная холодопроизводительность аммиака значительно выше, чем у фторсодержащих хладагентов R12, R11, R22 и R502, а более высокий коэффициент теплоотдачи позволяет применять в теплообменных аппаратах трубы меньшего диаметра. Пары аммиака легче воздуха, он хорошо растворяется в воде (один объем воды может растворить 700 объемов аммиака), что исключает замерзание влаги в системе.

Резкий запах аммиака позволяет легко обнаружить его утечку из холодильной системы.

Аммиак остается одним из основных хладагентов для крупного холодильного оборудования. Кроме того, отказ от использования ГХФУ-хладагентов, ужесточение требований к отсутствию парникового воздействия оборудования, развитие технологии изготовления компонентов холодильной техники делают его привлекательной альтернативой для применения и в небольших холодильных устройствах, а также в оборудовании для кондиционирования воздуха.

Наиболее распространенными видами оборудования, в котором в качестве хладагента используется аммиак, являются холодильные установки парокомпрессионного и абсорбционного типов.

Парокомпрессионные аммиачные холодильные установки могут использоваться как обособленные агрегаты, так и как высокотемпературные контуры каскадных систем. Ниже приведена схема каскадной установки NH3/CO2.

Структурная схема каскадной NH3/CO2 системы с оттайкой горячим газом Структурная схема каскадной (NH3/CO2) системы с оттайкой горячим газом
компоненты низкотемпературной ступени (CO2): испаритель-конденсатор (1), компрессор (2), маслоотделитель (3), отделитель жидкости (циркуляционный ресивер) (4), циркуляционный насос (5), дросселирующий элемент (6), линейный ресивер (7), испаритель (8), регулирующий элемент (9), парогенератор (10), сервоприводные клапаны (11, 12, 13)
компоненты высокотемпературной ступени (NH3): компрессор (14), маслоотделитель (15), отделитель жидкости (16), дросселирующий элемент (17), линейный ресивер (18), конденсатор (19)

Преимущество холодильных установок абсорбционного типа — возможность использовать в качестве источника энергии тепловую энергию, например, бросовое тепло технологических процессов и тепло от сжигания дешевого газа. Кроме того, в таких установках отсутствуют движущие части и запорные вентили, что увеличивает долговечность приборов и делает их работу бесшумной.

Ниже представлена схема простой аммиачной холодильной установки.

Схема простой аммиачной холодильной установки

Концентрированный водоаммиачный раствор постоянно нагревается до температуры кипения в кипятильнике 1. Так как температура кипения аммиака значительно ниже температуры кипения воды, то в процессе выпаривания концентрированного раствора из кипятильника выходят концентрированные пары аммиака с небольшим количеством водяного пара. На пути движения к конденсатору пары аммиака проходят специальный теплообменный аппарат, в котором происходит их частичная конденсация. Образовавшийся конденсат стекает в слабый раствор, входящий из кипятильника, а более концентрированные пары поступают в конденсатор 3. Высококонцентрированный жидкий аммиак из конденсатора поступает в испаритель 4, где закипает, отбирая тепло из холодильной камеры. Слабый раствор из кипятильника поступает в абсорбер 5 и охлаждается окружающей средой до температуры начала абсорбции. Выходящие из испарителя пары аммиака также поступают в абсорбер навстречу движущемуся охлажденному слабому раствору. В абсорбере происходит процесс поглощения паров слабым раствором. При этом в окружающую среду выделяется некоторое количество теплоты. Образовавшийся в абсорбере концентрированный раствор термонасосом передается в кипятильник.

Циркуляция раствора и хладагента осуществляется непрерывно, пока работают кипятильник и термонасос. Таким образом, в абсорбционном холодильном агрегате роль всасывающей части механического компрессора выполняется абсорбером, а нагнетательной — термонасосом.

Дополнительные материалы