L'ammoniaca è una sostanza chimica di base inorganica con la formula chimica NH3 e serve come materiale di partenza per molte applicazioni tecniche, ma soprattutto per la produzione di fertilizzanti e per i materiali ausiliari nella lavorazione della carta e del legno.
Il processo di sintesi dell'ammoniaca è mostrato in Figura 1. Lo scopo delle prime fasi del processo è quello di fornire idrogeno per la reazione di sintesi. Il riformatore primario utilizza la riformazione a vapore e converte il metano e il vapore in monossido di carbonio e idrogeno. Il riformatore secondario viene utilizzato per convertire il metano rimanente in monossido di carbonio e idrogeno. La conversione del monossido di carbonio utilizza la reazione di spostamento del gas dell'acqua per convertire il monossido di carbonio nel gas di sintesi in anidride carbonica e idrogeno con un'alimentazione supplementare di acqua. Questo passo è necessario perché l'anidride carbonica può essere rimossa dalla miscela più facilmente del monossido di carbonio. Dopo la separazione dellaCO2, l'idrogeno viene immesso nel reattore di sintesi. L'azoto necessario può essere fornito, ad esempio, dalla liquefazione dell'aria.
Il processo di sintesi dell'ammoniaca avviene nel reattore NH3 secondo il processo Haber-Bosch. Questa è una reazione esotermica. Oggi, l'ossido di ferro con vari additivi è di solito usato come catalizzatore per la sintesi. A temperature comprese tra 400 °C e 500 °C e ad una pressione di processo compresa tra 150 bar e 200 bar, l'azoto e l'idrogeno vengono convertiti stechiometricamente in ammoniaca. Il rapporto stechiometrico tra azoto e idrogeno è di 1:3. Dopo questa reazione il gas prodotto viene condensato per raffreddamento ed è quindi disponibile in forma liquida.
Vari parametri hanno un'influenza sul controllo di processo della sintesi dell'ammoniaca. Questi includono la pressione e la temperatura. Un aumento della pressione si traduce in una maggiore velocità e resa e riduce la necessità di catalizzatori. Tuttavia, saranno sostenuti maggiori costi di investimento per il reattore e maggiori costi energetici. Temperature più elevate comportano una conversione meno completa dei materiali di partenza in ammoniaca. Tuttavia, il tasso di reazione aumenta.
ammonia