Способ получения аммиачной воды

Изобретение относится к способу получения аммиачной воды. Способ осуществляют путем подачи очищенного от механических примесей воздуха в зону кавитации пресной воды. Причем азот воздуха гидрируется реагентами диссоциации кавитирующей воды с получением аммиака, растворяющегося в воде, которая циркулирует через гидродинамическое кавитационное устройство, выполненное в виде насоса-кавитатора, в котором температура пресной воды составляет от +10 до +25°С, с подпиткой пресной воды, очищенной от механических примесей, а аммиачную воду выделяют, как целевой продукт. Техническим результатом изобретения является отказ от использования ископаемого углеводорода, в частности, природного газа - метана, повышение экологической безопасности и упрощение технологического процесса получения аммиачной воды. 4 ил.

 

Изобретение относится к способу получения аммиачной воды.

Известен способ получения аммиачной воды, включающий гидрирование азота воздуха водородом в присутствии катализатора, при атом в качестве источника водорода используют ископаемый углеводород, например, природный газ - метан (см. «Справочник азотчика». М.: Химия, 1986 г., с. 83-84, 213, 222, 360-364), с последующей абсорбцией водой аммиака и получением аммиачной воды, взятый за прототип.

Недостатками способа являются:

- использование в качестве сырья для получения аммиака ископаемого углеводорода (природного газа - метана);

- большие энергозатраты при получении аммиака - применение в технологическом процессе температуры +350…+500°С и давления 25…30 МПа;

- выбросы вредных газов при получении аммиака: «парникового газа» -СO₂ и NOx - газов;

- многостадийность и сложность технологического процесса получения аммиака;

- применение специального оборудования для растворения аммиака в воде - абсорбера.

Задача изобретения - отказ от использования ископаемого углеводорода (природного газа - метана), повышение экологической безопасности и упрощение технологического процесса получения аммиачной воды.

Эта задача решается тем, что в зону кавитации пресной воды подают очищенный от механических примесей воздух, при этом азот воздуха гидрируется реагентами диссоциации кавитирующей воды, с получением аммиака, растворяющегося в воде, циркулирующей через гидродинамическое кавитационное устройство, выполненное в виде насоса-кавитатора, в котором температура пресной воды составляет от +10 до +25°С, с подпиткой пресной воды, очищенной от механических примесей, аммиачную воду выделяют, как целевой продукт.

На фиг. 1 изображена структурная схема способа получения аммиачной воды, включающая: насос - кавитатор 1, линию аммиачной воды 2, линию выделения аммиачной воды 3, смеситель 4, линию циркуляции аммиачной воды 5, фильтры очистки атмосферного воздуха 6а и пресной воды 66, линию подпитки пресной воды 7.

На фиг. 2 изображена схема работы насоса-кавитатора.

На фиг. 3 изображено сечение А фиг. 2.

На фиг. 4 изображено сечение Б фиг. 2.

Насос-кавитатор включает: корпус 8, ступени повышения скорости потока 9, 10, 11, 12, 13, каждая из которых, в сою очередь, включает неподвижное направляющее устройство 14, 15, 16, 17, 18 и центробежную турбину 19, 20, 21, 22, 23 закрепленную на валу 24, соединенном муфтой 25 с валом электродвигателя 26, а также входной 27 и выходной 28 фланцы корпуса.

Насос-кавитатор работает следующим образом: при заполненном пресной водой внутреннем объеме корпуса 8 и включенном электродвигателе 26, вращение последнего через муфту 25 передается валу 24 и турбинам 19, 20, 21, 22, 23. При этом скорость потока 29 увеличивается от ступени 9 до ступени 13.

Поток воды 29 проходит через каналы центробежных турбин и направляющих устройств, достигая критической скорости, при которой наступает режим гидродинамической кавитации и происходит диссоциация воды на химические вещества, со следующим материальным балансом образования водорода:

Химизм гидрирования азота воздуха, в присутствии, в качестве катализаторов процесса, Н₂O₂ и O₃, с материальным балансом участвующих в реакции веществ, описывается следующей формулой:

Реакция растворения аммиака в воде описывается следующей формулой:

NH₃+Н₂O=NH₄OH.

Температуру реакционной среды в насосе-кавитаторе необходимо ограничивать, температурой, например, +25°С, с целью увеличения растворимости аммиака в воде.

Пример осуществления способа.

Собрали установку по схеме фиг. 1, за исключением:

смесителя 4; фильтров 6а и 6б; линии подпитки пресной воды 7. Линия циркуляции 5 имела прозрачный участок для наблюдения процесса кавитации воды.

Заполнили установку пресной водой с температурой +10°С и замерили ее показатель рН, который равнялся 7,1 единицы.

При включенном электродвигателе 26 и наблюдении процесса кавитации в линии циркуляции 5, в насос-кавитатор 1 подавали воздух.

При работающей установке, из линии выделения аммиачной воды 3, периодически брали пробу воды и определяли показатель рН, который со временем увеличивался, температура воды также увеличивалась, но не превышала значения +25°С.

После достижения показателя рН воды, равного 7,9 единицы, установку выключали и брали пробу воды из линии 3 в емкость, которую затем нагревали до температуры +90°С, при этом ощущали запах выделяющегося аммиака.

Способ получения аммиачной воды, отличающийся тем, что в зону кавитации пресной воды подают очищенный от механических примесей воздух, при этом азот воздуха гидрируется реагентами диссоциации кавитирующей воды с получением аммиака, растворяющегося в воде, которая циркулирует через гидродинамическое кавитационное устройство, выполненное в виде насоса-кавитатора, в котором температура пресной воды составляет от +10 до +25°С, с подпиткой пресной воды, очищенной от механических примесей, а аммиачную воду выделяют, как целевой продукт.