TEMPERATURA = 400 °C PRESSIONE = 600 atm CATALIZZATORE = Fe /Al203/ K2O GAS NON IDEALI EFFETTUARE RICICLO
PREPARAZIONE CATALIZZATORE Si fonde in ossigeno a 1500 °C, una miscela di Fe/allumina/K20 : Fe + Al2O3 +K2O --> Fe3O4 + Al2O3 + K2O Riducendo il catalizzatore di magnetite in granuli da 1 cm, si riduce quest'ultimo con H2 a 450 °C per ottenere la riduzione del ferro metallico. MECCANISMO CATALITICO Il ferro , insieme al rutenio metallico, sono gli unici che riescono a chemisorbire l'azoto su di essi in maniera dissociativa.Questo processo è comunque lo stadio lento di reazione che porta a determinarne la cinetica della catalisi. Il meccanismo è di tipo Langumuir - Hinshelwood,prevede il chemisorbimento dell'azoto e dell'idrogeno sul ferro, a formare nitruri e idruri, e questi infine reagiscono fra di loro per formare ammoniaca :
E’ stato trovato che la velocità di reazione è prossima a quelle di adsorbimento dissociativo di N2
La presenza dell'ossido di potassio ( K2O ) nel catalizzatore è giustificata da due fatti : 1. Riesce a diminuire l'acidità del supporto Al2O3 permette un più facile rilascio della base ammoniaca 2. Essendo un elettron donatore quest'ossido di potassio, riesce a cedere elettroni al ferro ,il quale diventando elettron ricco cede elettroni all'azoto e riempie i suoi orbitali di antilegamo. La molecola di N2 non ha elettroni nei livelli di antilegame e per questo risulta stabile;questo fa si chè l'azoto molecolare chemisorbito si dissoci subito appena il ferro inizia a riempire i suoi livelli elettronici favorendo la stabilità della molecola gassosa che si allontana dal bulk catalitico. 3. Il K2O è il più volatile fra gli ossidi nella miscela catalitica. Infatti nel momento della preparazione del catalizzatore (fase fusione con ossigeno) il K2O migra verso la superficie per circa il 35% della sua massa in miscela.Questo permette di donare più facilmente gli elettroni di valenza al ferro aumentando l'attività del catalizzatore stesso in definitiva.
REATTORE Consiste in un fascio tubiero con un controllo del profilo termico decrescente mediante un quench distributors (soffi freddi nella figura). Processo Mont – Cenis (Uhde)
Caratterizzato introduzioni di getti freddi nel catalizzatore per migliore controllo della temperatura
P = 450 atm T = 480 °C
IMPIANTO PRODUZIONE AMMONIACA
A monte il feed di gas naturale ( in basso a sinistra) viene desolforato. All'uscita di questo vi sono due steam reforming in serie (primario e secondario alimentato ad aria). Una volta ottenuto il SynGas si provvede ad eliminare l'eccesso di CO da questo mediante un reattore WGShift. La CO2 prodotta da questa reazione viene mandata ad assorbire con Etanolammina. A questo punto la miscela ha presente sia H2 che N2 (proveniente dall'aria del reforming secondario) e qualche impurezza di CO. Questo CO viene eliminato con un metanatore. A questo punto H2 e N2 vengono inviati al reattore di sintesi mediante ingressi sommitali e laterali (Ricorda il Quench Distributors). L'ammoniaca insieme ai non reagiti vanno in un separatore; quindi una parte di NH3 è recuperata,mentre la restante parte va a ricircolo per aumentare la conversione.
