Производство аммиака – это технологически сложный процесс, который требует значительных затрат энергии. Тем не менее, это одно из лидирующих промышленных направлений во всем мире, включая РФ.
Всё благодаря высокой востребованности аммиака в научно-технической сфере (в качестве холодильного агента), фармацевтике (составляющее многих препаратов, например, нашатырного спирта), агрокультуре. Именно последнее направление сейчас активно развивается и формирует спрос на аммиак.
В этой статье мы обсудим, как происходит синтез аммиака, а также определим ориентировочную сумму средств для запуска собственного завода.
Аммиак: производство и использование
Возможно, вы припомните из школьного курса химии, что аммиак имеет очень простую формулу – NH3. Что касается физических свойств вещества – это бесцветный газ с резким запахом. Он хорошо растворим в воде: от 700 до 1200 объемов NH3 растворяется в одном объеме воды (в зависимости от температуры).
Синтез происходит путём соединения молекул азота с водородом в условиях высокой температуры и давления.
Этот процесс описывает следующая формула, которую впервые вывел немецкий физик Габер:
В формуле «кат.» – сокращение от слова «катализатор». В нашем случае речь идет о температуре, давлении и химических примесях. Q – это выход тепловой энергии, так как реакция экзотермическая.
Как мы ранее упоминали, синтез аммиака – это очень энергозатратный процесс. Он требует температуру порядка 400-500 градусов Цельсия и давление от 16 до 100 мегапаскаль.
Химические примеси, которые используют в качестве катализатора, — это восстановленное железорудное железо с К (Калием), Si (Силицием), Ca (Кальцием) или Al2O3 (оксидом алюминия). Ингибиторами при синтезе аммиака выступают вода, сернистый водород (H2S) и оксид углерода (CO/ CO2).
Обратите внимание: при контакте этих веществ с продуктом реакции качество аммиака снизится, а сам производственный процесс будет замедляться.
Помимо этого метода получения существуют еще два: дуговой и цианамидный.
| Метод получения аммиака | Описание | Затраты энергии на производство 1 т аммиака, кДж |
|---|---|---|
| Дуговой метод | Основывается на эндотермической реакции окисления азота кислородом, протекающей при температуре 3000 градусов Цельсия в пламени вольтовой дуги. | 7*104 |
| Дуговой метод | Основывается на способности измельченного карбида кальция реагировать с молекулярным азотом при температуре около 1000 градусов Цельсия. В результате образуется кальций цианамида, который после превращается в аммиак. | 1,2*104 |
По сравнению с дуговым и цианамидным методами, предложенный Габером вариант является самым энергетически выгодным. Затраты энергии для изготовления тонны продукта составляют всего 0,5*104. Именно поэтому данный способ – самый распространенный.
Ежегодно в мире изготовляется более 150 000 000 тонн аммиака. При этом значительная доля, как мы уже упоминали, идёт на сельскохозяйственные потребности – а именно на изготовление аммиачных удобрений.
а) Главные производственные особенности
- Достичь 100% выхода продукта невозможно из-за высокого температурного порога протекания реакции. Максимально ожидаемый выход конечного продукта не превысит 40-45%. Минимальный выход аммиака составит всего 20%.
- Производственный процесс рециркулирует, то есть часть азота, которая не превратилась в продукт, охлаждается и повторно идёт на производство.
- Наличие катализатора не опционно, а обязательно.
б) 6 этапов производства аммиака
| 1 этап | Подготовленную смесь азота и водорода подают по трубопроводу в компрессор. |
| 2 этап | После прохождения турбокомпрессора реакционная смесь подается в колонну синтеза, куда поступают химические катализаторы. |
| 3 этап | Весь полученный аммиак, который, в среднем, составляет 25% от теоретически возможного, подается в холодильный компартмент для охлаждения, так как в процессе синтеза смесь сильно нагревается вследствие экзотермической реакции. |
| 4 этап | Под воздействием давления аммиак из газообразного переходит в жидкое состояние. |
| 5 этап | В сепараторе происходит разделение конечного продукта реакции и непрореагировавшей смеси, которая рециркулирует в исходную точку производства через компрессор. Благодаря рециклизации используется до 96% всей азотноводородной смеси. |
| 6 этап | Жидкий аммиак поступает в отсек для хранения при контролируемых условиях. |
Производство аммиака почти безотходное благодаря системе повторного направления смеси в реактор. К тому же выход энергии от реакции частично покрывает необходимые температурные условия.
Производство метанола: этапы организации бизнеса + расчет инвестиций
Чтобы вы могли лучше разобраться в процессе производства аммиака, предлагаем ознакомиться с коротким видео:
Как организовать бизнес на производстве аммиака?
Для организации работы завода необходимо зарегистрировать свою предпринимательскую деятельность, найти подходящую территорию для строительства.
Перед началом выполнения практических шагов нужно уделить время планированию – создать проект завода и бизнес-план. В последнем одним из главных разделов будет финансовый – там вы пропишите ожидаемые расходы на запуск производства + доходы от работы предприятия.
1. Регистрация бизнеса – оформляем документы на производство
По сравнению с мелким бизнесом, где превалирует форма регистрации ИП (индивидуальный предприниматель), для запуска объекта среднего или большего бизнеса более привычна форма регистрации ООО (общества с ограниченной ответственностью).
Отличия между ИП и ООО заключаются в следующем:
| Критерий сравнения | ИП | ООО |
|---|---|---|
| Процедура регистрации | Требует подачи заявления и уплаты государственной пошлины. | Требует уплаты государственной пошлины, подачи нотариально заверенного заявления, Устава, протокола собрания всех участников ООО. |
| Учредительные документы | Отсутствует | Устав (сложный юридический документ, требующих специальных знаний и навыков для его составления). |
| Принятие ключевых решений | Единолично | Если в составе ООО более одного участника, то все решения по основным направлениям деятельности принимаются только на общем собрании. |
| Уставной капитал | Отсутствует | Обязателен. В сумме – не менее 10 000 рублей (деньгами или имуществом). |
| Ответственность | Полная имущественная ответственность даже при ликвидации бизнеса. При больших долгах единственным спасением может стать банкротство предприятия. | Ответственность ограничена размером доли участника в Уставном капитале (если она была полностью оплачена при создании ООО). |
| Использование прибыли | По собственному усмотрению владельца бизнеса в любое время. | Только после распределения прибыли общим собранием участников ООО. |
| Возможно объединение нескольких ИП только на основе договора простого товарищества или договора о совместной деятельности. | В одно ООО может входить до 50 участников. | |
| Авторитетность | Отсутствует. Аббревиатура "ООО" пользуется большим доверием, чем "ИП". | Присутствует |
| Продажа бизнеса | Только путём продажи товарного знака или технологии производства. Если товарных знаков несколько, тогда нужно совершить перерегистрацию каждого из них. | Любым способом. С помощью нотариальной сделки можно продать долю в Уставном капитале ООО, которому принадлежит несколько товарных знаков. |
Чтобы зарегистрировать ООО для открытия производства аммиака, следуйте этой инструкции:
Также нужно получить разрешения на работу завода. Для этого ваш продукт производства должен соответствовать ГОСТу (ГОСТ 6221-90, ссылка на полный текст стандарта: https://docs.cntd.ru/document/1200018926).
Потребуются и разрешения от пожарной службы, санэпидемстанции, Росприроднадзора, налоговой инспекции. Договоры с сотрудниками завода должны соответствовать статьям 56-57 и 67 Трудового кодекса.
Получение всех необходимых разрешений может затянуться на несколько лет и потребовать значительных вложений капитала. Рекомендуем делегировать хотя бы часть этого процесса специалистам.
Производство аммиака. Описание технологического процесса.
2. Выбор помещения и оборудования для производства аммиака
При подборе территории для строительства завода необходимо учесть, что это шумное и выхлопное производство, поэтому следует подобрать место за чертой города. Для работы завода необходимо подключение к электросети высокой мощности, системе водоснабжения и канализации, телефонной и интернет связи.
Для удобства транспортировки сырья и готового продукта завод должен находиться рядом с удобной, крупной дорожной развязкой.
Определить стоимость оборудования для завода довольно сложно – сумма будет сильно варьироваться от случая к случаю. Но одно можно сказать точно: аммиак – производство не из дешёвых.
Кроме того, расчеты может выполнить только человек, который отлично разбирается в теме. В отличие от большинства бизнес-идей, информацию об изготовлении аммиака найти в интернете практически невозможно!
Дело в том, что (несмотря на кажущуюся простоту уравнения реакции) данное производство очень сложное.
Понять это можно, просто взглянув на схему процесса:
Оборудование для производства потребуется следующее:
| 1. Компрессоры. |
| 2. Подогреватели. |
| 3. Реактор гидрирования сероорганических соединений. |
| 4. Адсорбер H2S. |
| 5. Трубчатая печь (первичный риформинг). |
| 6. Шахтный конвертор (вторичный риформинг). |
| 7. Паровые котлы. |
| 8. Конверторы СО. |
| 9. Абсорбер СО2. |
| 10. Кипятильник. |
| 11. Регенератор раствора моноэтаноламина. |
| 12. Насос. |
| 13. Аппарат для гидрирования остаточных СО и СО2. |
| 14. Воздушные холодильники. |
| 15. Конденсационная колонна. |
| 16. Испаритель жидкого NH3 (для охлаждения газа и выделения NH3). |
| 17. Колонна синтеза NН3. |
| 18. Водоподогреватель. |
| 19. Теплообменник. |
| 20. Сепаратор. |
Очевидно, дело требует огромного стартового капитала. В среднем, исходя из отзывов опытных предпринимателей, организация бизнеса по изготовлению аммиака обойдётся в сумму от 400 млн. долларов.
Что можно сказать об окупаемости бизнеса? Себестоимость производства тонны аммиака в России оценивается в 130-160 долларов. А средняя цена реализации при этом – около 250-300 долл.
На основании этих данных можно сделать вывод: хотя производство аммиака на начальных этапах запуска и ведения бизнеса потребует вложений, которые исчисляются сотнями миллионов долларов США, дело это однозначно прибыльное и перспективное.
При этом стоит понимать, что «человеку с улицы» в эту сферу лучше не приходить. Информации об организации дела в открытом доступе мало, а риски прогореть весьма велики.
