Производство аммиака

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5

Выбор и технико-экономическое обоснование принятой схемы производства 9

Характеристика сырья и готовой продукции 15

Технологическая часть 20

Теоретические основы процесса 20

Описание технологической схемы 22

Расчеты химико-технологических и теплотехнических процессов 28

Расчеты материальных балансов 28

Расчеты тепловых балансов 34

Конструктивный расчет основного аппарата 38

Аналитический контроль производства 42

Автоматизация и регулирование

Технологическим процессом 47

Охрана труда и окружающей среды 58

 

Список использованных источников

информации 64

 

Введение.

 

Во всех индустриально развитых странах азотная про­мышленность является в настоящее время одной из основных ведущих отраслей. Доказательством этого служат цифры, ха­рактеризующие стремительный ,рост производства связанного азота. В 1955 г. во всем мире было произведено аммиака около 8 млн. т, в 1965 г. — 20 млн. т, в 1975 г. — 66 млн. т, а в 1980 г. — более 100 млн. т. Ожидается, что в 1985 г. его про­изводство превысит 120 млн. т.

Такое бурное развитие азотной промышленности диктуется в первую очередь необходимостью удовлетворения неудержимо растущего населения земного шара продуктами земледелия. Без минеральных удобрений, и в первую очередь азотных, невоз­можно решить задачи интенсификации сельского хозяйства, а с (ростом интенсивности сельского хозяйства растет дефицит в связанном азоте в обрабатываемых почвах. Подсчитано, что в ближайшее время потребность сельского хозяйства всей пла­неты в связанном азоте должна превысить 200 млн. т.

Производству азотных удобрений и их основы, аммиака, в нашей стране всегда уделялось первостепенное внимание. Сред­негодовой темп прироста производства аммиака за последние 20 лет составлял 10—19%. В 1980 г. азотная промышленность произвела более 20 млн. т аммиака. Рост производства азотных удобрений будет продолжаться и дальше.

Наиболее обобщенной характеристикой, отражающей дости­жения как в области физико-химических исследований, так и в области технологии и аппаратурного оформления процесса, являются удельные энергетические затраты на производство 1 т аммиака. Если первые отечественные установки по произ­водству аммиака, основанные на электролизе воды или газифи­кации кокса, расходовали соответственно 5,6 и 4,6 т условного топлива на тонну аммиака, то современный агрегат производ­ства аммиака расходует всего 1, 2 т.

Первые этапы развития производства аммиака характери­зуются стремлением к совершенству отдельных технологиче­ских звеньев общего процесса. Строительство новых заводов и установок осуществляется на основе все более рациональных и совершенных технологических схем, применяются все более надежные конструкции технологических аппаратов и энергетических машин, более активные, селективные и стабильные ката­лизаторы растворители и поглотители. Растет степень автоматизации управления производством, используются достиже­ния химической физики, укрупняются мощности единичных аг­регатов синтеза аммиака.

В развитии отечественной азотной промышленности большое значение имел перевод производства на более экономичный, менее дефицитный, по сравнению с коксом, вид сырья — при­родный газ. Это потребовало изменения методов получения и очистки технологического газа, разработки новых видов техно­логического оборудования, аппаратов и арматуры, разработки новых видов катализаторов, увеличения 'Производительности установок.

В середине 60-х годов в химической технологии, и в первую очередь в производстве аммиака, произошли коренные измене­ния. Эти изменения были подготовлены теорией химической технологии, разработавшей принцип построения энерго-техно­логических схем производства. Этот принцип предусматривает генерирование всей энергии, необходимой для осуществления процесса производства внутри технологической схемы.

Практически полная рекуперация тепла всех экзотермиче­ских реакций, составляющих процесс производства аммиака, дает возможность получать пар высоких энергетических пара­метров (100-10⁵ Па и 500°С) и полностью удовлетворить по­требность производства в механической энергии и технологиче­ском паре.

К этому времени были накоплены значительные знания и опыт в области химической технологии, кинетики и катализа, аппаратурного оформления процессов. Все это позволило осу­ществить конверсию природного газа в трубчатых печах, низко­температурную конверсию оксида углерода, очистку технологи­ческого газа от диоксида углерода и тонкую каталитическую очистку синтез-газа от кислородсодержащих оксидов углерода под давлением 35•10⁵ Па. Взамен суммы контрольно-измери­тельных приборов, которые помогали поддерживать заданный технологический режим на каждой стадии процесса, были соз­даны автоматизированные системы управления процессом про­изводства аммиака как единым целым. Управление осуществля­лось с применением электронных вычислительных машин, вна­чале в режиме контроля и советов оператору, а затем с переда­чей ей всех функций оперативного управления в оптимальном режиме.

Значительные успехи металлургов, которые сумели создать реакционные трубы из высоколегированной хромо-никелевой стали, способные работать в условиях одностороннего внутрен­него давления (35—40) • 10⁵ Па, при температуре стенки около 900 °С безаварийно в течение 10 лет, позволили сконструиро­вать весьма сложный технологический аппарат — трубчатую печь парового риформинга углеводородов.

К этому времени машиностроители закончили свои продол­жительные исследования и предложили химической технологии центробежный компрессор, который обладал рядом преимуществ перед применявшимся до сих пор поршневым компрессором. Центробежный компрессор имеет большую производительность, значительно большее время безостановочного пробега, чем порш­невой. Его конструкция рассчитана таким образом, что компримируемый синтез-газ совершенно не загрязняется смазоч­ным маслом. Приводом центробежного компрессора является паровая турбина, что также хорошо сочетается со всей энер­гетической схемой агрегата производства аммиака, внутри ко­торой вырабатывается водяной пар энергетических параметров.

В результате огромного объема творческой работы специа­листов многих отраслей промышленности: ученых и инженеров технологов-химиков, металлургов и машиностроителей, энерге­тиков и специалистов по автоматизации был спроектирован, строителями и монтажниками сооружен современный агрегат производства аммиака. Большая работа была проделана на за­водах, в цехах производства аммиака. Инженеры и рабочие в короткие сроки добились надежной работы агрегатов.

В настоящее время большая часть аммиака отечественная азотная промышленность вырабатывает на современных агре­гатах. В ближайшей перспективе практически весь аммиак бу­дет производиться на агрегатах, построенных по энерготехноло­гическим схемам.

Технико-экономические показатели современного агрегата производства аммиака оказались значительно лучше, чем пока­затели производства аммиака, построенного по технологическо­му принципу. Кроме того этот агрегат обладает одним из важ­нейших преимуществ современных производств — высокой про­изводительностью труда.

Дальнейшее совершенствование производства аммиака на­правлено на повышение его коэффициента полезного действия, на более рациональное использование сырьевых и энергетиче­ских ресурсов, на увеличение надежности работы энергетиче­ских машин и технологических аппаратов, системы автоматиза­ции и исполнительных механизмов, катализаторов, адсорбентов и растворителей.

Выбор и технико-экономическое обоснование принятой схемы производства

Агрегаты синтеза аммиака мощностью 1360т/сут. Агрегат на отечественном оборудовании (31,5 МПа) [4] В этом агрегате (рис. 1.1) азотоводородную смесь, которая содержит 0,3% (об.) Аг, до 1% (об.) СН4, до 20 млн. долей СО…

Характеристика вспомогательных материалов

Таблица 2.2 Наименование сыpья, матеpиалов, полупpодуктов, энеpгоpесуpсов Государственный (отраслевой)стандаpт, технические …   Продолжение таблицы 2.2 …

Технологическая часть.

Теоретические основы процесса.

Равновесие реакции синтеза

Синтез аммиака из азота и водорода

1/2N₂ + 3/2Н₂ Û NH₃ + Q

относится к числу равновесных обратимых реакций, протекающих с выделением тепла и уменьшением объема. Согласно принципу Ле-Шателье, равновесной степени превращения исходных веществ увеличивается с повышением давления и понижением температуры [1-4].

 

Тепловой эффект реакции

Q = Qp + Qсм (3.11) где Qр—тепловой эффект реакции при полном превращении азотоводородной смеси в… (3.12)

Кинетика синтеза аммиака

(3.17) где w — наблюдаемая скорость реакции, равная разности скоростей образования и… B промышленных условиях, особенно на крупных зернах катализатора, значительное влияние на скорость процесса оказывает…

Описание технологической схемы

Компримирование синтез-газа.   Очищенный от СО и СО2 синтез-газ с температурой не более 43 °С и давлением до 2,53 МПа поступает на всас…

Расчеты технологических процессов.

Расчет материальных балансов.

  Принципиальная, упрощенная технологическая схема получения аммиака.  

Расчеты тепловых процессов.

Принципиальная схема колонны синтеза. Рис. 3.2.

Конструктивные расчеты основного аппарата.

Примем количество трубок равное 400, наружный диаметр 19 мм, толщину 2 мм (реальные размеры теплообменника, заказанного для производства). Производительность колонны равна 1600 т./сут. или 1600*103/(17*22,4*4,91) = 800 нм3/ч.

Суть методов аналитического контроля.

Гравиметрический (весовой) метод. Для анализа по этому методу применяют круглодонную колбу емкостью ~500 мл или колбу более удобной конструкции. В… Потенциометрический метод. Предназначен для измерения рН растворов. Диапазон… Измерение рН анализируемых растворов выполняется прямым потенциометрическим методом в присутствии ионов водорода. В…

Автоматизация и регулирование технологическим процессом

АСУ ТП агрегата синтеза аммиака обеспечивает централи­зованный контроль параметров процесса на цифровых, самопи­шущих и аналоговых приборах;… Система строится по блочному принципу и по своей струк­туре состоит из четырех… Подсистема автоматической стабилизации, которая обеспе­чивает регулирование основных технологических параметров

СИНТЕЗ АММИАКА

Количество циркуляционного газа не менее 750000 нм3/час, поступающего в колонну синтеза 6, контролируется прибором F-604. Основной поток газа поступает в нижнюю часть колонны синтеза и поднимается по… При повышении температуры корпуса колонны синтеза 6 до максимальных значений 345°С фланца встроенного теплообменника и…

Технологического процесса

Охрана труда и защита окружающей среды

Основным условием безопасного ведения технологических процессов является соблюдение настоящего технологического регламента. Допуск персонала к самостоятельной работе должен осуществляться только после… Эксплуатационный персонал во время работы должен иметь на рабочих местах индивидуальные фильтрующие противогазы,…

Основные опасности производства

-Наличие взpывоопасных и пожаpоопасных и токсичных газов. Большинство компонентов газовых смесей, участвующих в пpоцессах, являются взpыво-пожаpоопасными и токсичными.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЩИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА.

Упpавление технологическими пpоцессами стадий пpоизводства аммиака осуществляется автоматически или дистанционно, что уменьшает необходимость… Для пpедотвpащения в ноpмальных условиях эксплуатации накоплениягазов во… Пpедусматpивается пpоведение санитаpной лабоpатоpией пpедпpиятия анализа воздушной сpеды на содеpжание NH3 по pабочим…

ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В пpоизводстве аммиака имеются выбpосы газов в атмосфеpу, сточные воды и твеpдые отходы.

ВЫБРОСЫ В АТМОСФЕРУ

- постоянные выбpосы газов, обусловленные ведением технологического пpоцесса - пеpиодические выбpосы газов в пеpиод пуска и остановки пpоизводства - пеpиодические выбpосы газов, обусловленные наpушением технологического пpоцесса.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ

При нормальной работе агрегата аммиака все химически загрязненные стоки напpавляются в химгрязный сток и далее в цех нейтрализации и очистки… В 2004году внедрена схема сбора и перевода промливневых стоков с площадки… Сбpосы после химической пpомывки системы паpообpазования и водной пpомывки системы МДЭА-очистки пеpекачиваются в…

ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ

Характеристика пожароопасных и токсичных свойств веществ.   Таблица 6.1. № п/п Вещество Фазовое состояние Температура кипения °С …