microbik.ru
1
Министерство образования и науки Российской федерации

Пермский государственный технический университет

Березниковский филиал

Кафедра химической технологии и экологии

Документ  является демонстрационной версией
Узнать примерную цену полной версии (нажмите кнопку Ctrl и щелкните ссылку)
Узнать свою цену.  Приложите этот файл (нажмите кнопку Ctrl и щелкните ссылку)
www.diplom-berezniki.ru (нажмите кнопку Ctrl и щелкните ссылку)

ОТЧЁТ по практике

Тема: «Стадия синтеза в производстве синтетического аммиака на ОАО «Азот»

Выполнил: студент гр. ХТНВ-01

Проверил: зав. Кафедрой ХТиЭ к. т. н.,

доцент Козлов С. Г.


Березники, 2012 г

Содержание





Содержание 2

1. Общая характеристика предприятия 3

1.2 Структура предприятия, взаимосвязь цехов предприятия 3

1.3 Характеристика выпускаемой продукции, требования к готовой продукции её основных потребителей, соответствие лучшим мировым стандартам 3

1.4 Обеспечение предприятия сырьём, энергией, их источники 4

1.5 Экологическая оценка объекта 5

2.15 Усовершенствование технологического процесса и аппаратурного 7

оформления, внесённого в период прохождения технологической практики. 7

Литература 9


1. Общая характеристика предприятия

1.2 Структура предприятия, взаимосвязь цехов предприятия


Цех 1-«Б» - производство аммиака. Крупнотоннажное производство выполнено по энерготехнологической схеме мощностью 1360 тонн в сутки на отечественном и частично импортном оборудовании.

Основные стадии производства:

  • компремирование природного газа;

  • очистка природного газа от сернистых соединений;

  • паровая каталитическая конверсия метана (первичный риформинг);

  • паровоздушная каталитическая конверсия метана (вторичный риформинг);

  • двухступенчатая паровая конверсия окиси углерода на среднетемпературном и низкотемпературном катализаторах;

  • очистка конвертированного газа раствором моноэтаноламина;

  • окончательная очистка азотоводородной смеси от окиси и двуокиси углерода путём их каталитического гидрирования до метана;

  • компремирование азотоводородной смеси;

  • синтез и выделение аммиака;

  • аммиачно-холодильная станция (АХС) блок 8.

Производство аммиака запроектировано в виде одной технологической линии. Основное оборудование установлено без резерва и рассчитано на непрерывную работу в течение всего периода между остановочными ремонтами, проводимыми 1 раз в год продолжительностью 1 месяц.

Проектная мощность – 450000 тонн аммиака в год, 1360 тонн в сутки, 56,7 тонн в час. Мощность производства, достигнутая на момент составления регламента – 1360 тонн в сутки.

Агрегат введён в эксплуатацию в 1980 году. Длительность непрерывной работы цеха принята равной 331 суток. Метод производства – непрерывный. Проектная мощность агрегата освоена в январе 1981 года.

По технико-экономическому уровню производство относится к высшей категории.

Цех 1-«Б» - производство аммиака тесно связан с остальными цехами предприятия. Например, в качестве готовой продукции жидкий аммиак поступает в следующие цеха по производству аминов, слабой азотной кислоты, карбамида и высших алифатических кислот. Газообразный аммиак поступает на производство углеаммонийных солей, натриевой и калиевой селитры, аммиачной селитры и крепкой азотной кислоты. В свою очередь, углекислый газ с производства аммиака, поступает в качестве исходного сырья на производство карбамида и углеаммонийных солей. А продувочные газы синтеза поступают на переработку в цех «Аргона».

Таким образом, производство аммиака является связующим звеном всех цехов предприятия.

1.3 Характеристика выпускаемой продукции, требования к готовой продукции её основных потребителей, соответствие лучшим мировым стандартам


Продукцией производства аммиака является жидкий аммиак технический. Химическая формула NН3. Молекулярная масса 17,0304.

В зависимости от области применения жидкий аммиак должен выпускаться марки «А», «Ак», «Б» (Таблица 1).

Внешний вид жидкого аммиака – бесцветная прозрачная жидкость с резким раздражающим запахом. Газообразный аммиак – бесцветный газ с резким раздражающим запахом.

Аммиак относится к 4-ому классу опасности в соответствии ГОСТ 12.1.007.

Стандарт продукта

Выпускаемый товарный технический аммиак должен соответствовать ГОСТ – 6221-90 «Аммиак жидкий технический», основные показатели следующие:

Таблица 1




Наименование показателя

Марка «А»

Марка «Ак»

Марка «Б»

1

Массовая доля аммиака, % не менее

99,9

99,6

99,6

2

Массовая доля азота, % не менее




82

82

3

Массовая доля воды, (остаток после испарения)




0,2-0,4

0,2-0,4

4

Массовая доля воды (метод Фишера), % не более

0,1







5

Массовая концентрация масла, мг/дм3 не более

2

2

8

6

Массовая концентрация железа, мг/дм3, не более

1

1

2

7

Массовая доля общего хлора, млн (мг/кг), неболее




0,5




8

Массовая доля оксида углерода (4), СО2, млн (мг/кг), не более




30±10




Примечание: допускается массовая доля воды в жидком аммиаке марки «Ак», транспортируемом в цистернах, и марки «Б» менее 0,2% и доведении её до нормы 0,2-0,4% на припортовых заводах.

1.4 Обеспечение предприятия сырьём, энергией, их источники


Исходным сырьём для производства аммиака является природный газ, содержащий метан, высшие углеводороды, некоторое количество азота, которое вводится вместе с воздухом и углекислоты, а также примеси сернистых соединений.

Н2 – 74,0-76%;

N2 – 23,5-25%;

СН4 + Аr – не более 1,4%;

СО – не более 10 ррm;

СО2 – не более 5 ррm.

Свежий газ взрывоопасен. Пределы взрываемости в смеси с воздухом 4,0-75,0% по водороду.

Циркуляционный газ, поступающий в колонну синтеза представляет собой газовую смесь, состоящую из следующих компонентов:

Н2 – 61,0-63,0%;

N2 – 20,0-22,0%;

СН4 – не более 13,6%;

3 – не более 3,65%;

Аr – не более 3,9%.

Циркуляционный газ взрывоопасен, пределы взрываемости в смеси с воздухом 4,0-75,0% по водороду.

Водород можно получить:

  • электролизом воды, не используют так как большие энергозатраты;

  • электролизом хлорида калия или натрия;

  • низкотемпературное разделение коксового газа;

  • газификацией твёрдого топлива, метод экономически не выгоден;

  • конверсией углеводородных газов.

Природный газ имеет ряд преимуществ перед твёрдым топливом:

    • транспортабельность;

    • исключается процесс газификации твёрдого топлива;

    • упрощается очистка газа ввиду незначительного содержания сернистых соединений в природном газе.

Производство аммиака отличается большой энергоёмкостью, поэтому широкое распространение получили энерготехнологические схемы.

Водяной пар, необходимый для привода турбин компрессоров и насосов, вырабатывается системой парообразования, входящей в состав энерготехнологической схемы производства аммиака.

Пар высокого давления Р=10МПа производится за счёт утилизации тепла технологического газа и тепла, выделяющегося при сгорании топливного газа, используется для привода турбины компрессора синтез-газа.

Пар среднего давления Р=4МПа подаётся на технологию в трубчатую печь как реагент. Получаем дросселированием пара высокого давления Р=10МПа.

Крупнотоннажный агрегат аммиака, имеющий в своём составе блоки 1-ой категории опасности, снабжается электроэнергией по 1-ой категории надёжности, что обеспечивается наличием четырёх источников электроэнергии. При этом обеспечивается возможность безаварийного перевода процесса в безопасное состояние во всех режимах функционирования производства, в том числе при одновременном прекращении подачи электроэнергии от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Первым источником электроэнергии служит подстанция №30, вторым источником является подстанция №7а, которые запитаны от сетей Пермэнерго.

Третьим источником служит ТЭЦ-4, четвёртым источником является инвертор.

Первый и второй источники предназначены для устойчивой работы агрегата в нормальных условиях. Взаимное резервирование первых двух источников питания электроэнергии выражается в том, что в случаях кратковременного падения напряжения происходит переключение вводов.

Надёжность электроснабжения обеспечивается также тем, что рабочее и резервное оборудование запитано с разных источников.

Питание задвижек с электроприводом осуществляется от двух независимых источников питания электроэнергии.

Третий и четвёртый источники электроэнергии могут обеспечивать только безаварийную остановку производства.

Четвёртый источник питания, инвертор, предназначен для питания цепей КИПиА и противоаварийной защиты (ПАЗ). Его хватает на 30 минут безаварийной остановки производства.

Для работы микропроцессорной станции ТДС-3000 имеется свой независимый источник бесперебойного питания UPS. При отключении 3-х источников электроэнергии ресурса UPS хватает на 30 минут работы, что обеспечивает безаварийную остановку агрегата.


1.5 Экологическая оценка объекта


В производстве аммиака имеются выбросы газов в атмосферу, сточные воды и твёрдые отходы.

Выбросы в атмосферу

Выбросы газов в атмосферу разделяются на:

  1. постоянные выбросы газов, обусловленные ведением постоянного технологического процесса;

  2. периодические выбросы газов в период пуска и остановки производства;

  3. периодические выбросы газов, обусловленные нарушением технологического режима;

В производстве аммиака имеются следующие постоянные выбросы газов, содержащие вредные компоненты:

    • дымовые газы после подогревателя природного газа (поз. 103);

    • дымовые газы после трубчатой печи (поз. 107) и вспомогательной печи (поз. 108);

    • «грязная фракция» СО2 или «чистая фракция» СО2 вместе с «грязной»;

    • вентвыбросы из аккумуляторной и кислотной.

Вредными веществами в выбрасываемых дымовых газах огневого подогревателя сероочистки и первичного риформинга является сернистый ангидрид, окислы азота, окись углерода. Вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферу с углекислым газом, является угарный газ, моноэтаноламин и сероводород.

Диаметры и высоты труб выбросов выбраны таким образом, чтобы количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, не создавали в приземном слое концентраций вредных веществ, превышающие санитарные нормы (после их рассеивания).

Периодически при пуске агрегата в атмосферу выбрасываются:

  • дымовые газы из огневого подогревателя синтеза (поз.607);

  • парогазовая смесь из отпарной колонны (поз. 150).

Периодически при пуске, остановке, нарушении технологического режима предусмотрено сжигание газов в факельной установке для предотвращения загрязнения атмосферы при выбросах газа.

Кроме того, периодически в аварийных случаях в атмосферу сбрасываются выбросы от предохранительных клапанов и перед ремонтом оборудования, выбросы при продувках на свечи:

  • трубопровод выхода конвертированного газа из конвертора СО 1-ой ступени п.114;

  • трубопровод выхода конвертированного газа из конвертора СО 2-ой ступени п.117;

  • трубопровод неочищенной азотоводородной смеси на входе в метанатор п.501;

  • трубопровод неочищенной азотоводородной смеси на выходе из сепаратора п.505;

  • с корпусов компрессоров природного газа п.403 и синтез-газа п.401;

  • аварийная продувка блока синтеза.

Сточные воды

Для обеспечения надёжности охраны водных ресурсов при аварийных ситуациях и остановках на ремонт агрегата предусмотрено наличие аварийных и дренажных ёмкостей. Все вредные стоки направляются на очистные сооружения и на биологическую очистку.

Сбросы после химической очистки (промывки) системы парообразования и моноэтаноламиновой очистки перекачиваются в накопительные ёмкости и далее на очистные сооружения.

Стоков, содержащих аммиак, из блоков синтеза не имеется. Аммиачная вода, образующаяся в период восстановления катализатора синтеза, а также опорожнения аппаратов от остаточного количества аммиака перед ремонтом направляются в дренажную ёмкость, размещённую на складе жидкого аммиака.

Твёрдые и жидкие отходы

Отработанные катализаторы процессов сероочистки, конверсии метана, конверсии диоксида углерода, метанирования и синтеза аммиака отправляются в отвал, на металлолом или на переработку.

Продувочные газы

Продувочные газы поступают в цех «Аргона», где они разделяются на фракции в зависимости от температуры. Разделение происходит на аммиачную воду; водород, который поступает обратно на компрессор сжатия газа; метан, который используется в качестве топлива и аргон, который является готовой продукцией.
Танковые газы

Танковые газы подаются на риформинг как топливо, а также их отправляют на сжигание в факелах.

и против угарного газа. Окись углерода образует с гемоглобином крови стойкие соединения, кровь теряет способность поглощать кислород воздуха, наступает кислородное голодание. Лёгкое отравление угарным газом сопровождается головной болью, шумом в ушах, мельканием и туманом в глазах, слабостью и сильным головокружением, рвотой. При остром отравлении наступает отдышка, потеря сознания, судороги, удушье. Систематическое отравление небольшими дозами угарного газа сопровождается быстрой утомляемостью, раздражительностью, головными болями. ПДК газа в воздухе рабочей зоны составляет 30 мг/м3. Окись углерода – горючий газ, в смеси с воздухом или кислородом образует взрывоопасные смеси.

Водород (Н2) – физиологически инертный газ без запаха и цвета. Может вызывать удушье вследствие снижения концентрации кислорода в воздухе. Легко воспламеняется, пламя бледно-голубого цвета. В смеси с воздухом и кислородом образует взрывоопасные смеси.

Аммиак (NH3) – сильно токсичное, огне- и взрывоопасное вещество. В нормальных условиях – газ, хорошо растворим в воде, имеет резкий характерный запах нашатырного спирта. При нарушении герметичности оборудования и трубопроводов высокого давления мгновенно образует облако большой концентрации. В зоне выделения аммиака у человека могут возникнуть спазмы органов дыхания: из-за сильного слезотечения и рези в глазах происходит потеря ориентации. ПДК аммиака 20 мг/м3.

Моноэтаноламин (МЭА) – и его растворы имеют запах аммиака, токсичны и огнеопасны, вызывают ожоги, опасно попадание их в глаза.

Фильтрующий противогаз марки СО (белая коробка) – можно применять для защиты от СО, когда концентрация его в воздухе не превышает 2% об, а концентрация кислорода не ниже 18% об. Действие противогаза основано на окислении окиси углерода сопкалитоми и на поглощении образующейся при этом двуокиси углерода активированным углем.

Шланговый изолирующий прибор применяют при недостатке кислорода в воздухе, любой концентрации в нём угарного газа, загазованности другими агрессивными газами и парами. Шланговый прибор используют при ремонтных и других работах в местах временной или постоянной загазованности. Свободный конец шланга длиной не более 20м должен находиться в зоне чистого воздуха. Должен присутствовать дежурный газоспасатель.

Изолирующий кислородный прибор можно применять при любых концентрациях токсичных газов и паров. Зона передвижения в этом приборе не ограничена, то есть работающий вдыхает кислород, поступающий из переносного баллона.

2.15 Усовершенствование технологического процесса и аппаратурного

оформления, внесённого в период прохождения технологической практики.



Основным аппаратом стадии синтеза аммиака является колонна синтеза. Поэтому все новые разработки связаны именно с её усовершенствованием. Целью этих нововведений является повышение содержания аммиака на выходе из колонны, возможное снижение давления и температуры в системе.

Можно выделить два основных направления, по которым возможно улучшить технико-экономические показатели работы колонны синтеза:

- изменение конструкции колонны синтеза (изменение хода газа с аксиального на радиальный, изменение числа полок катализатора и т.п.);

- разработка новых более активных и термоустойчивых катализаторов.

Идеальным же вариантом является совместное решение вышеописанных задач.

Анализ работы действующего производства аммиака на ОАО «Азот» выявил следующие недостатки стадии синтеза:

- относительно низкий выход аммиака (около 12,5-13%);

- высокое гидравлическое сопротивление в системе (около 18 кгс/см2) при допустимом 23 кгс/см2. Оно складывается из сопротивления колонны синтеза, выносного теплообменника и подогревателя воды. Наибольший удельный вес в этом сопротивлении имеет колонна синтеза.

Данные недостатки могут быть устранены изменением конструкции колонны синтеза или заменой действующего катализатора на более активный. Первый вариант, несомненно, лучше, но и соответственно дороже, второй же экономически выгоднее первого. Рассмотрим его подробнее.

Фирма “SUD-CHEMIE AG” (Германия), предложила катализатор марки “Amomax-10”, который имеет высокую активность при низких температурах и устойчивость к ядам, термостабилен в течение всего срока службы. Может поставляться как в окисленном, так и в предвосстановленном состоянии. Сравнительная характеристика показателей работы колонны синтеза до и после замены катализатора представлена в таблице 8.
Таблица 8

Сравнительная характеристика показателей работы колонны синтеза.



Параметры

работы


Катализатор СА-КЖ


Катализатор “Amomax-10”

1. Содержание аммиака на выходе,%

2.Производительность, т/ч.

3. Расход газа на входе, нм3/ч:

-циркуляционный газ - свежий газ

4. Давление в системе,атм

5.Гидравлическое сопротивление системы, кгс/см2.

6.Температура газа на выходе, оС:

1 слой

2 слой

3 слой

4 слой

7. Объём катализатора, м3


12,5-13,5

1360

600000

160000
250-260

18


465

468

476

468
43


15-16

1400

588000

162000
215-220

12


519

504

489

474
44



Как видно из данных таблицы 8.1., применение нового катализатора улучшает показатели работы колонны синтеза, увеличивает её производительность при минимальных изменениях и затратах. Снижение рабочего давления в системе приведёт к уменьшению энергозатрат на сжатие синтез-газа. Система будет работать стабильнее, т.к. гидравлическое сопротивление также уменьшится. Стоимость нового катализатора не превышает стоимости катализатора СА-КЖ. Таким образом, замена катализатора полностью оправдана.

А именно, в период прохождения практики, производилась реконструкция аппаратов воздушного охлаждения системы конденсации жидкого аммиака (п. 604).

Литература


      1. В. И. Атрощенко, В. И. Конвисар «Методы расчётов по технологии связвнного азота», Киев, 1978 г;

      2. С. Н. Ганз «Синтез аммиака», Киев, 1983 г;

      3. Л. Д. Кузнецов, Л. М. Дмитренко, Ю. А. Соколинский «Синтез аммиака», Москва, 1982 г;

      4. В. П. Семёнов «Производство аммиака», Москва, 1985 г;

      5. «Технологический регламент», Северодонецк, 1983 г;

      6. Н. М. Жаворонков, И. М. Кисиль «Справочник азотчика», 1986 г;

      7. В. Г. Макаров «Охрана труда в химическом производстве», 1986 г;

      8. Регламент с производства «цех 1-Б».