1. Исходные данные для расчета


Выбор и описание технологической схемы производства неконцентрированной азотной кислоты



Download 5,49 Mb.
bet4/6
Sana18.07.2022
Hajmi5,49 Mb.
#821441
TuriРеферат
1   2   3   4   5   6
Bog'liq
Kurs loyiha рамка (Lotincha)

5.Выбор и описание технологической схемы производства неконцентрированной азотной кислоты
В зависимости от условий проведения производственного процесса различают следующие типы азотнокислотных систем:
1. Системы, работающие при атмосферном давлении;
2. Системы, работающие при повышенном давлении (4-8ат);
3. Комбинированные системы, в которых окисление аммиака проводится при более низком давлении, а абсорбция окислов – при более высоком давлении.
Рассмотрим эти технологические схемы.
1. Системы, работающие при атмосферном давлении

Рис. 18. Схема установки для получения разбавленной азотной кислоты при атмосферном давлении:
1 – водяной скруббер; 2 – суконный фильтр; 3 – аммиачно-воздушный вентилятор;
4 – картонный фильтр; 5 – конвертор; 6 – паровой котел-утилизатор; 7 – скоростной холодильник; 8 – холодильник-конденсатор; 9 – вентилятор для нитрозных газов;
10 – абсорбционные башни; 11 – окислительная башня; 12 – башня для поглощения окислов азота щелочами; 13 – холодильник кислоты; 14, 15 – насосы.
Данные системы (рис.18) в настоящее время уже не эксплуатируются, вследствие громоздкости аппаратуры (большое количество башен кислой и щелочной абсорбции), малой производительности, а также накопления некоторого количества хлора, который в системах кислой и щелочной абсорбции оказывает сильное коррозионной действие на аппаратуру, которую постоянно приходиться заменять, а это за собой ведёт большие экономические затраты.


2.Комбинированные системы

Рис.19. Получение азотной кислоты комбинированным методом.


1 – скоростной холодильник; 2 – холодильник; 3 – двигатель турбокомпрессора; 4 – редуктор; 5 – турбокомпрессор нитрозных газов; 6 – турбина для орошения отходящих газов; 7 – окислитель; 8 – теплообменник; 9 – холодильник – конденсатор; 10 – абсорбционная колонна; 11 – кислотный клапан; 12 – сборник конденсата;
13, 14 – сборники азотной кислоты.
Основными достоинствами данной схемы являются:
1. Данные системы (рис.19) работают без потребления энергии со стороны, так как теплоты окисления аммиака и окисления окиси азота достаточно для получения энергии на сжатие воздуха и нитрозных газов до нужных давлений;
2. Компактность оборудования.
3. Производительность таких агрегатов составляет 1360 т/сутки.
Недостатки схемы:
Основным недостатком данной схемы является то, что при окислении аммиака под давлением 9ат степень конверсии на 2-3% меньше, чем при атмосферном давлении, а потери платинового катализатора в 2-3 раза больше. Таким образом, данный процесс выгоднее проводить под атмосферным давлением. Но для современных мощных цехов, вырабатывающих азотную кислоту, в этом случае потребуется большое количество крупногабаритных аппаратов и, следовательно, увеличение затрат на строительно-монтажные работы. Эти соображения вынуждают прибегать к повышению давления в процессе конверсии аммиака. В этом отношении давление порядка 2,5ат приемлемо, так как объём аппаратуры сокращается в 2,5 раза по сравнению с объёмом в системах, работающих при атмосферном давлении, при умеренных потерях аммиака и катализатора.

3. Системы, работающие под повышенным давлением


Достоинства схемы (рис. 20):
1. Агрегат компактен, все аппараты транспортабельны. Энергетический цикл агрегата автономен и при отключении химического производства остаётся в работе до отключения его со щита управления. Это позволяет при случайных отключениях химического процесса быстро вводить агрегат в работу. Управление агрегатом в рабочем режиме автоматизировано.
2. Фактическая себестоимость и энергоёмкость азотной кислоты, выработанная на агрегатах единого давления 0,716МПа, остаётся самыми низкими по сравнению с агрегатом АК-72 и агрегатом, работающим по комбинированной схеме.
3. Вместо котла – утилизатора за контактным аппаратом устанавливается высокотемпературный теплообменник для подогрева выхлопных газов перед турбиной до 1120К. При этом за счёт увеличения мощности газовой турбины выдача электроэнергии возросла на 274 по сравнению с агрегатом АК-72.
4. В схеме параллельно технологическим аппаратам установлена постоянно включенная камера сгорания, что позволяет сделать независимой работу машинного агрегата от технологической линии, а также обеспечить плавный переход от работы машины на холостом режиме к работе машины при включенном процессе технологии.
Недостатки схемы:
1. В агрегате протекает процесс при повышенных температурах, что делает очень большие нагрузки на палладиевый катализатор и он выходит из строя. По литературным данным удельные безвозвратные потери на 1т азотной кислоты составляют для процесса при атмосферном давлении 40-45мг, при 0,3-1,6МПа -100мг, при 0,7-0,9МПа – 130-180мг. То есть увеличиваются потери платины на установках, работающих под давлением за счёт более высоких температурах катализа по сравнению с температурой на установках, работающих при атмосферном давлении.
2. Требуется очень высокая степень очистки воздуха перед входом в ГТУ, так как производительность компрессора по воздуху может снизиться до 10 % и КПД до 6 %.
Мощность производства азотной кислоты по схеме, работающей под давлением 0,716МПа, определяется числом агрегатов. Мощность одного агрегата составляет 120 (100%-ной HNO3). Число агрегатов в схеме определяется потребностью в азотной кислоте цехов переработки.
В каждом агрегате осуществляются, подготовка аммиачно-воздушной смеси (очистка и сжатие воздуха, испарение жидкого аммиака, очистка газообразного аммиака и аммиачно-воздушной смеси); конверсия аммиака; утилизация тепла образования оксидов азота; охлаждение нитрозных газов, получение азотной кислоты; подогрев отходящих газов, очистка их от оксидов азота и рекуперация энергии газа в газовой турбине и котле-утилизаторе.
Кроме того, схема включает узлы приготовления питательной воды для питания котлов-утилизаторов; охлаждение конденсата или обессоленной воды для орошения абсорбционных колонн; редуцирования пара до необходимых параметров; хранения выработанной азотной кислоты и выдачи её потребителям.



Рис. 20. Схема производства азотной кислоты под давлением с приводом компрессора от газовой турбины:
1 – фильтр воздуха; 2 – турбокомпрессор первой ступени; 3 – промежуточный холодильник; 4 – турбокомпрессор второй ступени; 5 – газовая турбина; 6 – редуктор; 7 – мотор-генератор; 8 – подогреватель воздуха; 9 – смеситель аммиака с воздухом; 10 – подогреватель воздуха; 11 – поролитовый фильтр; 12 – конвертор;
13 – котел-утилизатор; 14 – сосуд для окисления нитрозных газов;
15 – холодильник – конденсатор; 16 – абсорбционная колонна; 17 – конвертор; 18 – котел-утилизатор.

Атмосферный воздух засасывается через фильтр 1 турбокомпрессором первой ступени 2 и сжимается до 0,2 – 0,35 МПа; вследствие сжатия воздух нагревается до 175°С. После охлаждения до 30 – 45°С в холодильнике 3 воздух поступает в турбокомпрессор второй ступени 4, где он сжимается до конечного давления 0,73 МПа и нагревается до 125 – 135°С. Дальнейший подогрев воздуха до 270°С происходит в подогревателе 8 за счет тепла горячих нитрозных газов, выходящих из конвертора; горячий воздух поступает далее в смеситель 9.


Аммиак под давлением 1,0 – 1,2 МПа нагревается до 150 °С в подогревателе 10 водяным паром и поступает в смеситель 9, где смешивается с воздухом. Полученная аммиачно-воздушная смесь, содержащая 10 – 12 % NН3, фильтруется в поролитовом фильтре 11 и поступает в конвертор 12, где на платино-родиевом катализаторе при температуре 890 – 900 °С аммиак окисляется до окиси азота. Тепло газов, выходящих из конвертора, используется в котле-утилизаторе 13 для получения пара, при этом газы охлаждаются до 260°С.
Далее газы проходят фильтр для улавливания платины, расположенный в верхней части пустого сосуда 14. В сосуде 14 происходит окисление NО до NО2 (степень окисления 80 %), в результате этого газовая смесь разогревается до 300 – 310°С и поступает в подогреватель воздуха 8, где охлаждается до 175°С. Дальнейшее использование тепла нитрозных газов становится невыгодным, поэтому они охлаждаются водой в холодильнике 16 до 50 – 55°С. Одновременно с охлаждением газа в холодильнике 16 происходит конденсация паров воды и образование азотной кислоты в результате взаимодействия воды с двуокисью азота. Концентрация образующейся кислоты не превышает 52% НNО3, выход составляет около 50% всей производительности установки.
Из холодильника 15 нитрозные газы поступают в абсорбционную колонну 16 с ситчатыми тарелками, где NО2 поглощается водой с образованием азотной кислоты (концентрация до 55%). На тарелках абсорбционной колонны 16 уложены змеевики (холодильные элементы), по которым циркулирует вода для отвода тепла, выделяющегося в процессе образования азотной кислоты.
Для очистки отходящих газов от окислов азота их подогревают до 370 - 420°С, добавляют к ним небольшое количество природного газа и направляют в конвертор (реактор) 17. Здесь в присутствии палладиевого катализатора протекают следующие реакции:
2СН4 + О2  2СО + 4Н2 + Q
2NО2 + 4Н2=N2 + 4Н2О + Q
2NО + 2Н2 = N2 + 2Н2О + Q
Так как эти реакции идут с выделением тепла, то температура газов повышается до 700 – 730°С. Эти газы поступают под давлением 0,5 – 0,6 МПа в турбину 5, которая приводит в движение турбокомпрессоры 2 и 4, сжимающие воздух. После этого газы при температуре около 400°С поступают в котел-утилизатор 19, в котором получают пар низкого давления [2].
Турбокомпрессоры первой и второй ступеней 2 и 4, а также газовая турбина 5 представляют собой единый агрегат; турбина первой ступени 2 и газовая турбина 5 находятся на общем валу и соединены редуктором 6 с турбиной второй ступени 4 и электромотором 7. Такой агрегат позволяет использовать основную часть энергии, затраченную на сжатие воздуха, и таким образом значительно снизить расход электроэнергии.

Download 5,49 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©www.hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish