Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Выбор и технико-экономическое обоснование принятой схемы производства

Агрегаты синтеза аммиака мощностью 1360 т/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 и СО₂, сжимают в четырехступенчатом центробежном компрессоре до давления 31,5 МПа и после охлаждения в воздушном холодильнике до 40 °С направляют в конденсационную колонну 9 агрегата синтеза аммиака. Барботируя через слой жидкого аммиака, она промывается от следов влаги и диоксида углерода и смешивается с циркуляционным газом в сепарационной части колонны. Смесь газов проходит через корзину с кольцами Рашига для отделения капель аммиака, поднимается по трубкам теплообменника, где, охлаждая газ в межтрубном-пространстве, нагревается до 35—45 °С и выходит из конденсационной колон­ны в выносной теплообменник 4. В межтрубном пространстве теплообменника газ нагревается до 140—190 °С (встречным газом, идущим по трубкам) и направляется в колонну синтеза 2.

Перед колонной синтеза газовая смесь, содержащая 3,3% (об.) NН₃, разделяется на несколько потоков. Основной поток газа идет в низ колонны синтеза, поднимается по кольцевому зазору между корпусом колонны и катализаторной коробкой и поступает в теплообменник, размещенный над катализаторной коробкой в корпусе меньшего диаметра. В межтрубном про­странстве теплообменника газ нагревается до 400—440 °С за счет теплообмена с газом, выходящим из катализаторной коробки, и поступает в катали-заторную зону, где происходит образование аммиака из азотоводородной смеси. Четыре линии служат для введения в колонну синтеза газа перед каждой полкой для регулирования температуры реакции. Шестую линию, соединенную с огневым подогревателем, используют в период пуска для разогрева системы..

Пройдя последовательно четыре слоя катализатора, газовая смесь, содержащая 14—16% (об.) аммиака при температуре 480—530 °С по центральной трубе поднимается вверх, проходит по трубкам теплообменника, где охлаждается до 335 °С и выходит из колонны синтеза. Далее газовая смесь проходит по трубкам подогревателя воды 3, охлаждается до 215 °С, нагрева питательную деаэрированную воду от 102 до 286 °С,
проходит по трубкам выносного теплообменника 4, охлаждаясь до 60—75 °С, и поступает в аппараты воздушного охлаждения 5.

Аммиак, сконденсировавшийся при охлаждении газовой смеси до 30— 40 °С, отделяется в сепараторе 6, проходит магнитный фильтр 8, где очищается от катализаторной пыли, дросселируется до 2 МПа и выдается в сборник 13.

Газовую смесь, содержащую 10—12% (об.) аммиака, направляют из сепаратора в циркуляционное колесо компрессора 7, где дожимают да 31,5 МПа, компенсируя потери давления в системе, и подают во вторичную конденсационную систему, состоящую из конденсационной колонны и испарителя жидкого аммиака 10. В конденсационную колонну 9 газ вводят сверху; он проходит межтрубное пространство теплообменника, охлаждаясь га­зом, идущим по трубкам, до 20—25 °С, и поступает в испаритель 10, где охлаждается до минус 5—0 °С аммиаком, кипящим в межтрубном пространстве испарителя при температуре минус 12 °С. Смесь охлажденного циркуляционного газа и сконденсировавшегося аммиака подают в сепарационную часть конденсационной колонны 9, где происходит отделение жидкого аммиака от газа. Циркуляционный газ смешивают с азотоводородной смесью, и цикл повторяется. Жидкий аммиак из конденсационной колонны 9 при температуре минус 5 — минус 2 °С дросселируется до 2 МПа и выдается в сборник 13.

Метан и аргон, содержащиеся в исходной газовой смеси, накапливаются в цикле синтеза и снижают эффективное давление азотоводородной смеси. Для поддержания на определенном уровне концентрации инертов (СН₄ и Аr) часть циркуляционного газа постоянно выводят из системы продувкой, которую проводят после первичной конденсации аммиака на выходе из сепаратора 6. Продувочные газы под давлением 29,5 МПа направляют в конденсационную колонну 11, где они проходят по межтрубному пространству теплообменника и поступают в трубки испарителя 12, в межтрубном пространстве которого кипит аммиак при минус 34 °С. Продувочные газы, охлажденные до минус 28 °С, возвращают в сенарационную часть конденсационной колонны для отделения жидкого аммиака. Они проходят по трубкам теплообменника, нагреваясь до 35—40 °С газом, идущим по межтрубному пространству. Затем продувочные газы направляют на использование. Содержание аммиака в продувочном газе после охлаждения снижается до 2% (об.). Жидкий аммиак из конденсационной колонны 12 дросселируется до 2 МПа и направляется в сборник 13.

В результате снижения давления в сборнике происходит выделение газов, растворенных в жидком аммиаке при давлении 31,5 и 29,5 МПа. Эти газы (Н₂, N₂, СН₄, Аr, СН₄) охлаждают в испарителе 18 до температуры минус 28 °С аммиаком, кипящим при минус 34 °С. Сконденсировавшийся аммиак отделяют в сепараторе 15, а газовую фазу, содержащую до 7% (об.) NН₃, смешивают с продувочными газами, из которых выделен аммиак, и направляют на установку выделения аргона и водорода или на сжигание в горелки трубчатой печи. Жидкий аммиак из сепаратора 15 направляют в сборник жидкого аммиака 13, из которого он поступает в переохладители 14 и 17 и расширители 16, 19 для охлаждения и выделения растворенных в нем газов. Из расширителя 19 жидкий аммиак, охлажденный до минус 33 °С, насосом 20 подают на склад в изотермическое хранилище.

В переохладителях охлаждение продукционного аммиака ведут жидким аммиаком, подаваемым насосом из изотермического хранилища. В расширителях 16 и 19 охлаждение происходит за счет испарения аммиака при снижении давления с 2,1 МПа до 0,28 МПа и затем до 0,1 МПа. Подогретый в переохладителях аммиак возвращают на склад в хранилище теплого аммиака. Газообразный аммиак из испарителей 10, 12, 18 и расширительных сосудов 16, 19 направляют на сжижение в холодильные установки. Питатель­ную воду (170 т/ч) под давлением до 11 МПа передают в систему получения пара высокого давления.

Схемы некоторых агрегатов на отечественном оборудовании несколько отличаются от представленной на рис. 1.1. В них охлаждение циркуляционного газа ведут в двух параллельно установленных испарителях. На заводах, где часть продукционного аммиака используют в газообразном виде, из одно­го испарителя газообразный аммиак идет к потребителю, из другого — в абсорбционную водоаммиачную холодильную установку. При получении всей продукции в жидком виде один испаритель можно соединять с аммиачной компрессионной холодильной установкой, другой с абсорбционной холодильной установкой. Жидкий аммиак из конденсационных колонн и сепараторов передают в сборники, работающие под давлением 4 МПа. Переохладители и расширители на этих заводах не устанавливают. Жидкий аммиак передают на склад непосредственно из сборников или захолаживают в компрессионной холодильной установке.

Синтез аммиака может осуществляться в колонне, конструкция которой отличается от изображенной на рис. 1.1. Для отвода тепла реакции в катализаторе размещают двойные теплообменные трубки, под слоем катализатора устанавливают предварительный теплообменник. Для разогрева системы в период пуска и восстановления катализатора используют электрический подогреватель, размещенный в центральной трубе катализаторной коробки колонны синтеза аммиака.

На рис. 1.1 показаны основные узлы автоматического регулирования в агрегате синтеза аммиака. Оптимальный температурный режим в колонне синтеза аммиака 2 автоматически поддерживают регулированием заслонками подачи холодного газа на каждую полку с катализатором. Автоматическая выдача жидкого аммиака из сепаратора 5 и конденсационной колонны 9 в сборник 13 осуществляется при помощи регуляторов уровня, связанных с регулирующими клапанами на линии выхода жидкого аммиака из этих аппаратов. Уровень жидкого аммиака в испарителях 10, 12, 18 автоматически поддерживают регуляторами уровня, связанными с регулирующими клапанами на линии подачи жидкого аммиака в эти аппараты. На выходе продувочных газов из конденсационной колонны 11 установлен регулятор, поддерживающий давление перед колонной синтеза 2 и соответственно регулирующий содержание инертных газов в цикле синтеза. Постоянное давление в сборнике жидкого аммиака 13 автоматически поддерживают регулятором, регулирующим отвод газов растворенных в аммиаке. Автоматическая выдача жидкого аммиака из сборника 13 в расширительный сосуд 16 осуществляется при помощи регуля­тора уровня Р₈, связанного с регулирующим клапаном на линии выхода из переохладителя 14. При максимальном значении уровня в сборнике 13 открывается отсечной клапан на выдаче жидкого аммиака в аварийное хранилище. Уровень жидкого аммиака в расширительном сосуде 19 поддерживают регулятором уровня, связанным с регулирующим клапаном на линии выдачи аммиака от насоса 20.