Получение неконцентрированной азотной кислоты под давлением 0,716 Мпа с разработкой реактора каталитической очистки

1600 мм

Высота колонны

4845 мм

Продувочная колонна К-202

Предназначена для отдувки окислов азота из продукционной кислоты.

Сепаратор центробежный Х-203

Предназначен для отделения брызг из хвостовых газов. Представляет собой цилиндрический аппарат.

Диаметр аппарата	820 мм
Высота аппарата	1300 мм

Материал аппарата - нержавеющая сталь, нержавеющая сталь без никеля.

Фильтр для улавливания платины Ф-202

Предназначен для улавливания платины из кислоты. Представляет собой цилиндрический аппарат.

Диаметр аппарата	600 мм
Высота аппарата	1470 мм
Фильтрующий элемент	УТВ-20

Материал аппарата - нержавеющая сталь, нержавеющая сталь без никеля, углеродистая сталь.

Подогреватель хвостовых газов Т-202

Предназначен для подогрева хвостовых газов от 30° С до 130° С. Представляет собой горизонтальный кожухотрубный теплообменник с двумя трубными досками и сепарирующим устройством в межтрубном пространстве.

Диаметр аппарата	1400 мм
Длина аппарата	6535 мм
Поверхность теплообмена	185 мІ

Материал аппарата - нержавеющая сталь, углеродистая сталь.

Камера сгорания реактора А-201

Предназначена для подогрева хвостовых газов от 140° С до 530° С. Камера горизонтальная, прямосточная, состоит из наружного и внутреннего (огневая часть) корпусов.

Диаметр наружного корпуса	920 мм
Длина камеры	8260 мм
Температура в зоне реакции	1800° С

Реактор каталитической очистки Р 202

Предназначен для восстановления окислов азота, содержащихся в хвостовых газах до элементарного азота. Представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с шаровыми днищами.

Диаметр корпуса	3800 мм
Высота аппарата	7000 мм
Объем аппарата	76 мІ

Материал аппарата - нержавеющая сталь, углеродистая сталь.

Фильтр листа Ф-202.

Предназначен для очистки газообразного азота от механических примесей. Представляет собой цилиндрический аппарат.

Диаметр аппарата	273 мм
Длина аппарата	1210 мм
Фильтрующий элемент	УТВ-20
Стеклоткань	ТСФ(Б) 70
Поверхность фильтрации	0,4 мІ

Фильтр природного газа Ф-403

Диаметр аппарата	263 м
Длина аппарата	1440 мм
Фильтрующий элемент	Материал Л-80
Поверхность фильтрации	0,45 мІ

Предназначен для очистки природного газа от механических примесей. Представляет собой цилиндрический аппарат.

Сборник-хранилище кубовых остатков Х-401

Предназначен для сбора продувок. Представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с коническим днищем.

Диаметр аппарата	1200 мм
Высота аппарата	2900 мм
Поверхность теплообмена	15 мІ

Материал аппарата - углеродистая сталь.

Аварийная емкость для аммиака Х-402

Предназначен для сбора и испарения жидкого аммиака. Представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат снабженный змеевиком.

Диаметр аппарата	1600 мм
Длина аппарата	4400 мм
объем	8 мІ

Материал - целеродистая сталь.

Дренажный бак Е-401

Предназначен для сбора дренажей. Представляет собой цилиндрический аппарат.

Диаметр	2200 мм
Высота	3180 мм
Объем	10 мІ

Материал аппарата - нержавеющая сталь.

Насос Н-401

Погружной насос. Предназначен для откачки кислоты на склад.

Производительность	20 мі/ч
Напор	31 м.ст.ж.
Глубина погружения	2670 мм

Фильтр кислоты Ф-401

Предназначен для очистки дренажной кислоты. Представляет собой цилиндрический аппарат.

Диаметр аппарата	500 мм
Высота аппарата	1470 мм
Фильтрующий элемент	стекловата

Маслосборник Е-405

Предназначен для сбора масла из сборника кубовых остатков. Объемом 7,5 мі.

Теплообменник газообразного аммиака Т-402

Предназначен для охлаждения газообразного аммиака. Представляет собой кожухотрубный теплообменник.

Диаметр	600 мм
Длина	3880 мм
Поверхность теплообменника	62 мІ

Теплообменник конденсата сокового пара Т-401

Предназначен для охлаждения конденсата сокового пара. Представляет собой кожухотрубный теплообменник.

Диаметр	426 мм
Высота	6760 мм
Поверхность теплообменника	68 мІ

Сборник конденсата сокового пара Е-403

Представляет собой бак.

Диаметр	2400 мм
Высота	2655 мм
Объем	10 мІ

Насос конденсата сокового пара Н-402

Многоступенчатый секционный насос. Предназначен для подачи конденсата сокового пара на орошение абсорбционных колонн.

Производительность	60 мі/ч
Напор	198 н.ст.ж.

Отходы производства, их уничтожение и утилизация.

Таблица 2.3. Ежегодные нормы. Образование отходов производства на тонну продукции кислоты

Наименование отхода, характеристика, аппарат или стадии образования	Направление использования, метод очистки или утилизации	По проекту	Научное обоснование	Нормы образования отходов 1986 г.
Газообразные отходы	3000 мі/ч
Газообразный аммиак с узлов подготовки аммиака Р=0,333МПа, Т=80° С	Используется в производстве аммиачной селитры	При пусках и остановках агрегатов
Газообразный аммиак из емкости остатков и отноночной колонны		0,66 мі/т		0,66 мі/т
Пар перегретый с котлов-утилизаторов Р=1,47 МПа, Т= 230-250° С	Используется на собственные нужды цеха, избыток сбрасывается в заводскую сеть	1,12 Гкал/т		1,1 Гкал/т
Жидкие отходы
Паровый конденсат с узлов подготовки аммиака, система обогрева котлов-утилизаторов, система отопления Р=0,2МПа, Т=30-80° С	Используется на собственные нужды цеха (питание котлов-утилизаторов, орошение абсорбционных колонн)	0,25 т/т		0,25 т/т
Отработанное турбинное масло с газотрубных установок ГТТ-ЭМ	Отправляется на регенерацию	0,05кт/т		0,05кт/т
Масло из жидкого аммиака	Отправляется на регенерацию или сжатие
Твердые отходы
Отработанный катализатор второй ступени очистки - носитель катализаторов серии АПК	Вывозится на свалку сухих отходов	0,12кг/т		0,12 кг/т
Отработанный катализатор КИ-2Т второй ступени окисления	Вывозится на свалку сухих отховов	0,0003 кг/т		0,0003 кг/т

3. Охрана труда и противопожарная защита

3.1 Мероприятия по электробезопасности

Электрооборудование должно соответствовать требованиям «Правил устройства электрооборудований» (ПУЭ), «Правил технической эксплуатации электрооборудования потребителей», «Правил техники безопасности при эксплуатации электрооборудования потребителей», инструкциям по монтажу электрооборудования взрыво - и пожароопасных установок, инструкциям по ремонту взрывозащищенного электрооборудования.

К монтажу и эксплуатации в пожаро - и взрывоопасных зонах (помещениях) допускается электрооборудование, которое за своими показателями (типами) и выполнением соответствует классу пожаро-взрывоопасных зон, а также характеристике окружающей среды.

Помещение машзала с газовыми турбинами по пожаро - и взрывоопасности относится к помещениям категории «Г», в взрыво - и пожароопасной средой. Отделение конверсии аммиака и каталитической очистки за пожароопасностью относятся к категории «Б» по ПУЭ «В - I - Г».

В взрывоопасных зонах всех классов, которые имеют электрооборудование напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, предусмотрено постоянное контролирование изоляции сети и целостность пробкового предохранителя, прибор контроля должен остальные электрозащитные приспособления. Для предупреждения поражения человека электрическим током при прикосновении к открытому электрическому оборудованию, по которому идет напряжение, эти участки ограничиваются, делаются недосягаемыми или изолируются, где возможно, используют оборудование малой мощности.

В сетях трехфазного тока с изолированной нейтралью применяется защитное заземление, сопротивление защитного оборудования (заземления) должен быть не больше 40 м (для оборудования с напряжением 1000 В). Сопротивление напряжения контролируют два раза в год.

Металлическое и неметаллическое электропроводное оборудование, трубопроводы, вентиляционные короба должны представлять собой на всем протяжении беспрерывную электрическую цепь, которая в пределах цеха должна присоединяться к контуру заземления, не менее, чем в двух местах. Заземляющие устройства для защиты от статического электричества присоединяют к заземлению электрооборудования. Осмотр и измерение электрических сопротивлений, заземляющих устройств для защиты от статического электричества должны проводится вместе с проверкой заземления электрооборудования цеха в соответствии с требованиями ПТЭ и ПТБ.

В сетях трехфазного тока с глухо-заземленной нейтралью применяют зануление.

3.2 Мероприятия по промсанитарии

Работники цеха по производству слабой азотной кислоты обязаны на протяжении рабочей смены находится в положенной по норме спецодежде, иметь при себе исправный противогаз с коробкой марки «М» и другие средства индивидуальной защиты (очки, рукавицы, беруши).

Должны знать места расположения шкафов с аварийными средствами защиты: аптечек, ванн самопомощи, спецфонтанчиков, уметь ими пользоваться.

В профилактических целях для предупреждения влияния вредных вещества на организм человека бесплатно получают молоко, 0,5 литра за отработанную смену.

Следить за чистотой и порядком на рабочем месте, бытовых помещениях, индивидуальных шкафчиках.

Следить за нормальной освещенностью рабочих мест. Требовать своевременной чистки окон, светильников, замены перегорелых ламп.

Во избежание простудных заболеваний не допускать в помещениях сквозняков, требовать от администрации своевременной замены битых стекол, ремонта дверей.

Следить за исправностью вентиляционных систем, умело использовать естественную вентиляцию.

При превышении ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны необходимо работать в противогазе, открыть окна, двери, оказывать помощь по ликвидации источника

Производственные помещения цеха должны быть закреплены за ответственными лицами с указанием их фамилий на дверях помещений.

Места складирования горюче-смазочных материалов должны быть укомплектованы средствами противопожарной защиты.

Места постоянного проведения сварочных работ должны быть обеспечены противопожарным инвентарем и инструкцией по проведению огневых работ.

За противопожарное состояние постоянного места проведения огневых работ должен быть назначен ответственный из числа ИТР цеха.

При проведении ремонтных работ с применением огня, проведения электрогазосварочных работ разрешается проводить при условии отбора анализа на присутствие горючих веществ перед началом работ и через каждые 2 часа.

При проведении сварочных работ на оборудовании, коллекторах газообразного аммиака, природного газа, жидкого аммиака производится отключение, подготовка и продувка оборудования.

Аппараты, машины, емкости, трубопроводы и другое оборудование, на которых будут проводится огневые работы, должны быть остановлены, обесточены, освобождены от взрывоопасных, взрыво-пожароопасных и токсичных продуктов, отключены заглушками от действующих коммуникаций (о чем должна быть сделана запись в журнале) и подготовлены к огневым безопасность работы, является строгое соблюдение норм технологического режима, производственных инструкций и инструкций по технике безопасности.

К самостоятельной работе в цехе допускаются лица, прошедшие соответствующее обучение, проверку знаний и имеющие допуск к самостоятельной работе.

Робота цеха разрешается только при полной герметичности оборудования и коммуникаций, на исправных аппаратах и машинах, оснащенных необходимыми защитными устройствами, контрольно-измерительными приборами, исправной арматурой и предохранительными устройствами при включенных блокировках.

При аварийных отключениях технологических параметров от нормального происходит автоматическая остановка агрегата производства кислоты в целом, включая ГТТ-3М, или остановка технологической части агрегата при сохранении в рабочем режиме агрегата ГТТ-3М.

При аварийных отключениях технологической части агрегата арматура приходит в состояние безопасности, обеспечивающее предотвращение развития аварийных ситуаций.

На трубопроводах, подводящих аммиак в смеситель, природный газ в реактор каталитической очистки, в камеру сгорания агрегата ГТТ-3М и реактор, установлены отсекающие клапана.

Предусмотрено заземление трубопроводов и аппаратов, соприкасающихся с жидким и газообразным аммиаком, азотно-водородной смесью, природным газом. Предусмотрено так же заземление всего электрооборудования и щитов контроля КИПиА.

3.3 Охрана окружающей среды

Производство азотной кислоты связано с неминуемыми потерями в небольшом количестве исходного сырья (газообразного и жидкого аммиака, природного газа, водорода), готовой продукции - азотной кислоты, а также выхлопных газов.

При подготовке оборудования, коммуникаций к ремонту или замене производится продувка или пропарка.

При работе с жидким аммиаком, производится сброс остатков в аварийную емкость, откуда путем испарения газообразный аммиак подается в заводскую сеть, а оставшийся масляный конденсат отводится в емкость и сдается на регенерацию масел.

На установках ГТТ-3 возможны пропуски масла и его испарения, для уменьшения выбросов, масло собирают в бак грязного масла и перекачивают на регенерацию масел.

Обслуживающий персонал следит за оборудованием и коммуникациями, не допуская выбросов вредных веществ в атмосферу (подтяжка сальников), следят за нормальным технологическим режимом, производят аналитический контроль колодцев, выбросов выхлопных газов.

Во время работы агрегатов возможна разгерметизация кислотных коммуникаций. Во избежание этого проводятся текущие ремонты, где проверяют качество сварных швов, толщину металла.

В случае пролива азотной кислоты, ее нейтрализуют содой и смывают в ка

3.4 Гражданская оборона

Производственные помещения могут оказаться в зоне аварий, катастроф, стихийных бедствий, а так же при поражении современным оружием.

К возможным стихийным бедствиям относятся:

- землетрясениям, которые возникают из-за подземных толчков и колебаний земной поверхности в следствии титанических процессов. При землетрясении возникает энергия большой разрушительной силы, которая в виде сейсмических волн, влияние которых на здания, трубопроводы производят к их повреждениям или разрешениям. Возможны отравления, ранения и смерть людей, которые оказались в районе землетрясения.

- пожары могут возникать в следствии самовозгорания некоторых веществ (масла, водорода, азото-водорода), аварий, при нарушении нормального технологического режима, нарушений техники безопасности, охраны труда. Пожары уничтожают помещения, оборудование и другие материальные ценности. При невозможности эвакуировать людей из зоны пожара, от ожогов и отравлений продуктами горения, погибают люди.

- бури, ураганы - направленные воздушные массы с большой скоростью, которые возникают в зоне циклонов и на периферии больших антициклонов. От действия ветра разрушаются помещения, линии электропередач и связи. Люди получают травмы от битого стекла, обломков, твердых предметов, которые летят с большой скоростью.

В результате значительных аварий на предприятиях и инженерных коммуникациях города, возможны взрывы, пожары, химическое заражение, и как результат, возможны человеческие жертвы, разрушение помещений, выход со строя линий электропередач. В такую зону попадает и территория производства слабой азотной кислоты.

В зависимости от характера и причин стихийных бедствий, производственных аварий, нанесенный ущерб зависит не только от их масштабов, а и от своевременного проведения спасательных, аварийных работ, профилактических мер.

Организационные меры - организация штаба гражданской обороны, обучение и инструктаж по гражданской обороне, разработка плана действий при чрезвычайных ситуациях, распределение обязанностей и организация подразделений гражданской обороны, обеспечение коллективными и индивидуальными средствами защиты.

В цехе по производству слабой азотной кислоты приняты меры пожарной безопасности. Цех обеспечен пожарными извещателями, первичными средствами пожаротушения, огнетушителями (ОУ-5, ОП-5).

Укомплектованы ящики для аварийного пользования (ПШ-1, ПШ-2, КИП, КИП-4, инструмент, изолирующими костюмами).

Разработана и утверждена документация: «План локализации аварийных ситуаций» (ПЛАС). Он состоит из:

4. Экономика, организация и планирование производства

4.1 Режим работы и график сменности

Режим работы проектируемого цеха беспрерывный и имеет вредные условия труда, работы обслуживающего персонала организуем круглосуточно в три смены, по четырех бригадному графику с прямым чередованием смен. Продолжительность рабочего дня одной бригады 8 часов. азотный кислота газ воздух

По этому графику сменооборот составляет 20 дней, из них 16 рабочих и 4 выходных.

Календарный фонд - минимально возможный фонд времени работы оборудования за год:

Fк=24 · 365 = 8760 ч/год

где 24 - часов в сутках;

365 - количество дней в году.

Действительный (номинальный) фонд для беспрерывного режима работы равен времени работы оборудования за год Fg = Fk.

Эффективный фонд времени работы оборудования:

Fаф. = Fg - Tрем. - Tо;

где Tрем - общая продолжительность остановок оборудования во всех случаях ремонта и имеют выходных:

4.2 Штатное расписание рабочих цеха

Таблица 3.2. Штатное расписание рабочих

Профессия	Разряд	Кол. человек	Оплата
1	2	3	4
Основные рабочие: 1.Аппараточник абсорбции 2.Аппараточник абсорбции 3.Слесарь КИП и А 4.Электромонтер 5.Старший аппаратчик 6.Машинист компрессора 7.Аппаратчик теплоутилизации 8.Аппаратчик подготовки сырья	6 5 6 6 6 6 3 4	8 4 1 1 12 12 12 4	ВП ВП ВП ВП ВП ВП ВП ВП
Итого:		54
Подмена 1.Слесарь КИПиА 2.Электромонтер 3.Старший аппаратчик 4.Машинист компрессора 5.Аппаратчик абсорбции 6. Аппаратчик абсорбции 7.Аппаратчик теплоутилизатора 8.Апаратчик подготовки сырья Итого:	6 6 6 6 6 5 3 4	1 1 4 3 2 1 3 1 16	ВП ВП ВП ВП ВП ВП ВП ВП
Итого:		70

Таблица 3.3. Штатное расписание руководителей и специалистов

Руководители	Количество, штат	Месячный оклад
1	2	3
1. Начальник цеха 2. Заместитель начальника цеха 3. Заместитель начальника цеха 4. Механик 5. Энергетик 6. Мастер по ремонту технологического оборудования 7. Старший мастер по ремонту технологического оборудования 8. Старший мастер по ремонту технологического оборудования 9. Начальник отделения 10. Старший мастер смены 11. Экономист 12 Инженер-технолог	1 1 1 1 1 2 1 2 2 5 1 1	1100,0 716,00 457,00 469,00 448,00 756,00 436,00 832,00 856,00 2705,00 349,00 337,00
Итого:	19	9461,00
Подмена 1. Старший мастер смены	1	412,00
Итого:	20	9873,00
Участок КИПиА 1.Мастер по ремонту приборов	1	372,00
Итого:	21	10245,00
Участок электрооборудования 1.Мастер по ремонту оборудования	1	372,00
Итого:	22	10617,00
Участок катализаторов 1. Мастер по ремонту	1	370,00
Итого:	23	10987,00

4.3 Калькуляция затрат на единицу продукции

Таблица 3.5. Калькуляция на год, продукт - слабая азотная кислота

		Затраты на	единицу	продукции
Наименование статьи затрат	Единица измерения	Количество	Цена	Гривны
1	2	3	4	5
Полуфабрикаты
Аммиак сводный	mн	0,31800	497,08	158,07
Воздух сжатый	m мі	0,01374	47,25	0,65
Итого:				158,72
Возвратные отходы
Пар (отходы)	ГКАЛ	111371	47,85	53,29
Итого:				53,29
Вспомогательные материалы
Платина (безв.пот.) Катализатор (АВК-10 М) Катализатор (ВМК-2)	грамм кг кг	0,13000 0,06000 0,00600	73,05 9,60 0,01	9,50 0,58 0,00
Итого:				10,07
Итого за выч.отходов:				115,50
Энергозатраты
Природный газ Транспор.газа собст. Вода умягченная Электроэнергия	m мі m мі m мі m квт	0,12860 0,12860 0,00240 0,02500	276,75 43,75 2403,90 141,64	35,53 5,63 5,77 3,54

4.4 Расчет вспомогательного оборудования проектируемого производства

Камера сгорания реактора

Камера сгорания реактора предназначена для подготовки выхлопных газов к каталитической очистке от оксидов азота - подогрева из до температуры 500° С. Она состоит из горелочного устройства (основная и дежурная горелки, воспламенитель), лопаток (или регистра) для закручивания потока воздуха, поступающего на горение, жаровой трубы, соплового устройства, экрана и корпуса камеры. Природный газ под давлением подается в горелки. Воздух на горении, через штуцер поступает в горелочное устройство, где, проходя через завихряющие лопатки, закручивает факел пламени, что обеспечивает лучшее перемешивание горючего газа с воздухом и, и следовательно, более полное его сгорание. Выхлопные газы подают внутрь корпуса камеры. Жаровая труба внутри которой происходит сгорание природного газа (температура факела около 1800° С), охлаждается выхлопными газами, которые омывают ее наружную поверхность. Для снижения температуры корпуса камеры между ним и жаровой трубой размещен экран. Пройдя это пространство, выхлопные газы через сопла и специальные отверстия смешиваются с дымовыми газами.

Сопла входят в жаровую трубу на разную глубину, система сопел различной длины с различными отверстиями обеспечивает равномерное перемешивание выхлопных и дымовых газов. Для наблюдения за факелом пламени в корпусе пламени предусмотрены штуцера для фотореле и подачи природного газа к воспламенителю, к запальной дежурной горелкам. Габариты камеры сгорания 1000?1144?3207 мм. Внутренний диаметр жаровой трубы 600 мм, с футеровкой 700 мм, толщина стенки 3 мм, внутренний диаметр огневой части 506 мм, диаметр камеры смешения дымовых и выхлопных газов 714 мм, в ней установлено 20 сопел (10 сопел 55?80?150 мм и 10 сопел 35?60?150 мм) и размещено 58 отверстий ф 24 мм для выхода газовой смеси.

По выполненному материальному расчету камеры сгорания в нее поступает:

- выхлопных газов	50378,96 м3/ч
- природного газа	1000?684=684,00 м3/ч
- воздуха	10,518?684=7194,31 м3/ч

Объем продуктов питания составляет

50378,96+11,561?684=58286,68 м3/ч

При давлении на выходе из камеры сгорания 0,57МПа и температуре факела Т=1800+273=2073К, фактически объем газовой смеси

Скорость газов на выходе из жаровой трубы

где 0,6 - диаметр жаровой трубы, м.

Объем продуктов горения при Т=273+500=773К

Скорость продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания

где 0,714 - внутренний диаметр корпуса камеры смешения, м.

Рассчитанные значения скоростей находятся в пределах норм оптимального технологического режима, следовательно, на заданную производительность достаточно одной камеры сгорания.

Подогреватель хвостовых газов

Подогреватель предназначен для подогревания выхлопных газов абсорбционной колонны от 30-40° С до 110-150° С перед подачей их в камеру узла каталитической очистки. Нагревание выхлопных газов осуществляется за счет теплоты нитрозных газов после окислителя и подогревателя воздуха, температура нитрозных газов при этом снижается от 170-175° С до 140-150° С.

Подогреватель представляет собой газообразный кожухотрубный теплообменник, выполненный из титана. Площадь поверхности теплообменника 234м2, нитрозный газ подают в трубное пространство, выхлопные газы - в межтрубное. Диаметр трубок 25?2 мм, диаметр корпуса1400 мм, длина трубного пучка 30 м. Движение газов - противоток.

Площадь поверхности теплообмена находят по формуле



где F - площадь поверхности теплообмена, м2;

Ф - тепловая нагрузка аппарата, Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вм/(м2?к);

Дtф - средний температурный напор, ° С.

Тепловой поток выхлопных газов на входе в камеру сгорания рассчитан в ее тепловом балансе и равен температуре 130° С - 2410589 Вт.

Для упрощения расчета принимаем мольные теплоемкости компонентов выхлопных газов равными стандартным теплоемкостям при Т=25+273=298К по данным [4, с75]. Тогда теплопоток выхлопных газов на входе в подогреватель при температуру 40° С составит:

Тепловая нагрузка подогревателя

Ф = 2410589-729166=1681425 Вт

Температурные условия теплообмена

Коэффициент теплопередачи принимаем по паспортным данным - К=150 Вт/(м2к). Тогда

Следовательно, на заданную производительность устанавливаем один подогреватель.

Таблица 2.1. Перечень основного и вспомогательного оборудования технологической схемы (технологического узла)

Буквенно-цифровое обозначение аппарата (устройства)	Наименование оборудования (устройства)	Назначение и краткая характеристика	Материал	Кол.
АТ 1	Подогреватель воздуха	Подогрев воздуха осуществляется нитрозными газами, поступающими из окислителя. Диаметр-1200 мм, высота-4000 мм.	Нержавеющая сталь	1
АТ 2	Подогреватель аммиака	Подогреватель газообразного аммиака. Среда - пар, водяной конденсат. Диаметр - 600 мм, высота - 3860 мм, поверхность - 73 м3	Нержавеющая сталь	1
АТ 3	Подогреватель хвостовых газов	Охлаждение нитрозных газов и подогрева хвостовых газов. Нитрозный газ движется по трубкам, а хвостовой по межтрубному пространству. Диаметр - 1400 мм, длина - 6535 мм, поверхность - 175 м2	Нержавеющая сталь, углеродистая сталь	1
АТ 4	Экономайзер	Для подогрева воды химически очищенной, которая затем поступает в котел-утилизатор, и выделение из нее кислорода		1
АТ 5	Холодильник воздуха	Для промежуточного охлаждения воздуха после первой ступени сжатия		1
АР 1	Колонна абсорбционная	Абсорбция оксидов азота из нитрозных газов конденсатом водяного пара с образованием 50-60% азотной кислоты. Диаметр - 3200 мм, высота - 46400 мм, объем - 345 м3, поверхность - 713 м2	сталь	1
АР 2	Колонна продувочная	Отдувка оксидов азота, растворенных в продукционной кислоте. Длина - 1600 мм, высота - 4145 мм	Разный	1
ГТ 1	Газотурбинный агрегат	Для снабжения агрегата воздухом и рекуперации энергии хвостовых газов. Сжатие осуществляется в две ступени с промежуточным охлаждением. Производительность установки по воздуху передаваемого на технологию при 20° С и давлении 760 мм рт.ст. на всасе 78000 м3/ч	разный	1
Е 1	Сборник продукционной кислоты	Для сбора продукционной кислоты.		1
ИП 1	Испаритель жидкого аммака	Испарение жидкого аммиака. Поверхность испарения 67м2. Давление в трубном пространстве 16 кгс/см, температура 275 ° С (среда: пар, водяной конденсат). Диаметр - 1200 мм, длина - 5365 мм	Углеродистая сталь	1
КУ 1	Котел-утилизатор	Получение тепла за счет утилизации тепла отходящих хвостовых газов. Паропроизводительность до 7,5 т/ч. Параметры пара: давление до 15 км/см2 (избыточное), температура - 230-275 ° С. Параметры газа: tм=910° С, tк= 230-275° С. Давление избыточное до 8 кгс/см2, температура питательной воды 104-150° С. поверхность испарительной части 335 м2, пароперегревателя 5,7 м2	Углеродистая сталь	1
КУ 2	Котел-утилизатор	Получение тепла за счет утилизации тепла отходящих хвостовых газов. Паропроизводительность до 15 кгс/см2, температура 230-250°С. Параметры по газу: tм2 405° С, tк 130-185° С. Диаметр 2800/3000 мм, высота 6500 мм, длина 17635 мм. Паропроизводительность до 7,5 т/ч	Углеродистая сталь	1
КС 1	Камера сгорания реактора	Подогрев хвостовых газов перед реактором каталитической очистки. Среда: хвостовые пара, воздух, природный газ, топочные газы. Диаметр - 920 мм, длина - 3260 мм.	Нержавеющая сталь, жаропрочная сталь, углеродистая сталь	1
РТ 1	Контактный аппарат	Окисление аммиака кислородом воздуха на платиновом катализаторе. Охлаждение нитрозных газов и нагрев хвостовых газов. Диаметр - 2200 мм, высота - 8110 мм	Нержавеющая сталь, жаропрочная сталь, никель, нижняя часть дутована, огнеупорный кирпич	1
РТ 2	Смеситель	Окисление нитрозных газов. Диаметр - 3200 мм, высота - 12620 мм	Углеродистая сталь	1
РТ 3	Реактор каталитической очистки	Восстановление оксидов азота до элементарного азота на двухступенчатом катализаторе. Первая ступень	Нержавеющая сталь, нержавею	1

Исходные данные

1. Производительность цеха, т/год	120860
2. Годовой фонт рабочего времени, ч	7920
3. Степень окисления аммиака	0,96
4. Степень переработки оксидов азота в кислоту (абсорбция)	0,992
5. Объемная доля аммиака в аммиачно-воздушной смеси, %	10,7
6. Концентрация продукционной кислоты, масс. дол. (%)	56,0
7. Потери кислоты на складе, масс.дол. (%)1,3
8. Содержание кислорода в выхлопных газах, объемные доли (%)	3,1

4.5 Материальный расчет производства неконцентрированной азотной кислоты под давлением 0,716 МПа

Материальный расчет стадии окисления аммиака.

Определяем часовую производительность агрегата:

Суммарная реакция образования азотной кислоты из аммиака без учета побочных реакций:

NH3+O2=HNO3+H2O

Практический расход аммиака на данную производительность составляет:

или

где 17 и 63 - мольные массы аммиака и азотной кислоты, соответственно, кг/кмоль.

22,4 - объем, занимаемый 1 молем газа при н.у., м3.

Содержание аммиака в аммиачно-воздушной смеси 10,7 объемных долей (%) (по заданию), следовательно, общий объем смеси составит:

Содержание воздуха в аммиачно-воздушной смеси:

53939,53-5771,53=48168,00 м3/ч

Содержание водяных паров в воздухе определяем с учетом среднегодовой температуры и влажности атмосферного воздуха для г. Днепропетровска t=10° С, ц = 74% [3, с.220].Парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре 10° С составляет 1226,25 Па [3, с.226], а с учетом влажности:

1226,25?0,74=907,43 Па

Содержание водяных паров в аммиачно-воздушной смеси:

где 101325 - атмосферное давление при н.у., Па

Расход сухого воздуха в аммиачно-воздушной смеси:

48168,00-435,27=47732,73 м3/ч

В контактном аппарате протекают следующие реакции:

4NH3+5O2=4NO+6H2O

4NH3+3O2=2N2+6H2O

По целевой реакции (3.2) окисляется по производственным данным 96 % аммиака, что составляет:

5771,53?0,96 = 5540,67 м3/ч

Расходуется О2:

Образуется NO: 5540,67 м3/ч

По реакции (3.3) окисляется 4% аммиака, что означает:

5771,53?0,04=230,86 м3/ч

Расходуется О2:

Образуется

Н2О: .

Расчет состава газа на выходе из контактного аппарата сведем в таблицу (1).

Таблица 1.

Состав	м3/ч
NO	5540,67
O2	10023,87-6925,84-173,15=2924,88
N2	37708,86+115,43=37824,29
H2O	435,27+841,01+346,29=9092,57
Всего	55382,41

Таблица 2. Материальный баланс стадии окисления аммиака

	Приход			Расход
Состав	м3/ч	кг/ч	Состав	м3/ч	кг/ч
Аммиак	5771,53	4380,18	NO	5540,67	7420,54
Воздух:			O2	2924,88	4178,40
О2	10023,87	14319,81	N2	37824,29	47280,36
N2	37708,86	47136,07	H2O	9092,57	7306,53
H2O	435,27	439,77
Итого	48168,00	61805,65
Всего	53939,53	66185,83	Всего	55382,41	66185,83

Упрощенный материальный расчет стадии получения азотной кислоты.

Получение азотной кислоты из оксида азота (II) описывается уравнением:

2 NO+H2O + 1,5 O2 = 2HNO3

С учетом степени превращения в кислоту перерабатывается NO:

5540,67 ?0,992 =5496,34 м3/ч.

Потери NO с выхлопными газами:

5540,67-5496,34 =44,33 м3/ч

При этом расходуется О2 (с учетом окисления NO, повторно выделившегося при абсорбции):

м3/ч

Расходуется воды на образование моногидрата:

м3/ч

По практическим данным в выхлопных газах содержится 25% объемных долей (%) - NO2 и 75 объемных долей (%) NO, следовательно:

м3/ч

NO окисляется до NO2 по уравнению:

2 NO+О2 = 2 NO2

При этом расходуется О2:

м3/ч

Образуется NO2 11,03 м3/ч

Следовательно, для переработки NO в азотную кислоту по уравнениям реакции 4 и 5 необходимо кислорода:

4122,26+5,54 = 4127,80 м3/ч

После контактного аппарата в газе содержится 2924,88 м3/ч кислорода (см. таблицу 2). Следовательно, необходимо ввести:

4127,80-2924,88 = 1202,92 м3/ч

С этим количеством кислорода поступает азота:

м3/ч

Для интенсификации процесса образования азотной кислоты необходим избыток кислорода. По техническим соображениям избыток кислорода на должен превышать 3,1% (об.). По заданию избыток кислорода составляет 3,1 % (об.). С этим количеством кислорода вводится азота:

Принимаем давление газов на выходе из абсорбционной колонны 0,675 МПа и определяем содержимое водяных паров в них при температуре абсорбции 40° С:

где 7377,12 - давление насыщенного водяного пара при температуре 40 ° С, Па [3, с.226].

Объемный расход хвостовых газов равен сумме объемных расходов: азота в нитрозном газе после контактного аппарата, азота в составе вводимого воздуха и потерь оксидов азота, влаги, кислорода и азота.

Пусть Х - объемный расход хвостовых газов, тогда:

Х = 37824,29+4525,27+44,33+0,0109?Х7+0,031?Х+0,1166?Х

0,8415?Х=42393,89

Х=50378,95 м3/ч

С учетом избытка кислорода в систему необходимо ввести дополнительно кислорода:

1202,92+0,031?50378,95=2764,67 м3/ч

С этим количеством кислорода поступит азота:

4525,27+0,1166?50378,95=10399,46 м3/ч

Объем добавочного воздуха составит:

2764,67+10399,46=13164,13 м3/ч

Содержание водяных паров в добавочном воздухе исходя из атмосферных условий составит:

м3/ч

где 907,43 - парциальное давление водяных паров в атмосферном воздухе, Па

Расчет состава выхлопных газов сведем в таблицу 3.

Таблица 3.

Состав	м3/ч
NO	44,33-11,08=33,25
NO2	11,08
O2	0,0310?50378,95=1561,75
N2	37824,29+4525,27+0,1166?50378,95=48223,75
H2O	0,0109?50378,95=549,13
Всего	50378,96

По уравнению реакции (3.4) образуется моногидрата:

кг/ч

Следовательно, заданная производительность обеспечивается. Потери на стадии складирования составляют:

15458,46-15260,10=198,36 кг/ч

что составляет ?1,3 % и соответствует заданию.

На разбавление полученного моногидрата до концентрации 56 масс.дол. (%) требуется воды:

кг/ч

Всего влаги в системе:

9092,57+118,96-549,13-2748,17=5914,23м3/ч или 4752,51 кг/ч

Необходимо ввести конденсата:

12145,93-4752,51=7393,42 кг/ч

Таблица 4 Сводный материальный баланс стадии получения азотной кислоты

	Приход			Расход
Состав	м3/ч	кг/ч	Состав	м3/ч	кг/ч	% (об.)
Нитрозный газ		Выхлопной газ
NO	5540,67	7420,54	NO	33,25	44,53	0,07
O2	2924,88	4178,40	NO2	11,08	22,75	0,02
N2	37824,29	47280,36	O2	1561,75	2231,07	3,10
H2O	9092,57	7306,53	N2	48223,75	60279,69	95,72
Итого	55382,41	66185,83	H2O	549,15	441,27	1,09
Добавочный газ		Итого	50378,96	63019,31	100
O2	2764,67	3949,53	Продукционная кислота
N2	10399,46	12999,33	HNO3		15458,46
H2O	118,96	95,59	H2O		12145,93
Итого	13283,09	17044,45	Итого		27604,39
Конденсата		7393,42
Всего		90623,70	Всего		90623,70

4.6 Материальный расчет стадии каталитической очистки

Материальный расчёт камеры сгорания реактора

каталитической чистки.

В камере сгорания происходит сжигание газа кислородом воздуха. Согласно ГОСТ 5542-78 состав природного газа следующий:

СН4 - 92,1 объемных долей (%)

С2Н6 - 3,9 объемных долей (%)

С3Н8 - 1,0 объемных долей (%)

С4Н10 - 0,5 объемных долей (%)

С5Н12 - 0,3 объемных долей (%)

N2 - 0,4 объемных долей (%)

СО2 - 1,8 объемных долей (%)

По принятому составу газа в камере сгорания притекают реакции:

СН4+2О2=С02+2Н20 (3.6)

С2Н6+3,5О2=2С02+ЗН2О (3.7)

СзН8+5О2=ЗСО2+4Н2О (3.8)

С4Н10 + 6,5 О2 = 4 СО2 + 5 Н2О (3.9)

С3Н10 + 8 О2 = 5 СО2 + 6 Н2О (3.10)

Для более полного сжигания компонентов природного газа принимаем избыток кислорода 5% и с учётом состава определяем расход кислорода на сжигание 1 м3 природного газа.

м3

При содержании кислорода в воздухе 21 об. дол. (%) расход сухого воздуха на сжигание составит:

м3

В нём содержание азота:

10,424-2,189=8,235 м3

Расход паров воды с воздухом составит:

м3

Состав дымовых газов на 1 м3 сжигаемого природного газа:

=м3

С учётом содержания СО2 в природном газе:

 м3

Н2О м3

С учётом влаги воздуха:

2,042+0,094=2,136 м3

N2= м3

Не прореагировало: О2:

м 3

где 1,05 - коэффициент избытка кислорода.

Таблица 3.5 Материальный баланс камеры сгорания реактора на 1 м3 природного газа.

Приход	Расход
Состав	м3	кг	% (об.)	Состав	м3	кг	% (об.)
Природный газ		Дымовые газы
СН4	0,921 о,@-ц	0,66 <?/^	92,10 92./й>	СО2	1,082	2,13	9,36
С2Нб	0,039 ^,<-^У	0,05 й,г>5~	3,90 Ъ.<Эо	Н2О	2,136	1,72	18,48
СзН8	0,010 0-,€> 1 0	0,02 й^>^	1,00	N2	8,239	10,30	71,26
С4Н10	0,005	0,01	0,5	О2	0,104	0,15	0,90
С5Н12	0,003	0,01	0,30
N2	0,004	0,01	0,30
СО2	0,018	0,04	1,80
Всего	1,000 ^,000	0,80 <5/г>0	100
Воздух
N2	8,235	10,29	78,30
О2	2,189	3,13	20,81
Н2О	0,094	0,08	0,89
Всего	10,518	13,50	100
Итого	11,518	14,30		Итого

Подобные документы

• Производство азотной кислоты под повышенным давлением

  Теоретические основы каталитического окисления аммиака. Получение неконцентрированной азотной кислоты под давлением 0,73МПа. Конструкция основного аппарата и вспомогательного оборудования. Автоматизация технологического процесса. Анализ готовой продукции.
  
  дипломная работа [244,8 K], добавлен 03.11.2013
  

• Производство азотной кислоты

  Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Сырье для производства азотной кислоты. Характеристика целевого продукта. Процесс производства слабой (разбавленной) и концентрированной азотной кислоты. Действие на организм и ее применение.
  
  презентация [1,6 M], добавлен 05.12.2013
  

• Производство концентрированной азотной кислоты

  Сущность промышленного получения азотной кислоты методом окисления аммиака кислородом воздуха. Обоснование принятой схемы производства. Оценка выпускаемой продукции, исходного сырья, вспомогательных материалов. Расчеты материальных балансов процессов.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.08.2012
  

• Синтез и анализ ХТС в производстве азотной кислоты

  Азотная кислота как важнейший продукт химической промышленности. Производство концентрированной и неконцентрированной азотных кислот. Концентрирование нитратом магния. Прямой синтез азотной кислоты из окислов азота. Катализаторы окисления аммиака.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 29.03.2009
  

• Производство азотной кислоты

  В настоящее время в промышленных масштабах азотная кислота производится исключительно из аммиака. Физико-химические основы синтеза азотной кислоты из аммиака. Общая схема азотнокислотного производства. Производство разбавленной азотной кислоты.
  
  контрольная работа [465,6 K], добавлен 30.03.2008
  

• Производство азотной кислоты

  История развития промышленного производства азотной кислоты, особенности ее получения и сферы применения. Методика проведения расчета производительности, тепловых и конструктивных расчетов оборудования цеха по производству азотной кислоты из аммиака.
  
  курсовая работа [63,8 K], добавлен 09.05.2010
  

• Производство азотной кислоты

  Технологические свойства азотной кислоты, общая схема азотнокислотного производства. Физико-химические основы и принципиальная схема процесса прямого синтеза концентрированной азотной кислоты, расходные коэффициенты в процессах производства и сырье.
  
  реферат [2,3 M], добавлен 08.04.2012
  

• Азотная кислота: основные понятия

  Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Дуговой способ получения азотной кислоты. Действие концентрированной серной кислоты на твердые нитраты при нагревании. Описание вещества химиком Хайяном. Производство и применение азотной кислоты.
  
  презентация [5,1 M], добавлен 12.12.2010
  

• Производство неконцентрированной азотной кислоты

  Физико-химические свойства и области применения азотной кислоты. Обоснование технологической схемы переработки окислов азота в азотную кислоту. Расчеты материальных балансов процессов, тепловых процессов, конструктивные расчеты холодильника-конденсатора.
  
  курсовая работа [822,8 K], добавлен 03.12.2009
  

• Синтез аммиака

  Основные свойства и способы получения синтетического аммиака из природного газа. Использование аммиака для производства азотной кислоты и азотсодержащих солей, мочевины, синильной кислоты. Работа реакторов идеального вытеснения и полного смешения.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.11.2012
  

• Синтез и идентификация сернокислого железа (III)

  Строение и химические свойства сульфата железа (II), азотной и серной кислоты. Кристаллогидраты, двойные соли. Плотность и температура кипения азотной кислоты. Получение сернокислого железа (III) окислением сернокислого железа (II) азотной кислотой.
  
  курсовая работа [92,2 K], добавлен 07.11.2014
  

• Автоматизация процесса производства азотной кислоты

  Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления. Физико-химические основы получения продукта, описание схемы производства и выбор обоснования параметров контроля и управления уровня в сборниках кислоты.
  
  реферат [752,4 K], добавлен 25.03.2012
  

• Окисление оксида азота в производстве азотной кислоты

  Расчет одной из стадий процесса производства азотной кислоты - окисление оксида азота. Составление материального баланса для контактного аппарата, котла-утилизатора и окислителя. Определение температуры газа на выходе из окислителя, вычисление его объема.
  
  курсовая работа [306,1 K], добавлен 20.10.2011
  

• Физико-химические свойства водных растворов азотной кислоты

  Зависимость температуры кипения водных растворов азотной кислоты от содержания HNO. Влияние состава жидкой фазы бинарной системы на температуру кипения при давлении. Влияние температуры на поверхностное натяжение водных растворов азотной кислоты.
  
  реферат [3,9 M], добавлен 31.01.2011
  

• Производство аммиака

  Характеристика исходного сырья для получения продуктов в азотной промышленности. Физико-химическое основы процеса. Характеристика целевого продукта. Технологическое оформление процесса синтеза аммиака. Охрана окружающей среды в производстве аммиака.
  
  курсовая работа [267,9 K], добавлен 04.01.2009
  

• Физико-химические свойства безводной азотной кислоты

  Чистая безводная азотная кислота - одноосновная кислота, существующая в трех агрегатных состояниях. Плотность, вязкость, температура кипения и стандартные термодинамические константы чистой безводной азотной кислоты, ее отличие от надазотной кислоты.
  
  реферат [748,5 K], добавлен 24.01.2011
  

• Нитраты

  Понятие нитратов (солей азотной кислоты) и их химические свойства. Основное применение нитратов: удобрения (селитры) и взрывчатые вещества (аммониты). Биологическая роль солей азотной кислоты. Описание органических нитратов и нитритов. Свойства аммония.
  
  презентация [6,2 M], добавлен 14.03.2014
  

• Производство уксусной кислоты

  Технология производства уксусной кислоты из метанола и оксида углерода. Материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты. Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида, н-бутана, н-бутенов, парафинов С4-С8. Применение уксусной кислоты.
  
  курсовая работа [207,3 K], добавлен 22.12.2010
  

• Азот: свойства и соединения

  Нахождение азота в природе, его физические и химические свойства. Выделение азота из жидкого воздуха. Свойство жидкого азота при испарении резко понижать температуру. Получение аммиака и азотной кислоты. Образование и скопление селитры в природе.
  
  реферат [490,6 K], добавлен 20.11.2011
  

• Производство нитробензола

  Обоснование технологической схемы и аппаратурного оформления производства нитробензола. Материальный баланс водной промывки. Разбавление отработанной кислоты и экстракция нитробензола и азотной кислоты из отработанной кислоты. Расчет аппарата промывки.
  
  курсовая работа [96,4 K], добавлен 25.01.2013
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам