1) методы, связанные с увеличением поверхностей аппаратов, времени протекания реакций, применением более активных катализаторов. Все эти методы позволяют приблизиться к равновесию на выходе из аппаратов;
2) методы, основанные на изменении технологического режима и не связанные с изменением технологической схемы;
3) методы, требующие изменения технологической схемы.
Методы 1-й и 2-й групп реализуются на различных предприятиях следующими основными способами [18,28,73]:
1) применение качественных высокопроизводительных катализаторов;
2) замена аксиальных реакторов на радиальные;
3) модернизация стадии очистки от СО2;
4) применение мембранной установки разделения продувочных газов;
5) расширение водооборотных циклов.
При проведении указанных мероприятий энергопотребление производств аммиака может быть снижено примерно на 0,8-1,0 Гкат/т, а производительность будет доведена до 1570-1600 т/сут. Ориентировочные затраты на реконструкцию такого типа составляют до 15 млн. долл. США. Дальнейшее снижение энергопотребления до уровня 8-8,5 Гкал/т возможно лишь в случае ''радикальной'' модернизации технологии и оборудования, при этом затраты на модернизацию многократно возрастают [18].
Принципиально другим способом модернизации агрегатов аммиака является присоединение новой технологической нитки по производству метанола к действующему агрегату аммиака. Т.к. в результате подобной модернизации изменяется технологическая схема производства, то данный метод относится к 3-й группе (см. выше). Создание такого совместного производства имеет следующие очевидные преимущества:
1) совмещение производства аммиака и метанола позволит регулировать выработку продуктов и компенсировать сезонные циклы в спросе на удобрения;
2) технология внедрения производства метанола в действующее производство аммиака позволит использовать существующую установку подготовки газа, компрессоры, заводские сооружения, поэтому капитальные затраты на создание метанольной установки будут минимальными и выпускаемый метанол должен быть конкурентоспособным на любом рынке;
3) выход в короткие сроки на новые рынки сбыта, принципиально отличные от рынка минеральных удобрений, с более высокой перспективностью, т.к. они связаны с растущим спросом на высокооктановые компоненты моторных топлив;
4) более полное использование мощностей в агрегате аммиака, сбалансированность нагрузки агрегата по отдельным стадиям;
5) увеличение суммарной выработки приведет к снижению удельных расходов энергоносителей (природного газа, пара и электроэнергии),
6) совместное производство будет более сбалансированным по низкопотенциальному теплу;
7) частичная утилизация оксидов углерода.
Несмотря на очевидные преимущества, данная концепция пока не нашла применения в российской промышленности, тогда как в западных странах этому вопросу уделяют все большее внимание. Вместе с тем, на Новгородском АО ''Акрон'' реализован проект полного перевода агрегата аммиака на выпуск метанола-ректификата марки, близкой к АА. При капитальных затратах в пределах 1-1,5 млн. долл. США получены мощности 60-70 тыс. тонн метанола в год [69].
При этом удельное потребление энергии на производство метанола с использованием старого аммиачного оборудования составило 10,9 Гкал в сравнении с лучшим действующим отечественным аналогом 11,4 Гкал. Удельный расход природного газа на тонну метанола-ректификата составляет 790 нм3 и 1300 нм3 соответственно [73].
1.4. Организация теплообмена в комплексном производстве
аммиака и метанола.
Концепция производства аммиака и метанола на базе одной и той же установки имеет достаточно долгую историю. В начале 1980-х годов компания ''ICI'' разработала полноценный рабочий проект особо крупной установки по производству 2200 тонн метанола и 1100 тонн аммиака в сутки (METHAMM) [4]. Были четко продемонстрированы как технико-экономические, так и энергетические преимущества как самой концепции, так и конкретного проекта по сравнению с двумя независимыми производствами с такой же мощностью. Однако проект не был реализован из-за высоких в то время цен на природный газ, расход которого на предложенную технологическую схему был довольно велик.
В 90-е годы ряд зарубежных компаний (''Haldor Topsoe'' (Дания), ''ICI'' (Великобритания), ''UHDE'' (Германия) и ''ТЕС'' (Япония)) вернулись к идее совместного производства аммиака и метанола и разработали несколько технологических схем [1-4,11,13,18].
Первый проект совместного производства реализовала компания ''Haldor Topsoe'' в г. Вудвард (США) на агрегате аммиака мощностью 1270 т/сут. Новая установка была пущена в эксплуатацию в апреле-мае 1994 г. и производила 910 т/сут аммиака и 360 т/сут метанола [1,3].
Далее компания ''ICI'' предложила сатурационно-десатурационную схему, которая имела хорошие эксплуатационные характеристики, но требовала очень больших капитальных затрат вследствие громоздкости применяемого оборудования [4]. Поэтому компания быстро отказалась от такого варианта и разработала более современную мембранно-компрессорную схему [2].
Немецкая фирма ''UHDE GmbH'' разработала три технологические схемы совместного производства аммиака и метанола [18]. Базовая производительность по аммиаку во всех трех проектах составляет 1200 т/сутки. При работе по схеме с производством метанола производительность по аммиаку составляет 1100 т /сутки и 200 т/сутки по метанолу. Все три схемы фирмы ''UHDE'' различаются лишь способом организации теплообмена. Японская инжиниринговая фирма ''ТЕС'' также предложила схему совместного производства, практически идентичную схемам ''UHDE'' [13].
Структурная схема комплексного производства аммиака и метанола приведена на рис. 8. Как видно из схемы, в производстве метанола таким способом можно условно выделить два блока:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.