Технологический расчёт производства аммиака, страница 2

К этому времени машиностроители закончили свои продол­жительные исследования и предложили химической технологии центробежный компрессор, который обладал рядом преимуществ перед применявшимся до сих пор поршневым компрессором. Центробежный компрессор имеет большую производительность, значительно большее время безостановочного пробега, чем порш­невой. Его конструкция рассчитана таким образом, что компримируемый синтез-газ совершенно не загрязняется смазоч­ным маслом. Приводом центробежного компрессора является паровая турбина, что также хорошо сочетается со всей энер­гетической схемой агрегата производства аммиака, внутри ко­торой вырабатывается водяной пар энергетических параметров.

В результате огромного объема творческой работы специа­листов многих отраслей промышленности: ученых и инженеров технологов-химиков, металлургов и машиностроителей, энерге­тиков и специалистов по автоматизации был спроектирован, строителями и монтажниками сооружен современный агрегат производства аммиака. Большая работа была проделана на за­водах, в цехах производства аммиака. Инженеры и рабочие в короткие сроки добились надежной работы агрегатов.

В настоящее время большая часть аммиака отечественная азотная промышленность вырабатывает на современных агре­гатах. В ближайшей перспективе практически весь аммиак бу­дет производиться на агрегатах, построенных по энерготехноло­гическим схемам.

Технико-экономические показатели современного агрегата производства аммиака оказались значительно лучше, чем пока­затели производства аммиака, построенного по технологическо­му принципу. Кроме того этот агрегат обладает одним из важ­нейших преимуществ современных производств — высокой про­изводительностью труда.

Дальнейшее совершенствование производства аммиака на­правлено на повышение его коэффициента полезного действия, на более рациональное использование сырьевых и энергетиче­ских ресурсов, на увеличение надежности работы энергетиче­ских машин и технологических аппаратов, системы автоматиза­ции и исполнительных механизмов, катализаторов, адсорбентов и растворителей.

1. 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.