Технологический расчёт производства аммиака

Содержание

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                           5

1. Выбор и технико-экономическое обоснование принятой схемы производства                                                                                                           9

2. Характеристика сырья и готовой продукции    15

3. Технологическая часть                                                                                                           20

3.1. Теоретические основы процесса                                                                                                           20

3.2. Описание технологической схемы                                                                                                           22

3.3. Расчеты химико-технологических и теплотехнических процессов                                                                                                 28

3.3.1. Расчеты материальных балансов                                                                                                           28

3.3.2. Расчеты тепловых балансов                                                                                                           34

3.3.3. Конструктивный расчет основного аппарата                                                                                                           38

4. Аналитический контроль производства                                                                                                           42

5. Автоматизация и регулирование

технологическим процессом                                                                                                           47

6. Охрана труда и окружающей среды                                                                                                           58

Список использованных источников

информации                                                                                                           64

Введение.

Во всех индустриально развитых странах азотная про­мышленность является в настоящее время одной из основных ведущих отраслей. Доказательством этого служат цифры, ха­рактеризующие стремительный ,рост производства связанного азота. В 1955 г. во всем мире было произведено аммиака около 8 млн. т, в 1965 г. — 20 млн. т, в 1975 г. — 66 млн. т, а в 1980 г. — более 100 млн. т. Ожидается, что в 1985 г. его про­изводство превысит 120 млн. т.

Такое бурное развитие азотной промышленности диктуется в первую очередь необходимостью удовлетворения неудержимо растущего населения земного шара продуктами земледелия. Без минеральных удобрений, и в первую очередь азотных, невоз­можно решить задачи интенсификации сельского хозяйства, а с (ростом интенсивности сельского хозяйства растет дефицит в связанном азоте в обрабатываемых почвах. Подсчитано, что в ближайшее время потребность сельского хозяйства всей пла­неты в связанном азоте должна превысить 200 млн. т.

Производству азотных удобрений и их основы, аммиака, в нашей стране всегда уделялось первостепенное внимание. Сред­негодовой темп прироста производства аммиака за последние 20 лет составлял 10—19%. В 1980 г. азотная промышленность произвела более 20 млн. т аммиака. Рост производства азотных удобрений будет продолжаться и дальше.

Наиболее обобщенной характеристикой, отражающей дости­жения как в области физико-химических исследований, так и в области технологии и аппаратурного оформления процесса, являются удельные энергетические затраты на производство 1 т аммиака. Если первые отечественные установки по произ­водству аммиака, основанные на электролизе воды или газифи­кации кокса, расходовали соответственно 5,6 и 4,6 т условного топлива на тонну аммиака, то современный агрегат производ­ства аммиака расходует всего 1, 2 т.

Первые этапы развития производства аммиака характери­зуются стремлением к совершенству отдельных технологиче­ских звеньев общего процесса. Строительство новых заводов и установок осуществляется на основе все более рациональных и совершенных технологических схем, применяются все более надежные конструкции технологических аппаратов и энергетических машин, более активные, селективные и стабильные ката­лизаторы растворители и поглотители. Растет степень автоматизации управления производством, используются достиже­ния химической физики, укрупняются мощности единичных аг­регатов синтеза аммиака.

В развитии отечественной азотной промышленности большое значение имел перевод производства на более экономичный, менее дефицитный, по сравнению с коксом, вид сырья — при­родный газ. Это потребовало изменения методов получения и очистки технологического газа, разработки новых видов техно­логического оборудования, аппаратов и арматуры, разработки новых видов катализаторов, увеличения 'Производительности установок.

В середине 60-х годов в химической технологии, и в первую очередь в производстве аммиака, произошли коренные измене­ния. Эти изменения были подготовлены теорией химической технологии, разработавшей принцип построения энерго-техно­логических схем производства. Этот принцип предусматривает генерирование всей энергии, необходимой для осуществления процесса производства  внутри  технологической  схемы.

Практически полная рекуперация тепла всех экзотермиче­ских реакций, составляющих процесс производства аммиака, дает возможность получать пар высоких энергетических пара­метров (100-10⁵ Па и 500°С) и полностью удовлетворить по­требность производства в механической энергии и технологиче­ском паре.

К этому времени были накоплены значительные знания и опыт в области химической технологии, кинетики и катализа, аппаратурного оформления процессов. Все это позволило осу­ществить конверсию природного газа в трубчатых печах, низко­температурную конверсию оксида углерода, очистку технологи­ческого газа от диоксида углерода и тонкую каталитическую очистку синтез-газа от кислородсодержащих оксидов углерода под давлением 35•10⁵ Па. Взамен суммы контрольно-измери­тельных приборов, которые помогали поддерживать заданный технологический режим на каждой стадии процесса, были соз­даны автоматизированные системы управления процессом про­изводства аммиака как единым целым. Управление осуществля­лось с применением электронных вычислительных машин, вна­чале в режиме контроля и советов оператору, а затем с переда­чей ей всех функций оперативного управления в оптимальном режиме.

Значительные успехи металлургов, которые сумели создать реакционные трубы из высоколегированной хромо-никелевой стали, способные работать в условиях одностороннего внутрен­него давления (35—40) • 10⁵ Па, при температуре стенки около 900 °С безаварийно в течение 10 лет, позволили сконструиро­вать весьма сложный технологический аппарат — трубчатую печь парового риформинга углеводородов.