Отчет по практике на химическом предпрятии

Область применения.

Аммиак - весьма  реакционноспособное вещество, вступающее  в реакции присоединения, замещения и окисления.  Аммиак является основным сырьем для получения огромного числа различных азотосодержащих соединений. Большая часть производимого аммиака используется для получения азотной кислоты и минеральных удобрений. Широкое применение аммиак находит в холодильной технике,  медицине, сельском хозяйстве и других областях народного  хозяйства.  Продукты, получаемые  на базе синтетического аммиака, используются для получения пластмасс, синтетических и искусственных волокон и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

Описание технологической  схемы

 

Метилдиэтаноламиновая очистка (МДЭАО)

Для очистки газа от диоксида углерода применяется водный раствор  МДЭА модифи- цированного (раствор МДЭА и пиперазина в воде), обладающий щелочными свойствами, при взаимодействии с кислотами образует соли.

При абсорбции диоксида углерода раствором метилдиэтаноламина модифицированного  образуются соли слабой угольной кислоты. Эти соединения при температуре  больше 100ºС диссоциируют с выделением из раствора диоксида углерода.

Очистка конвертированного  газа от диоксида углерода МДЭА - абсорбентом  основана на следующих реакциях:

 

CO₂ + H₂O Û H₂CO₃     

 

R₂-N-CH₃ + H₂CO₃ Û [R₂-NH-CH₃]⁺ + [HCO₃]^-   

R'=N-Н + H₂CO₃ Û [R’=NH₂]⁺ + [HCO₃]^-  

Где:

R - группа НОCH₂CH₂,

R’ - группа HN(СН₂СН₂)₂

При поглощении диокисида  углерода раствором МДЭА-м выделяется 14,4 ккал/моль тепла.

Поглотительная способность  абсорбента возрастает с понижением температуры и повышением давления. Степень карбонизации насыщенного  раствора на выходе из абсорбера составляет 75÷100 г СО₂ / л раствора МДЭА-м.

Поглотительная способность  абсорбента возрастает также при  повышении концентрации раствора и  от продолжительности контакта между  газом и раствором.

При нагревании насыщенного  раствора происходит разложение химических соединений и десорбция кислых газов  от раствора, сопровождаемая также  испарением из раствора воды. В процессе МДЭА очистки газа протекают побочные реакции, вызывающие необратимые изменения состава раствора, снижающие его поглотительную способность и приводящие к потерям МДЭА и пиперазина.

Конвертированный газ  с температурой не более 50°С  подается в абсорбер поз.301, орошаемый раствором МДЭА-м с массовой долей метилдиэтаноламина 36-40% и пиперазина 4-6 %.

Конвертированный газ  проходит тарелки нижней секции абсорбера, орошаемый груборегенерированным  раствором МДЭА-м 1-го потока и раствором  из верхней секции абсорбера, очищается  до объемной доли СО₂ не более 10%. Затем проходит тарелки верхней секции абсорбера, орошаемые глубокорегенерированным раствором МДЭА-м 2-го потока. В верхней секции абсорбера газ, очищенный до объемной доли СО₂ не более 300 ррm, проходит колпачковые тарелки.

Верхняя секция абсорбера  предназначена для тонкой очистки  газа и орошается глубокорегенерированным  раствором МДЭА-м 2-го потока, подаваемым насосом поз.314 А,Б. В этой секции глубокорегенерированный раствор МДЭА-м насыщается диоксидом углерода и поступает в нижнюю секцию, где смешивается с груборегенерированным раствором МДЭА-м 1-го потока, подаваемым в абсорбер насосом поз.315 А,Б.

Уровень в абсорбере регулируется клапанами LCV-301 (1, 2, 3). На линии выдачи насыщенного раствора МДЭА-м из абсорбера поз.301 установлены три клапана LCV-301 (1, 2, 3).

 

При снижении уровня до предминимального закрываются LCV-301 (1, 2, 3). При повышении  до нормального уровня LCV-301 (1, 2, 3) автоматически открываются.

Выходящий из нижней секции абсорбера поз.301 раствор МДЭА-м  с массовой концентрацией СО₂ 75¸100 г/дм³ поступает на регенерацию в регенераторы-рекуператоры поз.303 А,Б и распределяется равномерно по 500¸700 м³/ч на каждый.

Регенерация раствора проводится в двух параллельно работающих регенераторах-рекуператорах, кубы которых имеют уравнительные  линии по парогазовой смеси и  раствору МДЭА-м. Насыщенный раствор поступает на 31 тарелку в два сегментных кармана, по которым переливается на тарелку и сливается через сливной короб в центральной части на 30 тарелку. На 30 тарелке раствор движется от центра к периферии и сливается через два сливных устройства на 29-ю тарелку.

На нечетных тарелках регенераторов-рекуператоров раствор движется к центру, а на четных к периферии.

На 30 и 31 тарелках производится, отдув горючих газов, растворенных в растворе. Для создания необходимой скорости в живом сечении тарелок при уменьшенном количестве проходящей ПГС на тарелках установлены металлические пластины.

С 29 тарелки чистая фракция СО₂ через два отвода отводится в коллектор, часть СО₂ идет через 30, 31 тарелки для отдува горючих газов из раствора. В верхней секции происходит десорбция СО₂ до массовой концентрации 15¸30 г/дм³ за счет тепла парогазовой смеси, поступающей из нижней секции аппарата и тепла регенерированного раствора обоих потоков, передаваемого через встроенные теплообменники.

С 10 глухой тарелки верхней секции регенератора-рекуператора отбирается груборегенерированный раствор 1-го потока, с температурой 115¸120°С , в количестве 50% от общего расхода в регенератор-рекуператор и центробежным насосом поз.317 1,2 прокачивается через встроенные теплообменные элементы на тарелках регенераторов-рекуператоров, где охлаждается до температуры 65¸85°С. 

Дальнейшее охлаждение до температуры 50¸60°С  регенерированного раствора первого потока происходит в воздушном холодильнике поз.313 с доохлаждением в летний период в холодильнике поз.358. Аппарат воздушного охлаждения, зигзагообразный, состоит из 30 элементов с оребренными трубками и пяти секций, в каждой секции по три вентилятора.

Далее раствор поступает  в емкость поз.325 - горизонтальный сварной аппарат, откуда насосом  поз.315 А,Б подается на орошение нижней секции абсорбера.

Оставшийся раствор через  сливной короб, расположенный в  центре глухой тарелки регенератора-рекуператора, поступает в нижнюю секцию, тарелки 1¸9, для более глубокой регенерации. Окончательная десорбция СО₂ из раствора происходит при нагреве его в выносных кипятильниках поз.306 А,Б, поз.307 до массовой концентрации СО₂  2¸10 г/дм³. С глухой тарелки нижней секции раствор поступает снизу в кипятильники поз.306 А,Б, поз. 307.Из газовых кипятильников поз.306 А,Б раствор МДЭА-м через переливную перегородку, которая поддерживает уровень в кипятильнике выше верхних труб, сливается в куб регенераторов-рекуператоров под глухую тарелку.

В паровом кипятильнике поз.307 раствор кипит в трубах, а в межтрубную часть подается пар с избыточным давлением 700 кПа (7 кгс/см²).

Смесь паров: метилдиэтаноламина, десорбированного углекислого газа из кипятильников поз.306 А,Б и 307 поступают в куб поз.303А,Б, а затем по шести газовым патрубкам глухой тарелки поступают под ситчатые тарелки регенератора-рекуператора.

 

Второй поток - глубокорегенерированный с температурой 125¸135 °С по TI-312 из нижней секции регенераторов-рекуператоров прокачивается центробежным насосом поз.316 1,2   через встроенные теплообменные элементы на тарелках верхней секции регенераторов-рекуператоров, где подобно 1-му потоку охлаждается до температуры 65¸85°С.

Дальнейшее охлаждение регенерированного  раствора 2-го потока до температуры 50¸60°С  происходит в воздушном холодильнике поз.312, с доохлаждением в летний период в холодильнике поз.357. Аппарат воздушного охлаждения, зигзагообразный состоит из 30 элементов с оребренными трубками и пяти секций, в каждой секции по три вентилятора.

Далее регенерированный раствор  поступает в емкость поз.320 горизонтальный сварной аппарат, откуда центробежным насосом поз.314 А,Б подается на орошение верхней секции абсорбера Предусмотрено  автоматическое включение резервных  насосов поз.314 Б, 315 Б, 316 1,2, 317 1,2  при остановке рабочих.

Для предотвращения вспениваемости раствора в систему вводится антивспениватель - эмульсия КЭ-10-34.

Газы десорбции выводятся  из каждого регенератора-рекуператора двумя потоками «чистая» фракция  и «грязная» фракция.

«Чистая» фракция, составляющая до 85% от общего количества СО₂, выводится из регенератора-рекуператора ниже точки ввода насыщенного раствора с 29 тарелки с температурой 60¸80°С  и с избыточным давлением 40¸50 кПа, (0,4¸0,5 кгс/см²) по проходит выносной сепаратор поз.359, вертикальный сварной аппарат, для отделения от брызг МДЭА-м раствора, охлаждается до температуры не более 45°С  в воздушном холодильнике-конденсаторе поз.321, отделяется от конденсата (флегмы) в сборнике флегмы поз.322 и поступает к потребителю.

«Грязная» фракция СО₂ с объёмной долей горючих до 5% проходит в верхней части регенератора-рекуператора колпачковые тарелки, орошаемые флегмой, встроенный сепаратор и выводится из регенератора-рекуператора с температурой 60¸80°С и давлением 0,4¸0,5 кгс/см².

Далее «грязная» фракция  охлаждается до температуры не более 45°С  в одной секции воздушного холодильника-конденсатора поз.321, проходит сепаратор поз.361 для отделения от конденсата (флегмы), и выбрасывается в атмосферу. Сепаратор поз.361 - вертикальный сварной аппарат с отбойным устройством из пакета сеток.

Флегма возвращается в  цикл раствора для поддержания баланса  влаги в системе. Часть флегмы центробежным насосом поз.323 подается на колпачковые тарелки в верхней  части регенераторов-рекуператоров  поз.303 А,Б и сборник флегмы поз. 322 для улавливания паров метилдиэтаноламина и пиперазина из СО₂

Для введения процесса МДЭА-м  очистки согласно нормам технологического режима предусмотрены местные замеры и аналитический контроль состава  сред по основным технологическим потокам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ АППАРАТОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ (МДЕАО)

Абсорбер поз.301 - вертикальный сварной тарельчатый аппарат с выносным сепаратором. Абсорбер состоит из нижней и верхней секций. В нижней секции находится 9 ситчатых тарелок с высоким барботажным слоем жидкости, в верхней секции 6 ситчатых тарелок и две колпачковые. На верхней секции абсорбера установлен встроенный сепаратор - вертикальный аппарат с сепарирующим устройством. Двн.= 4000/3800 мм, Двн.сепаратора = 2400 мм, Нобщ.= 52000 мм

Количество тарелок - 15 ситчатых и 2 колпачковые

Р раб.= 3,0 МПа (30 кгс/см²), Т раб.=Т расч.= +80°С

Рабочая среда - 40% раствор  метилдиэтаноламина, конвертированный газ.

Вместимость - 500 м³

Регенераторы-рекуператоры поз 303 а, б  подобно абсорберу также разделены на две секции.

В верхней секции регенератора-рекуператора на ситчатых тарелках №12÷30 расположены U - образные теплообменные элементы, в которых происходит передача тепла от горячего регенерированного раствора МДЭА-м насыщенному раствору. Двн.= 3600/3000 мм, Нобщ.= 53600 мм

Количество тарелок - 31 ситчатая и 3 колпачковые

На 19-ти тарелках расположены  по 2 теплообменных элемента с U-образными  трубками

Характеристика теплообменного элемента:

          Дтр.= 20х2 мм, nтр.= 200 шт. Общая поверхность  теплообмена F= 3200 м³

Р раб.=Р расч.= 300 кПа (3 кгс/см²)

Т раб. = 64¸150°С, Т расч. = 150°С , V = 450 м³

Рабочая среда - парогазовая  смесь и 40% раствор метилдиэтаноламина.

В теплообменных элементах:

Р раб.=Р расч.= 1,2 МПа (12 кгс/см²)

Т раб. = 150¸70°С, Т расч. = 150°С , V = 30 м³

Рабочая среда - 40% раствор  метилдиэтаноламина.

 

Холодильник поз.358 - Аппарат воздушного охлаждения, зигзагообразный, состоит из 30 элементов с оребренными трубками и пяти секций, в каждой секции по три вентилятора

Газовый кипятильник поз.306 - горизонтальный аппарат кожухотрубного типа с U-образным пучком труб. Паровой  кипятильник поз.307 - вертикальный кожухотрубный аппарат.

Для распределения раствора по газовому и паровому кипятильникам  пропорционально тепловым нагрузкам  на кипятильник в штуцерах выхода раствора из регенераторов-рекуператоров  в паровой кипятильник установлено  окно размером 150х600 мм. В газовых кипятильниках поз.306 А,Б раствор кипит в межтрубном пространстве, а в U-образные трубки трубной части поступает парогазовая смесь конвертированного газа с температурой 175¸180°С Двн.= 2600 мм, Lобщ.= 13100 мм V = 58 м³ Трубки 25,4х2 мм

Длина прямого участка  9000 мм, п = 813 шт.

Трубки 25х2,5 мм, n = 36 шт. Fобщ.= 1125 м²

Трубное пространство

Р раб. = 3,0 МПа (30 кгс/см²), Р расч. = 3,7 МПа (37 кгс/см²)

Т раб. = 137¸180°С, Т расч. = +200°С

Среда - конвертированная парогазовая  смесь.

Межтрубное пространство

Р раб. = 200 кПа (2 кгс/см²), Р расч. = 600 кПа (6 кгс/см²)

Т раб. = 115¸130°С, Т расч. = 200°С

Рабочая среда - раствор МДЭА, СО₂, пары Н₂О, пары МДЭА.

Паровой кипятильник поз.307- Вертикальный кожухотрубный аппарат

Двн.= 1800 мм, Нобщ.= 7268 мм

Трубки 25х2х4000 мм, n = 2324 шт., Fобщ.= 672 м²

Трубное пространство: V = 9,950 м³