Современная энергосберегающая технология синтеза аммиака из азотоводородной смеси, осуществленная по циклической схеме

     Т.к. обороты асинхронного электродвигателя не высокие 3000 об/мин, компрессор состоит из 11-13 ступеней, чтоб создать перепад давления 20-25 атм.

     Сжатая  азотоводородная смесь прокачивается через электродвигатель, охлаждая его.

     Используются  только шариковые и роликовые  подшипники с консистентной смазкой, что исключает загрязнение газа маслом.

     Проблема  осевых сил решается путем устройства лабиринтных уплотнений колес, промежуточных втулок и думмиса на одном диаметре. 

     1.4 Хранение аммиака 

     Поскольку аммиак получают в жидком виде, то и  хранят его в сжиженном состоянии при соответствующих условиях:

     - P=20 атм, t=до 50°С – в горизонтальном цилиндрическом и шаровом резервуарах;

     - P = 10 атм, t = до 25°С – в шаровых с теплоизоляцией;

     - P=0,02-0,08, t= -33°С – в вертикальных цилиндрических с теплоизоляцией (изотермическое хранение).

     Давление  в резервуарах поддерживается отводом  избыточного количества паров аммиака, испаряющегося за счет теплопритоков из вне. Отводят пар на конденсационные установки хранилища.

     Вместимость резервуаров в зависимости от давления от ( ) до ( ).

     Обычно  на складах до 32 резервуаров.

     Изотермическое  хранение осуществляют в хранилище, представляющем собой двойной герметичный сосуд (рис.8), с прослойкой, заполненной сухим азотом (точка росы -40°С) для теплоизоляции.

     

     Рисунок 8 – Изотермическое хранилище аммиака 

     Газообразный  аммиак хранят в газгольдерах. Они  служат также для выравнивания нагрузок и давлений внутри цеха и смежных  цехах, а также для усреднения состава вырабатываемых газов.

     Газгольдеры используются мокрые и сухие. Кроме  обычных конструкций применяются телескопические газгольдеры большой вместимости (рис.9).

     В последнее время строятся сферические  хранилища большой вместимости для аммиака при высоком давлении.

     

     Рисунок 9 – Телескопический газгольдер:

     – чаша; 2 – телескоп; 3 – ролики; 4 –  купол 

 

     1.5 Транспортировка аммиака 

     Жидкий  аммиак перевозится в железнодорожных  цистернах или перекачивается по трубопроводам. На близкие расстояния перевозится автомобильными аммиаковозами с грузоподъемностью 3,2 т. Для мелких потребителей в баллонах. Железнодорожные цистерны рассчитаны на давление 20 атм, что позволяет перевозить аммиак без потерь на сброс паров даже в жарких районах (до +50°С). Емкость цистерн 30,7 и 43 т.

     Функционирует аммиакопровод Тольятти – Горловка - Одесса на морской терминал для погрузки в наливные танкеры. Его протяженность 2,5 тыс.км, диаметр труб 355,6 мм, от Горловки 273 мм. Пропускная способность 2,5 млн т в год жидкого аммиака. Схема аммиакопровода показана на рис.10.

     

     Рисунок 10 – Схема аммиакопровода 

     Температура жидкого аммиака соответствует  температуре почвы и регулируется по местам.

     Жидкий  аммиак должен содержать 0,2% воды, что  предотвращает коррозионное расстраивание металла труб и емкостей.

     По  трассе сооружены 30 раздаточных станций  по 200 т в сутки для отгрузки в автоцистерны для нужд сельского хозяйства.

     Трубы из углеродистой стали, изолированы  полимерной пленкой, имеют катодную защиту.

     В Одесский порт аммиак поступает при  P = 15 атм и охлаждается до -34°С для хранения на складе и погрузки в танкеры. Суда снабжены резервуарами и холодильними установками, позволяющими хранить в изотермических условиях, а испаряющийся в результате неизбежного нагрева газообразный аммиак сжижают. 

     1.6 Техника безопасности при работе с аммиаком 

     В малых количествах аммиак применяется  как возбуждающее средство при обмороках, опьянении, как обезболивающее в  мазях.

     Легкое  отравление – раздражение слизистой  оболочки глаз и носа, чиханье, слезотечение, тошнота, головная боль, покраснение лица.

     Тяжелое отравление – боль в глазах, удушье, кашель, головокружение, рвота, расстройство дыхания и сердечной деятельности. Может развиться отек легких. Нужно  сделать искусственное дыхание  и дать кислород.

     Хронические отравления – воспаление слизистых  оболочек верхних дыхательных путей, бронхов.

     Допустима концентрация в воздухе промышленных помещений аммиака – .

     Защита  – спецодежда, очки, противогазы.

     При отравлении аммиаком необходимо обильное питье, затем стакан растительного  масла, молока или лимонного сока. 

     1.7 Применение аммиака 

     Выше  мы рассмотрели крупнотонажное производство аммиака. Для чего же он нужен в таких количествах?

     Прежде  всего из аммиака производят азотную кислоту. Разбавленная азотная кислота (50-60%) используется для производства минеральных удобрений: аммиачной селитры, карбамида, а также кальцинированной соды, которая используется для производства едкого натра (каустик), мыла, стекла и в др. отраслях.

     Концентрированная азотная кислота употребляется  для производства взрывчатых веществ, красителей, нитролаков, некоторых  пластмасс и др.

     Рассмотрим  производство карбамида – наиболее ценного азотного удобрения, легко усваиваемое растениями, содержащее 46% азота. Карбамид, кроме того, применяется и в промышленности для изготовления карбамидных смол, идущих на приготовление ценных пластмасс, древесностружечных плит, клеев, пропиток. Технологическая схема установки приведена на рис. 11. Сырьем для карбамида является аммиак и двуокись углерода, взаимодействующее по упрощенной реакции

      .

     Процесс происходит медленно, не полностью. Время  процесса уменьшается с повышением температуры. Для увеличения выхода продукта используют избыток аммиака и повышенное давление.

     В промышленности синтез карбида ведут  при  
180-200 атм, 180-200°С. Выход карбамида составляет 60-70%.

     

     Рисунок 11 – Схема получения карбамида:

     1 – колонна синтеза; 2 – дистилляционная  колонна; 3 – выпарной аппарат; 4 – гранулятор; 5 – насос; – компрессор; 7 – воздуходувка 
 
 

 

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 

1.   Предприятия по выпуску аммиака в России

 

     В настоящее время в России потенциалом  для производства синтетического аммиака обладают 18 предприятий с суммарными мощностями более 13 млн. т химиката в год. Производителями аммиака являются предприятия химического комплекса. Лидером в производстве синтетического аммиака в России является АО "Тольяттиазот", на долю которого приходится 15,9% от общероссийского выпуска данного продукта.

     ОАО “Тольяттиазот” 

     ОАО “Тольяттиазот” – крупнейший производитель аммиака и один из основных производителей карбамида в России.

     Завод   по   выпуску   минеральных   удобрений   (аммиака   и   карбамида)   вблизи   Тольятти   начали   строить   в   1974 году   по   договору   с   фирмой   «Оксидентал   Петролеум»   (США)   на   компенсационной основе.  

     В   апреле   1979   года   начал   выдавать   продукцию   первый   крупнотоннажный   агрегат   аммиака   фирмы   «Кемико», мощностью   450 тыс. тонн   в   год.

     Всего   на    промышленной   площадке   предприятия   было   построено   7   агрегатов   аммиака, 4   фирмы   «Кемико», остальные 3 - АМ-76. По   проекту   итальянской   фирмы   «Снампрожетти»   построены   2    агрегата   карбамида, мощностью   по   480   тыс. тонн в   год.

     На  предприятии действует 3 агрегата аммиака  АМ-76, всего функционирует 7 агрегатов. Суммарная мощность по аммиаку – 3,15 млн. тонн в год.  Значительная часть аммиака поставляется на экспорт по аммиакопроводу Тольятти-Одесса. На производство карбамида расходуется около 10-15%.

     В настоящее время «Тольяттиазот» осуществляет строительство глубоководного морского порта в Краснодарском крае на мысе Железный рог по перевалке аммиака  и минеральных удобрений. 

     ОАО ''Новомосковская АК ''Азот''

     Производство  аммиака осуществляется на трех агрегатах  АМ-70. Первые тонны аммиака на коксовом угле, азотной кислоты и минеральных удобрений на заводе были получены в 1933 году. В 1958 году было начато производство аммиака и минеральных удобрений из природного газа.

     Старейший из ныне действующих агрегат «Аммиак-2»  построен в 1974 году по про¬екту ГИАП.  До 2004 года цех не подвергался существенной реконструкции. «Аммиак-3» пост¬роен годом позже по проекту компании ТЕС (Япо¬ния), затем в 1990 году была проведена модерниза¬ция (тоже по проекту ТЕС), позволившая повысить его производительность до 1550 т/сутки. По тому же проекту в 1979 году был построен и «Аммиак-4». В 1994-м была проведена его реконструк¬ция. Последняя реконструкция была проведена на агрегате «Аммиак-2». В результате была увеличена выработка аммиака до 1 550 т/сутки, сокращено потребление сырья на тонну аммиака - природного газа на 58 куб.м, пара – на 0,09 Гкал. В 2008 году проводились работы по стабилизации суточной выработки аммиака цеха Аммиак-3 до 1650 т/сутки и снижения энергопотребления.

     В 2007 году была проведена модернизация агрегата производства аммиака с улучшением технико-экономических показателей цеха Аммиак-2 в ОАО «НАК «Азот», что позволило увеличить выработку аммиака на 144 т/сутки.

     ''Невинномысский  Азот”

     Производственные  мощности позволяют выпускать 1,15 млн. тонн аммиака в год. На ОАО «Невинномысский Азот» эксплуатируется два агрегата по производству аммиака. Цех «1-Б» построен в 1973 году по проекту ТЕС. За период эксплуатации был проведен ряд мероприятий по увеличению производительности и снижению удельных затрат сырья и энергии. В ре¬зультате удалось снизить расход природного газа до уровня 92% от проектного и довести производитель¬ность цеха до 1600 т/сутки.

     Цех «1-В» построен в 1976 году по проекту  ГИАП. Комплекс проведенных мероприятий позволил сни¬зить расход природного газа до уровня 94% от про¬ектного и довести производительность цеха до 1450 т/сутки.

     В 2006 году была проведена крупнейшая за всю историю завода реконструкции цеха аммиака №1-В, в результате которой производительность цеха возросла до 1700 т аммиака в сутки при значительном снижении расхода природного газа на его выпуск.

     В 2008 г. планируется провести реконструкцию  компрессоров, что в свою очередь  дает возможность экономии пара и  увеличения КПД производства. Цель наращивания мощностей – рост отгрузок на экспорт и рост собственных потребностей в аммиаке (в качестве сырья). Данные работы не являются ивестиционным проектом, так как носят характер более полного освоения имеющихся мощностей и производства и повышения показателей работоспособности (КПД, энерго – и тепло – сбережения).

     На  текущий момент расход природного газа на тонну аммиака на агрегате «аммиак-1» 1153 м ³  на тонну аммиака; на агрегате «аммиак-2» - 1135 м³ на тонну аммиака.

     ОАО Череповецкий ''Азот''

     Агрегат по производству аммиака из природного газа был запущен в 1979 году, в дальнейшем был введен в эксплуатацию второй агрегат аммиака. Суммарные мощности по аммиаку на данный момент составляют 900 тыс. тонн в год.

     В 2006 году был снижен расход природного газа с 1150 м³  на тонну аммиака до 1120 м³ на тонну аммиака. Работы по модернизации производства намеченные на 2008-2012 гг. включают в себя внедрение системы АСУТП на агрегате аммиака АМ-76. Цель проекта  -  повышение эффективности производства, увеличение производительности агрегата на 6% (до 1050-1100 тыс.т/год), снижение себестоимости аммиака за счет снижения потерь от внеплановых остановок агрегата, т.к. основные функции системы связаны с управлением материальными и энергетическими потоками, защитой и пуском - остановкой технологического оборудования.  Общая стоимость проекта - 150 млн. руб.  В результате снизится себестоимость производства аммиака – если до реализации проекта она составляет 773 руб/т, то после она уменьшится до 758 руб/т. Срок окупаемости проекта по расчетам составляет 10 лет.