Операционное описание технологической схемы

На листе КП.В.13.00.00.00.Сб представлена технологическая схема отделения нейтрализации аммиачной селитры на заводе “МарыАзот”, Туркменистан.

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком является простой необратимой реакцией:

NH₃+HNO₃→NH₄NO₃+Q (КДж/Ккал) (2.10)

которая в обычных условиях протекает почти без образования побочных продуктов и с выделением тепла (145,42 КДж/моль или 34,624 Ккал/моль) при взаимодействии 100%-ных исходных продуктов.

Для процесса нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком применяется азотная кислота массовой долей 57%. Тепловой эффект реакции уменьшается на суммарную величину теплоты разбавления азотной кислоты и теплоты растворения аммиачной селитры.

Процесс нейтрализации неконцентрированной азотной кислоты газообразным аммиаком осуществляется в двух параллельно работающих аппаратах ИТН (3) под давлением не выше 5 кПа/0,05кгс/см²/ т.е. близким к атмосферному, с получением раствора аммиачной селитры массовой долей 89-92%.

Температура в реакционной зоне аппарата ИТН 148-165°С. Предусмотрен дополнительный контроль температуры вне зоны реакционного стакана аппарата ИТН.

Азотная кислота, концентрированная подается в агрегат центробежным насосам насосам из склада цеха азотной кислоты и распределяется на два подогревателя (4), где подогревается до температуры 75°-90°С за счет тепла конденсации сокового пара, и далее подается на два аппарата ИТН (3). Конденсат сокового пара после подогревателей азотной кислоты (4) поступает в бак (7).

Газообразный аммиак поступает в агрегат из цеха аммиака под давлением не менее 0,18МПа/1,8кгс/см²/.

На входе аммиака в агрегат установлена задвижка с электроприводом управляемая дистанционно из ДПУ.

Для исключения попадания в жидкий аммиак катализаторной пыли установлен отделитель-испаритель (1).

Жидкий аммиак испаряется за счет тепла конденсации пара давлением до 0,8 МПа /8кгс/см² подаваемого во внутренние змеевики отделителя-испарителя. Масло и влага, осаждаемые в отделителе-испарителе по трубопроводу через масло сборник сливаются в переносную тару.

На отделителе-испарителе (1) жидкого аммиака установлены два сблокированных между собой предохранительных клапана со сбросом газообразного аммиака через свечу в атмосферу. Давление сброса предохранительных клапанов равно 1,8 МПа/кгс/см²/.

Перед подачей в аппараты ИТН (3) аммиак из отделителя-испарителя (1) направляется в подогреватель (2) где нагревается до температуры 120°-180°С паровым конденсатом давлением 1,2-1,4 МПа/12-14 кгс/см²/ температурой 191°-197°С поступающим из пароувлажнителя.

Давление аммиака перед подогревателем (2) регулируется автоматически.

При снижении давления газообразного аммиака на входе в агрегат до 0,14 МПа

/1,4 кгс/см²/ срабатывает автоматическая блокировка, при этом:

-закрывается отсекатель на линии подачи газообразного аммиака в аппарат ИТН (3);

-закрывается задвижка с электроприводом на линии подачи газообразного аммиака в аппарат ИТН (3);

-останавливается ц/б насосы;

-останавливается насосы;

-останавливается насос-дозатор

На линии аммиака после подогревателя (2) установлен предохранительный клапан со сбросом газообразного аммиака через свечу в атмосферу.

Давление сброса предохранительного клапана равно 0,29 МПа /2,9 кгс/см²/.

Расход аммиака поступающего в агрегат, измеряется после подогревателя (2) с коррекцией по его температуре и давление.

Заданный расход аммиака в аппарат ИТН (3) поддерживается автоматически. Отклонение расхода аммиака от задания ±8% сигнализируется.

Расход азотной кислоты в аппарате ИТН (3) поддерживается автоматически в соотношении с расходом аммиака и с коррекцией по pH раствора аммиачной селитры после аппарата ИТН (3). Отклонение расхода кислоты от задания ±8% сигнализируется.

Кислотность раствора аммиачной селитры после аппарата ИТН (3) в пределах 1÷4 г/л HNO₃/pH 1,5÷2,0/ автоматически регулируется с помощью клапана тонкой регулировки установленного на линии подачи аммиака в аппарат ИТН (3). Для измерения pH раствора на линии выхода раствора аммиачной селитры из аппарата ИТН установлены два устройства разбавления плава с pH-метрами.

При нарушении двух параметров из трех режима нейтрализации в аппарате ИТН;

-достижение минимальной температуры в реакционной зоне аппарате ИТН (3)-140°С;

-нарушение заданного соотношения HNO₃-NH₃/+8% от заданного соотношения/;

-достидение минимального значения pH раствора аммиачной селитры на выходе из аппарата ИТН/рН мин=1.5/;

срабатывает автоматическая защитная блокировка при этом:

-закрывается отсекатель на линии подачи азотной кислоты в аппарат ИТН (3);

-закрывается задвижка с электроприводом на линии подачи аммиака в аппарат ИТН;

-останавливаются насосы;

-останавливается насос;

Срабатывание блокировок при нарушение режима нейтрализации в аппарате ИТН (3) и снижение расхода азотной кислоты до минимума одновременно в два аппарата ИТН (3), а также при повышении температуры фиксируется по мнемосхема пульта соответствующими световым табло и звуковым сигналом.

Отклонение параметров от нормального технологического режима фиксируется на мнемосхема пульта соответствующими звуковым сигналами.

Остановка ц/б насоса фиксируется на мнемосхеме пульта светозвуковым сигналом.

Соковый пар давлением не выше 5 кПа/0,05кгс/см²/, 148-165°С образующейся при испарении воды из раствора аммиачной селитры в аппарате ИТН (3), промывается от примесей аммиака и аммиачной селитры на четырех колпачковых тарелках, расположенных на верхней сепарационной части аппарата ИТН, закисленным разбавленным раствором аммиачной селитры и конденсатом сокового пара.

При контакта сокового пара с разбавленным раствором аммиачной селитры и конденсатом сокового пара на промышленных тарелках тепло перегрева снижается и соковый пар становится насыщенным т.е. выходят из сепарационной части аппарата ИТН с температурой 100-110°С.

Над четвертой промывной тарелкой аппарата ИТН установлено брызгоуловливающее устройство.

На выходе сокового пара из аппарата ИТН установлено устройство отбора проб с рН-метром. рН сокового пара после аппарата ИТН регулируется автоматический подачей азотной кислоты на вторую тарелку аппарата ИТН, что позволяет связать в аммиачной селитру аммиак, содержащейся в соковом паре. Кислотность сокового пара на выходе из аппарата ИТН поддерживается в пределах 1-4г/л HNO₃/рН 1,35-2,0/.

Часть сокового пара из аппарата ИТН направляется на использование в качестве теплоносителя в межтрубное пространство подогревателей азотной кислоты (4), остальная часть промывной скруббер.

Конденсат сокового пара из бака (7) ц/б насосом подается для промывки сокового пара на четвертую тарелку аппарата ИТН (3), проходит четвертую и третья тарелки и в виде разбавленного раствора аммиачной селитры массовой долей до 10% поступает в бак.

Избыток конденсата сокового пара из бака (7) ц/б насосом откачивается периодически на установку приготовления магнезиальной добавки.

Чтобы избежать конденсации сокового пара на тарелках, предусмотрено автоматическое регулирование температуры/100-110°С/ раствора аммиачной селитры, выходящего с третьей тарелки аппарата ИТН (3), подачей конденсата сокового пара на четвертую тарелку.

На вторую тарелку аппарата ИТН (3) подается азотная кислота и ц/б насосом из бака через фильтр– разбавленный раствор аммиачной селитры.

При необходимости переработки раствора аммиачной селитры из хранилища раствор ц/б насосом через фильтры подается в реакционную зону аппарата ИТН (3) или донейтрализатор (5). Узел отбора раствора для автоматического контроля среды/УРП-2И/ в хранилищах поз. Установлен на нагнетании насоса.

Для поддержание избыточного аммиака в пределах до 0,5 г/л в растворе аммиачной селитры хранилищ предусмотрено устройство донейтрализаторов и циркуляция раствора аммиачной селитры центробежным насосом, через донейтрализаторы хранилищ с подачей в них вручную-через регулирующий вентиль, газообразного аммиака.

При достижении минимального рН раствора аммиачной селитры после насосов срабатывает автоматическая защитная блокировка, при этом останавливаются центробежные насосы.

Запрещается подавать раствор из хранилища в аппарат ИТН (3), когда в него подаётся аммиак и азотная кислота, т.к. при этом отсутствует выделение сокового пара и естественная циркуляция раствора.

Для исключения повышения давления в аппаратах ИТН (3) выше допустимого 5 кПа/0,05кгс/см²/ на линии выхода сокового пара из аппаратов установлен бак-гидрозатвор, в который постоянно подается ц/б насосом из бака слабый раствор аммиачной селитры, который по линии перелива снова возвращается в бак.

Аппарат ИТН (3) снабжен аварийной линией перелива. Раствор аммиачной селитры по линии перелива через бак-гидрозатвор поступает в хранилище.

Из аппаратов ИТН (3) раствор аммиачной селитры массовой долей 89-92% температурой 148-165°С, кислотность 1-4 г/л HNO₃ по трубопроводу поступает в донейтрализатор (5), предназначенный для нейтрализации избытка кислоты в растворе после аппаратов ИТН (3).

Повышение температуры раствора аммиачной селитры в аппаратах ИТН (3) до 170°С сигнализируется, а при повышении температуры до 180°С срабатывает автоматическая защитная блокировка при этом:

-останавливаются дозировочные насосы раствора нитрата магния при повышении температуры в одном из двух аппаратов ИТН (3):

-останавливаются насосы;

-закрываются отсекатели на линии подачи раствора выпарной аппарат;

-закрывается отсекатель на линии подачи азотной кислоты в аппарат ИТН (3)

-закрывается задвижка с электроприводом на линии подачи аммиака в аппарат ИТН (3);

-останавливаются погружной насос;

-полностью открывается регулирующий клапан, регулирующий уровень в баке;

-открывается отсекатели на линии подачи парового конденсата из бака в аппарат ИТН (3), в донейтрализатор (5).

Нейтрализация закисленного раствора аммиачной селитры после аппаратов ИТН (3) 1-4 г/л HNO₃ газообразным аммиаком в донейтрализаторе (5) также происходит с выделением тепла, в результате чего температура незначительно повышается.

При повышении температуры до 180°С в донейтрализаторе (5), срабатывает автоматическая защитная блокировка при этом:

-открывается отсекатели на линии подачи парового конденсата в донейтрализатор (5);

-останавливается дозировочные насосы раствора нитрат магния.

-закрывается отсека ели на линии подачи раствора в выпарной аппарат;

-останавливается погружной насос;

-полностью открывается клапан, регулирующий уровень в баке.

Избыток аммиака в растворе аммиачной селитры после донейтрализатора (5) в пределах 0,1-0,5 г/л /рН 4.4-5.3/ автоматически регулируется клапаном установленных на линии подачи аммиака в аппарат.

Для измерения рН раствора на линии выхода раствора аммиачной селитры до 4 после донейтрализатора (5) установлены два устройства разбавления плава о рН-метрами.

При достижении минимального рН раствора аммиачной селитры до 4 после донейтрализатора (5) срабатывает автоматическая защитная блокировка, при этом открывается отсекатель на линии подачи газообразного аммиака в конторальный донейтрализатор.

Для исключение пропусков закисленного раствора аммиачной селитры, подоваемого на стадию упаривание, после донейтрализатора (5) перед выпарным аппаратом установлен контрольный донейтрализатор (6).

Раствор аммиачной селитры массовой долей 89-92%, содержащий добавки раствора нитрата магния 0,2-0,5% с избытком аммиака 0,1-0,5 г/л из донейтрализатора (5) по трубопроводу поступает в контрольный донейтрализатор (6).

Массовая доля аммиачной селитры после контрольного донейтрализатора (6) 89-92% NH₄NO₃. Избыток аммиака 0,1-0,5 г/л, /рН 4,4-5,3/. Массовая доля:

/NO₃/₂-0,2-0,5%

При нормальном режиме стадии нейтрализации в донейтрализаторе (5) аммиак не подается, отсекатель на линии аммиака в аппарат закрыт.

Для измерения рН раствора в контрольном донейтрализаторе (6) установлены два устройства разбавления плава с рН-метрами.

При достижении минимального рН раствора аммиачной селитры до 4,0 после контрольного донейтрализатора (6), срабатывает автоматическая защитная блокировка, при этом:

-закрывается отсекатели на линии подачи раствора и выпарной аппарат.

-останавливается погружной насос

-полностью открывается клапан, регулирующий уровень в баке.

-останавливается дозировочный насос,

-открывается отсекатель на линии подачи газообразного аммиака в.

В период налаживание режима в аппаратах ИТН (3), донейтрализаторе (5) раствор аммиачной селитры из контрольного донейтрализатора (6) по линии перелива поступает в хранилище.

Соковый пар с непрореагировавшим режима в аппаратах ИТН (3), донейтрализаторе (5) раствор аммиачной селитры на контрольного донейтрализаторе (6), гидрозатвора донейтрализатора, донейтрализатора хранилищ направляется на очистку в скруббер-нейтрализатор, заполненный насадкой из керамических колец Рашига размером 50х60.

В скруббер-нейтрализатор через дозирующее устройство подается от линии нагнетания центробежного насоса из бака разбавленный раствор аммиачной селитры массовей долей до 25% и азотная кислота из коллектора азотной кислоты.

Расход азотной кислоты в скруббер-нейтрализатор регулируется автоматически в зависимости от кислотности раствора аммиачной селитры в баке в пределах 10-20 г/л HNO₃.

Очищенный соковый пар после скруббер-нейтрализатора направляется в промывной скруббер, а раствор аммиачной селитры в бак.

 

 

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Материальные расчет

Исходные данные:
- концентрация исходной азотной кислоты 50 % HNO₃ ;
- концентрация аммиака 100 % NH₃ ;
- концентрация получаемого раствора 70% NH₄NO₃ ;
- производительность установки G=10 т/час.

В основе получения аммиачной селитры лежит следующая реакция:
NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃, (3.1)
M(NH₃) = 17 г/моль, М(NH₄NO₃) = 80г/моль, М(HNO₃) = 63г/моль.

Расчет:
1.Определим количество прореагировавшего 100%-ного аммиака:
m(NH₃) =17∙10000/80 = 2125 кг/час
2.Определим количество прореагировавшей 100%-ной азотной кислоты:
m(HNO₃) = 63∙10000/80 = 7875 кг/час
Тогда количество прореагировавшей 50 % - ной азотной кислоты составляет:
m(HNO₃)= 7875/0,5 = 15750 кг/час
Находим общее количество реагентов, поступающих в нейтрализатор:
3.Количество 70% - ного раствора аммиачной селитры:
m(NH₄NO₃)= 10000/0,7=14285,7 кг/час
4.Количество испарившейся воды при нейтрализации:
m(H₂O)= 2125 +15750 – 14285,7 = 3589,3 кг/час
Расход NH₃ + Расход HNO₃ = Количество NH₄NO₃ + соковый пар
2125 + 15750 = 14285,7 + 3589,3
17875кг/час = 17875кг/час

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты материального расчета

Материальный баланс
Приход	Расход
Вещество	кг	Вещество	кг
Аммиак		Аммиачная селитра	14285,7
Азотная кислота		Вода	3589,3
Итого:		Итого:

Тепловые расчеты

Исходные данные:
- температура кипения аммиачной селитры 120⁰С;
- давление в нейтрализаторе 117,68 кПа;

- теплоемкости: при 30⁰: С_НNO3 = 2,763 кДж/(м³·⁰С); при 50⁰С: C_NH3 = 2,185 кДж/(м³/⁰С); при 123,6⁰С: С_NH4NO3 = 2,303 кДж/(м³/⁰С);

Расчет:

Q_прих.= Q_расх. (3.2)
Приход теплоты:
1.Теплота, вносимая азотной кислотой:
Q₁ = 15907,5 · 2,763 · 30 = 1318572 кДж = 1318,572 МДж;
2. Теплота, поступающая с газообразным аммиаком:
Q₂ = 2146,25 ·2,185 · 50 = 234478кДж = 234,478 МДж;

При производстве аммиачной селитры выделяется теплота, которую достаточно точно можно определить графически. Для 50 % азотной кислоты Q = 105,09 кДж/моль.

3. При нейтрализации выделяется:
Q₃ = (105,09· 1000 · 10000)/80 = 13136250кДж = 13136,25МДж;
Суммарный приход:
Q_прих. = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 1318572+234478 +13136250 = 14689300кДж.

 

Расход теплоты:
1. Раствор аммиачной селитры уносит:
Q₁' = 14285,7· 2,303 ·t_кип.;
При давлении 117,68 кПа, температура насыщенного водяного пара равна 103⁰С.
Температура кипения воды 100⁰С. Температурная депрессия равна:
∆t = 120 – 100 = 20⁰С;
Определим температуру кипения 70 % раствора аммиачной селитры:
t_кип = 103 + 20 · 1,03 = 123,6⁰С;
Q₁' = 14285,7· 2,303 · 123,6 = 4066436 кДж = 4066,436 МДж.
2.Теплота, расходуемая на испарение воды:
Q₂' = 3589,3 · 2379,9 = 8542175 кДж = 8542,175МДж.
3.Теплопотери: Q_потерь = Q_прих.- Q_расх. = 14689300 – 8542175 – 4066436 = 2080689кДж = 2080,689МДж.

Суммарный расход: Q_расх. = Q₁' + Q₂'+ Q_потерь = 4066436 + 8542175 + 2080689 = 14689300 кДж.
Результаты расчетов сводим в таблицу 3.2.

 

 

Таблица 3.2 - Результаты тепловых расчетов

Тепловой баланс
Приход	Расход
Статья	кДж	%	Статья	кДж	%
Q1		8,98	Q1'		27,7
Q2		1,62	Q2'		58,1
Q3		89,4	Qпотерь		14,2
Итого:		100,00	Итого:		100,00

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: