Технология неорганических веществ и минеральных удобрений (стр. 18 )

Параметры процесса окисления аммиака в агрегате АК-72 близки к оптимальным.

При хорошей очистке воздуха и аммиака, современной регенерации сеток достигаемая степень конверсии составляет 97%. При высокой степени загрязненности воздуха химическими примесями, несвоевременной регенерации сеток, низкой температуре на катализаторных сетках степень коверсии снижается до 95% и ниже, что требует остановки на регенерацию катализаторныз сеток.

Охлаждение нитрозных газов.

В котле-утилизаторе 11 нитрозный газ охлаждается от 850 до 3000С на выходе из испарительного пакета. В объеме за испарительным пакетом до выхода из корпуса котла за счет окисления NО в NО2 температура нитрозных газов повышается до 340-3500С и при дальнейшем окислении в трубопроводе и в окислительном объеме экономайзера 12 – до 380 –4000С.

В экономайзере нитрозный газ охлаждается до 2000С (на выходе из пакета), нагревая питательную воду от 150 до 2600С. В подогревателе химически очищенной воды 13 нитрозный газ охлаждается от 230 до 1500С, нагревая воду от 30 до 950С.

На входе в холодильник-конденсатор 14 температура нитрозного газа 1500С и окисленность его 65%. Холодильник-конденсатор охлаждается оборотной водой, начальная температура которой летом 280С, вода нагревается на 70С. В холодильнике-конденсаторе продолжается охлаждение газа, идет конденсация паров воды и образование 37-45% азотной кислоты. На выходе из данного аппарата нитрозный газ имеет температуру 45-600С. Далее газ направляется в промыватель 15, где образуется 40 –45% азотная кислота. Здесь в нем отводится примерно 419 –503 МДж тепла на 1т НNО3. В теплообменнике 18 отводится 335МДж/т, т. е. количество, примерно равное количеству тепла испарения аммиака, расходуемого на производство 1т НNО3. Дебаланс тепла компенсируется с помощью парового подогревателя циркулирующей воды, в котором максимальный расход пара необходим при пуске контактных аппаратов.

На выходе из промывателя нитрозный газ имеет температуру 45-500С и окисленность 67-70%, содержание нитрата аммония в виде аэрозолей – 100-300 мг/м3, и брызг азотной кислоты - до 0.5 масс.%. Во время пуска контактных аппаратов содержание нитрата аммония в кислоте промывателя достигает 25 г/л, оно быстро снижается, и после выхода на нормальный режим в этой кислоте обнаруживаются лишь следы нитрата аммония.

Абсорбция оксидов азота

Процесс абсорбции оксидов азота осуществляется под давлением 0.735 –1.079 МПа. Гидравлическое сопротивление колонны в диапазоне рабочих нагрузок составляет 58.8–78.5кПа. Нижнее давление соответствует 70% нагрузке агрегата, верхнее – полной нагрузке в зимнее время года. При нижнем значении давления содержание оксидов азота в выхлопных газах на выходе из колонны не превышает 0.07–0.08% об. В холодное время года и при номинальном давлении в колонне концентрация оксидов азота в выхлопных газах снижается и достигает 0.02-0.03%об. Перед подачей в абсорбционную колонну газ подвергается охлаждению и окислению последовательно в подогревателе питательной воды 22 и холодильнике-конденсаторе 23 от 210 до 500С. В нем идет процесс конденсации паров воды с образованием 65% азотной кислоты.

В узле охлаждения и промывки нитрозного газа низкого давления в азотную кислоту перерабатывается 35-37%, в холодильнике-конденсаторе 23 – примерно 2%, а в абсорбционной колонне – 63-61% от общего количества оксидов азота.

Кислота на выходе из абсорбционной колонны содержит 0.5-0.8% масс. растворенных оксидов азота. Отдувка оксидов азота осуществляется в продувочной колонне 25 на четырех провальных тарелках при температуре кислоты 50-700С.

Каталитическая очистка выхлопных газов от оксидов азота.

В агрегате АК-72 используется высокотемпературная каталитическая очистка на двухступенчатом катализаторе: в качестве первой ступени – палладированный катализатор АПК-2,содержащий 2 масс.% Рd, в качестве второй ступени – активированный оксид алюминия. Для обеспечения процесса восстановления природный газ подают в реактор в избытке 2-4% по отношению к стехиометрии. Природный газ смешивается с выхлопными газами в смесителе 29; содержание метана в смеси 1.33% об. На свежем катализаторе АПК-2 температура начала реакции 4800С, при старении катализатора она растет до 500–5300С. Так как подогрев выхлопного газа в подогревателе выше расчетной температуры 5000С нежелателен, то во время пуска реактора на воздухе в него подают азотоводородную смесь с таким расчетом, чтобы концентрация водорода не превышала 1% об., а в сумме с метаном -1.9%об. по отношению к воздуху.

В отличие от агрегата азотной кислоты под единым давлением 0.716 МПа, в котором применяется аналогичная каталитическая очистка, в агрегате АК-72 при пуске и наборе оборотов машины ГТТ-12 до розжига контактных аппаратов реактор каталитической очистки выполняет функции камеры сгорания для повышения температуры воздуха перед турбиной до 7600С. При работе на воздухе в реактор подается меньше природного газа, так как происходит его полное сгорание в избытке кислорода. Содержание NОх в очищенных выхлопных газах после реактора не превышает 0.005%об. Состав выхлопных газов после подогревателя следующий: азот –92%, кислород –1.5-3.0%, СО2 –1%, Н2О –5%, вредные примеси: NОх– до 0.008%, СО – 0.1%.

Увеличение содержания NОх в выхлопных газах после подогревателя происходит за счет добавления в него оксидов азота с нитрозными газами, просачивающимися через лабиринтные уплотнения нитрозного нагнетателя, а также образующихся при сжигании природного газа в горелках подогреваВыхлопные газы выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу высотой 100-150 м.

Технико-экономические показатели и особенности схемы агрегата АК-72.

Агрегат АК-72 рассчитан на получение азотной кислоты концентрацией 60%. В зимнее время можно получить кислоту, концентрация которой достигает 65%. Содержание растворенных оксидов азота в продукционной кислоте не должно превышать 0.05%. Практически достигается почти полная отдувка кислоты от оксидов азота. Содержание прокаленного остатка – н/б 0.004%масс., хлоридов - н/б10 мг/кг в пересчете на хлорид-ион, аммиачной селитры - следы.

Расходы сырья и энергии на производство 1т азотной кислоты (100%) по расчету в агрегате АК-72 приведены ниже:

Аммиак, т…………………………………………………………………………0.286

Платиноидный сплав (безвозвратные потери), г………………………………0.120

Палладированный катализатор АПК-2 (безвозвратные потери в пересчете

на палладий), г…………………………………..0.028

Активированный оксид алюминия (безвозвратные потери), г…………………22.0

Химически очищенная вода, т (обессоленная вода)…………………………….1.54

Конденсат водяного пара, т ………………………………………………………..0.34

Производственная оборотная вода (Dt =70С), м3………………………………….129

Природный газ (теплотворная способность 37.2 МДж/м3), м3…………………82

Электроэнергия, квт*ч ……………………………………………………………..14.4

Сопутствующая продукция: пар водяной, ГДж………………………………….4.731

Суточная производительность агрегата АК-72 составляет 1150 т 100% азотной кислоты, она определяется производительностью осевого воздушного компрессора. Расчетный расход воздуха на 1т азотной кислоты при степени конверсии аммиака 96%, степени абсорбции 99.3% и содержании кислорода в выхлопных газах после абсорбционной колонны 2.4%об. равен примерно 3880м3.

В холодное время года производительность агрегата превышает номинальную. Производительность агрегата может регулироваться в широком диапазоне нагрузок: от 70 до 112% (зимой).

Технико-экономические показатели производства и расходные коэффициенты.

показатель	Тип системы
	комбинированная	Высокого давления	АК-72
Мощность агрегата, тыс. т/год	50	120	360
Число агрегатов	8	3	1
Удельные кап. затраты %	100	79	75
Себестоимость	100	87	80
Производительность труда, %	100	152	195
Расходные коэффициенты (на 1т амиака)
Аммиак, т	0.293	0.293	0.293
Катализатор платин., г	0.049	0.160	0.100
Электроэнергия, кВт*ч	266	40	14.4
Природный газ, нм3	-	120	82
Вода, м3	150	120	130

Достоинства и недостатки схем агрегатов АК-72 и УКЛ.

Схема агрегата АК-72 является более энерготехнологической, так как для привода воздушного и нитрозного компрессоров служит высокотемпературная газовая турбина: паровая турбина с противодавлением небольшой мощности используется для запуска машинного агрегата и регулирования частоты вращения нитрозного нагнетателя.

Однако, поскольку в этой схеме источником тепла для поддержания температуры газа перед реактором является процесс окисления аммиака, то любые нарушения (в т. ч. и ложные), приводящие к прекращению подачи аммиака в контактные аппараты, неизбежно вызывают «погасание» реактора и остановку машинного агрегата. Этих недостатков лишена схема УКЛ, поскольку в ней параллельно технологическим аппаратам установлена постоянно включенная камера сгорания, что позволяет сделать независимой работу машинного агрегата от технологической линии. Преимущества автономной работы машины заключается и в возможности существенно сократить число пусков и остановок ее, сократить время на повторные пуски при кратковременной остановке технологии и сократить затраты энергоресурсов при повторных пусках агрегата. Недостатком схемы АК-72 является и жесткая связь между технологией и работой машинного агрегата.

1.4.5. Концентрирование разбавленнной азотной кислоты

Непосредстввенная дистилляция разбавленных водных растворов азотной кислоты позволяет концентрировать ее практически до содержания 60-65% НNО3. 68.4% раствор НNО3 соответсвует азеотропному составу и имеет максимальную температуру кипения 394.9К.