Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Функциональная схема синтеза аммиака





Современный энерготехнологический агрегат производства аммиака практически всю энергию, необходимую в процессе, генерирует внутри технологической схемы, используя тепло экзотермических процессов паро-воздушной конверсии метана, конверсии оксида углерода, метанирования и синтеза аммиака:

СН4 + Н2О = СО + 3Н2 – 206 кДж

СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2 – 248 кДж

СН4 + 0,5 О2 = СО + 2Н2 + 35 кДж

СО + 2Н2О = СО2 + 2Н2 + 41 кДж

СО + 3Н2 = СН4 + Н2О + 206 кДж

N2 + 3Н2 = 2NН3 + 56 кДж

Используется также в котле-утилизаторе тепло дымовых газов, выходящих из трубчатой печи. Генерируемого тепла достаточно для обеспечения агрегата механической энергией для привода компрессоров и насосов технологическим паром.

На стадии конверсии СН4 энерготехнологическая схема в производстве аммиака, схематически показанная на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 Энерготехнологическая схема производства аммиака

1 – трубчатая печь конверсии метана; 2 – котел-утилизатор;

3 – горелка; 4 – пароперегреватель

Для сжатия и циркуляции азотоводородной смеси на стадии синтеза используют мощные турбокомпрессоры, требующие скоростного привода (паровая турбина). Пар высоких параметров обычно получают на ТЭЦ, и производство аммиака становится сильно зависимым от нее. Избежать этого можно в энерготехнологической системе. Дымовые газы после трубчатой печи конверсии метана имеют температуру более 950 ºС, и их можно использовать для выработки пара высоких параметров, но их не хватает для привода паровой турбины. Недостаток энергии восполняют сжиганием дополнительного топлива в дымовом газоходе после трубчатой печи, то есть установкой энергетического узла как элемента технологической схемы. Используют также тепло технологического газа после второй, паровоздушной конверсии метана. Тепла технологического газ, дымовых газов и дополнительной горелки как энергетического узла, достаточно, чтобы отказаться от потребления энергии извне. Таким образом, производство аммиака стало автономным по энергии.



Другой вариант организации энерготехнологической схемы производства аммиака на стадии конверсии предполагает использование тепла дымовых газов печи паровой конверсии для: а) подогрева природного газа, поступающего на паровую конверсию; б) подогрева водяного пара, идущего на паровую конверсию; в) подогрева воздуха, идущего на воздушную конверсию. Оставшееся тепло дымовых газов используется в котле-утилизаторе для получения пара.

Другой пример организации энерготехнологических схем рассмотрим на примере производства разбавленной азотной кислоты. В основе этого производства лежат экзотермические реакции:

1) 4NH3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О + 907,3 кДж

2) 2NО + О2 = 2 NО2 + 112,3 кДж

3) 3 NО2 + Н2О = 2НNО3 + NO + 136 кДж

Принципиальная схема производства представлена на рисунке 4.11.

Рис. 4.11 Принципиальная схема производства разбавленной кислоты

1 – очистка аммиака и водуха и их смешение; 2 – окисление аммиака на катализаторе; 3,4 – охлаждение нитрозных газов с использованием теплоты процесса окисления; 5 - окисление оксида азота (II) и образование азотной кислоты; 6 – очистка (нейтрализация) отходящих газов. АмВС – аммиачно-воздушная смесь, НГ – нитрозные газы, ОГ – отходящие газы.

В основе энерготехнологической схемы производства азотной кислоты под давлением лежит утилизация тепла экзотермических реакций и потенциальной энергии сжатых газов.

С целью утилизации тепла экзотермической реакции (I) в нижней части контактного аппарата устанавливается котел-утилизатор, в котором нитрозные газы, выходящие из зоны контактирования охлаждаются от 900ºС до 170ºС и генерируются водяной пар.

В современном производстве азотной кислоты под давлением один из сырьевых компонентов - воздух сжимается в компрессоре и направляется в технологические аппараты. После всех превращений остается практически только азот как отходящий газ под давлением меньшим, чем давление воздуха после компрессора. Потенциал отходящего газа недостаточен, чтобы полностью компенсировать затраты на сжатие исходного воздуха, хотя можно его использовать для частичного возмещения затрат. Увеличить энергию отходящего газа как рабочего тела турбины можно повышением его температуры. Для этого в линию отходящего газа подают топливо - природный газ – и сжигают его с остатками кислорода. Это и есть энергетический узел (рисунок 4.12).

Но его функции не только энергетические, но и технологические. Подогрев газа нужен для очистки его от остатков оксидов азота. Используя небольшой избыток метана, создают восстановительную атмосферу в отходящем газе, и на катализаторе в реакторе очистки оксиды азота восстанавливаются до азота. После реактора очистки потенциал горячего газа достаточен для привода компрессора воздуха с помощью газовой турбины. После турбины очищенный газ может быть направлен непосредственно в выхлопную трубу. В этой схеме также использована регенерация тепла, сокращающая расходы топлива.

Рисунок 4.12 Энерготехнологическая схема производства

азотной кислоты:









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.