Материал: Производство херни
3. Производство азотной кислоты
Атмосферный воздух проходит очистку в фильтре 1. Очищенный воздух
сжимают двухступенчатым воздушным компрессором (16,18).
Основной поток воздуха после сжатия нагревают в подогревателе воздуха 12
до 250-270 °С теплотой нитрозных газов и подают на смешение с аммиаком в
смеситель 6.
Газообразный аммиак, после очистки от влаги, масла и катализаторной пыли через подогреватель 5 при температуре 150 °С также направляют в смеситель 6.
После очистки аммиачно-воздушную смесь с содержанием NH3 не более 10%
подают в контактный аппарат 14 на конверсию аммиака.
Конверсия аммиака протекает на платинородиевых сетках (14а) при
температурах 870 - 900 ºС, причем степень конверсии составляет ≈ 96%. Нитрозные газы при 890-910 °С поступают в котел-утилизатор 15, расположенный под контактным аппаратом. В котле за счет охлаждения нитрозных газов до 170 °С
происходит испарение воды, питающей котел-утилизатор; при этом получают пар с давлением 1,5 МПа и температурой 230°С.
Нитрозные газы поступают в окислитель нитрозных газов 13. Частично окисление нитрозных газов происходит уже в котле-утилизаторе (до 40%). В
окислителе 13 степень окисления возрастает до 85%. За счет реакции окисления
нитрозные газы нагреваются до 300 - 335 °С. Эта теплота используется в
подогревателе воздуха 12. Охлажденные в теплообменнике 12 нитрозные газы
поступают в теплообменник 11, где происходит снижение их температуры до 150
°С и нагрев выхлопных (хвостовых) газов до 110-125 °С. Затем нитрозные газы направляют в холодильник-конденсатор 7. При этом конденсируются водяные пары,
и образуется слабая азотная кислота. Нитрозные газы отделяют от
сконденсировавшейся азотной кислоты в сепараторе 8, из которого азотную кислоту направляют в адсорбционную колонну 9 на 6-7-ю тарелку, а нитрозные газы - под нижнюю тарелку абсорбционной колонны. Кислота направляется в продувочную колонну 10, а отбеленная азотная кислота поступает на склад. Воздух после продувочной колонны подается в нижнюю часть абсорбционной колонны 9.
11
Степень абсорбции оксидов азота достигает 99%. Выходящие из колонны хвостовые газы с содержанием оксидов азота до 0,11% при температуре 35 °С
проходят подогреватель 11, где нагреваются до 110-145 °С и поступают в топочное устройство (камера сжигания 3 установки каталитической очистки). Здесь газы нагреваются до температуры 390-450 °С за счет горения природного газа,
подогретого в подогревателе 4, и направляются в реактор с двухслойным катализатором (палладий на оксиде алюминия) 2. Очистку осуществляют при 760 °С. Очищенные газы поступают в газовую турбину 17 при температуре 690-700 °С;
энергия, вырабатываемая турбиной за счет теплоты хвостовых газов, используется для привода турбокомпрессора 18. Содержание оксидов азота в очищенных выхлопных газах составляет 0,005- 0,008 %, содержание СО2 - 0,23 %.
Рис.8. Технологическая схема производства азотной кислоты под давлением
0,716 МПа:
1 — фильтр воздуха, 2 — реактор каталитической очистки; 3 — топочное устройство: 4 — подогреватель метана; 5 — подогреватель аммиака; 6 — смеситель аммиака и воздуха с поролитовым фильтром; 7 — холодильник-конденсатор; 8 — сепаратор; 9 — абсорбционная колонна; 10 — продувочная колонна; 11 — подогреватель отходящих газов; 12 — подогреватель воздуха; 13 — сосуд для окисления нитрозных газов; 14 — контактный аппарат; 14а – катализатор; 15 — котел-утилизатор; 16, 18 — двухступенчатый турбокомпрессор: 17 — газовая турбина.
12
Конструкция контактного аппарата
Рис. 9. Контактный аппарат, совмещенный с картонным фильтром:
1- аварийная мембрана, 2- картонные фильтры, 3-распределительная решетка, 4- катализаторные сетки, 5- слой колец, 6- жаростойкая футеровка.
Контактный аппарат состоит из двух частей: верхней в виде усеченного конуса и нижней цилиндрической. Между конусообразной и цилиндрической частями в специальной кассете расположены 12 платиновых катализаторных сеток. Кассета с катализаторными сетками установлена на решетке из концентрических колец. Под ними на колосниковой решетке размещен слой керамических колец, уложенных правильными рядами. Слой колец, с одной стороны, частично улавливает платину, с
другой – стабилизирует тепловой режим на катализаторных сетках.
13
Аммиачно-воздушная смесь поступает в контактный аппарат сбоку, огибает внутренний конус и сверху подается на катализаторные сетки. Верхний штуцер аппарата перекрыт предохранительной взрывной пластиной, которая разрывается в случае внезапного повышения давления внутри аппарата.
4. Производство метанола
4.1. Описание технологической схемы получения метанола при давлении 5МПа
Природный газ сжимается турбокомпрессором 1 до давления 3 МПа,
подогревается в подогревателе 2 за счет сжигания в межтрубном пространстве природного газа и направляется на сероочистку в аппараты 3 и 4, где последовательно осуществляется каталитическое гидрирование органических соединений серы на алюмокобальтмолибденовом катализаторе и поглощение образующегося сероводорода адсорбентом на основе оксида цинка. После этого газ смешивается с водяным паром и диоксидом углерода в соотношении СН4 : Н2О :
СО2 = 1 : 3,3 : 0,24.
Смесь направляют в трубчатый конвертор 5, где на никелевом катализаторе происходит паро-углекислотная конверсия при температуре 850 - 870 0С.
Теплоту, необходимую для конверсии, получают в результате сжигания природного газа в специальных горелках. Конвертированный газ поступает в котел-
утилизатор 6, где охлаждается до 280 - 290 0С. Теплоту выходящего газа используют в теплообменнике 7 для подогрева питательной воды, направляемой в котел-
утилизатор. Пройдя воздушный холодильник 8 и сепаратор 9, газ охлаждается до
35-40 0С. Охлажденный конвертированный газ сжимают до 5 МПа в компрессоре 10,
смешивают с циркуляционным газом и подают в теплообменники 11, 12, где он нагревается до 220-230 0С.
Нагретая газовая смесь поступает в колонну синтеза 13, температурный режим в которой регулируют с помощью холодных байпасов (проведение процесса синтеза метанола по ЛОТ). Далее газовая смесь охлаждается в холодильнике-конденсаторе
14, сконденсировавшийся метанол-сырец отделяется в сепараторе 15 и поступает в сборник 16. Циркуляционный газ возвращается на синтез, продувочные газы отдают на сжигание в трубчатую печь.
14
Вследствие снижения температуры синтеза при низком давлении процесс осуществляется в условиях, близких к равновесию, что позволяет увеличить производительность агрегата.
Рис. 10. Технологическая схема получения метанола при давлении 5 МПа.
1, 10 –турбокомпрессоры, 2 –подогреватель природного газа, 3 –реактор гидрирования сернистых соединений, 4 –адсорбер, 5 –трубчатый конвектор, 6 –котел-утилизатор, 7, 11, 12 – теплообменники, 8, 14 –холодильники-конденсаторы, 9, 15 –сепараторы, 13 –колонна синтеза, 16 –сборник.
4.2. Описание технологической схемы получения метанола при давлении 32
МПа.
Сжатый до 32 МПа синтез-газ очищается в масляном фильтре 1 и в угольном фильтре 2, после чего смешивается с циркуляционным газом и поступает в колонну синтеза 3.
Смещанный газ (на схеме – синтез-газ), пройдя через кольцевой зазор между катализаторной коробкой и корпусом колонны 3 (рис.11) (колонна синтеза метанола высокого давления – рис.13), поступает в межтрубное пространство
15