10-ma’ruza Mavzu: Ammiakni sintez kilish jarayonini avtomatlashtirish. (2 soat)

8.5. Ammiak ishlab chiqarishning texnologik sxemasi
8.5.1. Ishlab chiqarish sxemasini tanlash
Azot aralashmasidan ammiak ishlab chiqarishda aniqlovchi parametr sintez bosimi hisoblanadi. Amaldagi bosimga qarab, sintetik ammiak ishlab chiqarish uchun barcha tizimlar quyidagilarga bo'linadi:

• 
  past bosimli tizimlar (10-15 MPa);
  
• 
  o'rta bosimli tizimlar (25-60 MPa);
  
• 
  yuqori bosimli tizimlar (60-100 MPa).
  

Matematik modellashtirish usuli bilan jarayonni o'rtacha bosimda o'tkazish iqtisodiy jihatdan eng foydali ekanligi aniqlandi. Gazni siqish, ammiak sintezi va uning ABC dan kondensatsiyasi bosqichlarida kapital va energiya xarajatlari bosimning ma'lum chegaragacha oshishi bilan kamayadi. Optimal bosim 32 MPa ni tashkil qiladi. Bosimning yanada oshishi xarajatlarning sezilarli kamayishiga olib kelmaydi, balki ishlab chiqarishning texnologik sxemasini murakkablashtiradi.
O'rta bosim tizimida jarayonning etarlicha yuqori tezligi, ammiakni gaz aralashmasidan ajratish qulayligi, suyuq va gazsimon mahsulotlarni bir vaqtning o'zida olish imkoniyati ta'minlanadi. Natijada o'rta bosimli qurilmalar jahon va mahalliy amaliyotda keng tarqalgan.
5.2. Ishlab chiqarishning texnologik sxemasi
Shaklda. 8.11 zamonaviy ammiak ishlab chiqarishning texnologik sxemasini ko'rsatadi, o'rtacha bosimda, unumdorligi 1360 tonna / kun. Uning ishlash tartibi quyidagi parametrlar bilan tavsiflanadi:

8.11-rasm – Ammiak ishlab chiqarishning texnologik sxemasi:

1. 
   sintez ustuni;
   
2. 
   suv kondensatori;
   
3. 
   yangi ABC va aylanma gazning aralashtirgichi (injektor);
   
4. 
   kondensatsiya ustuni;
   
5. 
   gaz ajratgich;
   
6. 
   suyuq ammiak evaporatatori;
   
7. 
   masofaviy issiqlik almashtirgich (chiqindi issiqlik qozoni);
   
8. 
   quvur kompressori.
   

aloqa harorati

• 
  450–550 0 S;
  
• 
  bosim 32 MPa;
  
• 
  gaz aralashmasining hajmli tezligi 4 × 10 4 nm 3 / m 3 soat;
  
• 
  azot-vodorod aralashmasining tarkibi stokiometrikdir.
  

Yangi ABC va bosim ostida aylanma gaz aralashmasi aralashtirgichdan 3 kondensatsiya ustuniga 4 beriladi, bu erda ammiakning bir qismi aylanma gazdan kondensatsiyalanadi, u erdan sintez kolonnasiga kiradi 1. Kolonnadan chiqadigan gaz yuqoriga kiradi. 0,2 vol.gacha ) suv sovutgich-kondensatorga 2 va undan keyin suyuq ammiak ajratiladigan gaz separatoriga 5 yuboriladi. Kompressor 8 dan keyin qolgan gaz yangi ABC bilan aralashtiriladi va avval kondensatsiya ustuniga 4, so'ngra suyuq ammiak bug'latgich 6 ga yuboriladi, u erda -20 0 S ga sovutilganda ammiakning katta qismi ham kondensatsiyalanadi. Keyin taxminan 0,03 vol.% ammiakni o'z ichiga olgan aylanma gaz sintez ustuniga kiradi 1. Evaporatatorda 6, aylanma gazning sovishi va uning tarkibidagi ammiakning kondensatsiyasi bilan bir vaqtda suyuq ammiakning bug'lanishi hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. tijorat gazsimon mahsulot.
Texnologik sxemaning asosiy apparati RIV-N reaktori bo'lgan sintez ustunidir. Ustun korpus va turli xil qurilmalarning ko'krak qafasidan iborat bo'lib, unda kontaktli massa joylashtirilgan katalizator qutisi va issiqlik almashinuvi quvurlari tizimi mavjud. Ammiak sintezi jarayoni uchun optimal harorat rejimi muhim ahamiyatga ega. Maksimal sintez tezligini ta'minlash uchun jarayonni yuqori haroratda boshlash kerak va konversiya darajasi oshgani sayin, uni rasmda ko'rsatilganidek, optimal haroratlar chizig'iga (OTT) mos ravishda tushirish kerak. 8.12a. Haroratni nazorat qilish va jarayonning avtotermalligi kontaktli massa qatlamida joylashgan issiqlik almashtirgichlar yordamida va qo'shimcha ravishda issiqlik almashtirgichni chetlab o'tib, sovuq ABC ning bir qismini kontakt massasiga etkazib berish orqali ta'minlanadi (8.12-rasm).
Issiqlik almashinuvi moslamalari, katalizator qutisi va chiqindi issiqlik qozoni orqali reaktsiya aralashmasi va reaktsiya mahsulotlarining o'tishida haroratning ketma-ket o'zgarishini hisobga olgan holda, sintez ustunining harorat rejimini grafik bilan tasvirlash mumkin (8.13-rasm). .
Ustun tanasini vodorodning po'latga tarqalishiga va uni yo'q qilishga hissa qo'shadigan yuqori haroratlardan himoya qilish uchun ustunga kiradigan sovuq ABC katalizator qutisiga o'tishdan oldin, avval korpus va o'rash o'rtasidagi halqa bo'shlig'idan o'tib, doimiy ravishda yuviladi. ustun devorlari va ularni sovutish.

Shakl 8.12 - Katalizator qutisidagi harorat o'zgarishi (a). Katalizator qutisiga ABC kirish sxemasi (b).

8.13-rasm - Sintez ustunidagi harorat o'zgarishlar grafigi

Sanoatda suyuq ammiakning ikki navi (birinchi va ikkinchi) va uning suvli eritmasi (ammiakli suv) ishlab chiqariladi. GOST 6221-75 ga ko'ra, birinchi navdagi ammiak kamida 99,9% va ikkinchi nav kamida 99,6% NH 3 ni o'z ichiga olishi kerak. 1-nav ammiak sovutgich sifatida sovutgich va mineral o'g'itlarda, 2-nav nitrat kislota ishlab chiqarishda qo'llaniladi.