Безотходные технологические процессы в химической промышленности на примере синтезе аммиака

Предложено для удаления СО2 из синтез-газа применять вместо хемосорбции СО2 физическую абсорбцию. В качестве абсорбента используется полипропиленкарбонат вместо карбоната калия и моноэтаноламина. Растворитель регенерируют снижением давления и последующей продувкой воздухом. При этом резко снижаются затраты энергии на регенерацию растворителя, которые необходимы в случае применения моноэтанолами

на. Расход пара в процессе физической абсорбции в 40 раз выше, но расход электроэнергии в 10 раз меньше. Общая экономия энергии в процессе физической абсорбции - 5-10%.

Экономии энергии способствует регенерация водорода из продувочных газов. Одна из фирм США предложила регенерировать водород из продувочных газов на криогенной установке. Регенерируемый водород направляется в компрессор синтез-газа, а остаточный газ используют в качестве топлива в печах первичной конверсии. В результате степень использования водорода повышается с 92—95% до 99,5%. Общая экономия составляет около 2,9 ГДж/т аммиака.

Ключевой элемент в технологии синтетического аммиака — его синтез из элементов, поэтому усилия направлены повышение эффективности катализатора, снижение температуры процесса и создание новых, более компактных конструкций реактора. Например, степень конверсии может быть повышена с 16 до 22—25%, а суммарный расход энергии снижен до 26,8 ГДж/т.аммиака.

Дальнейшее снижение энергозатрат при производстве NH3 будет зависеть от выбора процесса сепарации NH3. Если бы в производстве NH3 удалось осуществить процесс сепарации при небольшом охлаждении, то энергию, идущую на вторичный подогрев, можно было бы сэкономить и направить на другие нужды. Экономии энергии можно добиться и снижением содержания азота в воздухе на стадии вторичной конверсии, в результате чего необходимая температура может быть достигнута сжиганием меньшего количества топлива. [1]

1.2 Абсорбция СО2 из синтез-газа раствором поташа (Бенфильд) агрегата №2 производства аммиака АО АКРОН г. Новгород

На агрегате №2 при производительности по синтез-газу 110 тыс.н.м3/ч (по воздуху – 52500 м3/ч) осуществляется очистка газа с содержанием СО2 - 18% об. раствором КАРСОЛ. Процесс осуществляется двумя параллельными системами "абсорбер-насосы-десорбер". Концентрация КНСО3 в бедном растворе поддерживается не менее 7-10%, в полубедном до 15% за счет внедрения "флэш-сосуда" (рис. 1). В абсорберах установлена насыпная насадка - полипропиленновые седла Инталокс-44. Ранее в 1-й секции (нижней полке) абсорбера использовались пластиковые кольца Палля-50.7

Рис. 1. Схема агрегата №2 производства аммиака АО АКРОН г. Новгорода

Достигнуто: снизилась объемная доля СО2 в конвертированном газе после системы очистки с 0.06-0.08 до 0.04 - 0.05% об.; прекратились "проскоки" СО2 после очистки выше нормативных значений; полностью исключилась неравнозначность по расходу газа и температурам паралельноработающих аппаратов; снизился расход полубедного раствора с 880 до 830 т/ч и понизилась температура низа регенератора с 117-118 до 115оС; исключился процесс захлебывания абсорберов при изменения нагрузки по газу; значительно сократилось время выхода на режим абсорберов при пуске. Абсорбер выходит на нормальный режим работы в течение суток без сверхнормативного превышения СО2 в газе. [2]

1.3 Способ совместного производства аммиака и мочевины, установка для осуществления способа, способ модернизации установок синтеза аммиака и синтеза мочевины

Способ совместного производства аммиака и мочевины осуществляют по схеме, включающей реактор синтеза аммиака, секцию синтеза карбамата, реактор синтеза мочевины, а также секцию регенерации мочевины (рис. 2).

Часть потока, содержащего карбамат в водном растворе и поступающего из секции регенерации мочевины, подвергают обработке с частичным разложением карбамата для получения потока, включающего аммиак и диоксид углерода в паровой фазе, и потока, включающего разбавленный карбамат в водном растворе. Полученный разбавленный карбамат вместе с газовым потоком, включающим H2, N2 и CO2, полученный на стадии риформинга углеводородов, объединяют c потоком NH3, поступающего из реактора синтеза NH3.

Смесь направляют в секцию синтеза карбамата, где из аммиака и диоксида углерода получают поток, включающий карбамат в водном растворе, и газовый поток, включающий водород и азот. Поток, включающий карбамат в водном растворе, затем направляют в реактор синтеза мочевины, в то время как газовый поток, включающий водород и азот, направляют в реактор синтеза аммиака. Установка для осуществления способа основана на объединении в едином технологическом цикле реакторов синтеза аммиака, который связан с секцией риформинга, с реакторами синтеза карбамата и синтеза мочевины, а также с секциями регенерации и концентрирования мочевины. Модернизация единичных установок синтеза аммиака и синтеза мочевины предполагает создание технологического цикла, указанного выше.

Технический результат - снижение капиталовложений, энергетических и материальных затрат. [3]

1.4 Установка утилизации отдувочных газов синтеза аммиака

В настоящее время на производствах синтеза аммиака образуется большое количество отдувочных газов, содержащих как собственно сырье для производства аммиака, так и аргон, являющийся ликвидным продуктом.

Разделение газовой смеси, в установке криогенной утилизации отдувочных газов (КУОГ), позволяет получить газы в виде продуктов для дальнейшего технологического или коммерческого применения. Это значительно снизит количество вредных выбросов, т.к. в настоящее время отдувочные газы сжигаются в печах, образуя существенное количество оксидов азота и азотнокислых соединений.

Производительность установки и характеристики готовой продукции

Тип установки Производительность (по перерабатываемому сырью)

КУОГ –1 от 8500 куб.м/час

Сырье.

Примерный состав отдувочных газов: NH3-11,78%, H2-53,54%, N2-17,84%, CH4-12,12%, Ar-4,72%.

Давление смеси газов – не менее 15 МПа.

Состав и характеристики получаемых продуктов. NH3 - 5681 т / год, H2 - 3000 т / год, N2 - 13727 т / год, Ar - 5256 т / год.

Продукты могут выводиться как в жидком, так и в газообразном состоянии.[4]

Глава 2. Технологические схемы производства аммиака из природного газа

Первая схема выполнена по проекту фирмы “Kellogg”. Вторая технологическая схема - это схема агрегата АМ-76, выполненная по проекту ГИАП (Москва). Оба проекта выполнены по энерготехнологической схеме. Потребность в энергии (пар) обеспечивается, в основном, за счет утилизации тепла реакций.

2.1 Технологический процесс фирмы “Kellogg”

Предлагаемый технологический процесс предусматривает производство 1360 т/сутки жидкого безводного аммиака из природного газа. Проектом предусмотрена выдача продукционного аммиака при (+5)°С или (-33)°С.

Основные стадии процесса

1. Гидрирование сероорганических соединений, содержащихся в природном газе, в сероводород на кобальтмолибденовом катализаторе.

 Скачать реферат