Современная энергосберегающая технология синтеза аммиака из азотоводородной смеси, осуществленная по циклической схеме

 – влиянием динамического  поведения плавающих колец уплотнений  – радиальными и угловыми колебаниями, потери подвижности колец и др.

 – механическими характеристиками  роторной системы (вал + подшипники + соединительные муфты).

Установка в корпусе высокого давления циркуляционной ступени еще  более усложняет конструкцию компрессора.

В некоторых производствах  вместо циркуляционной ступени применяются отдельные циркуляционные центробежные компрессоры типа ЦЦК (рис.7). Поскольку они работают при давлении 290/320 атм, то с целью избегания проблем с уплотнением концов вала компрессора весь компрессор в сборе с электродвигателем устанавливается внутри капсулы прочного корпуса.

Рисунок 7 – Циркуляционный компрессор ЦЦК:

1 – корпус; 2 – многоступенчатый  компрессор;

3 – электродвигатель; 4 –  токоввод

Т.к. обороты асинхронного электродвигателя не высокие 3000 об/мин, компрессор состоит из 11-13 ступеней, чтоб создать перепад давления 20-25 атм.

Сжатая азотоводородная смесь прокачивается через электродвигатель, охлаждая его.

Используются только шариковые  и роликовые подшипники с консистентной смазкой, что исключает загрязнение газа маслом.

Проблема осевых сил решается путем устройства лабиринтных уплотнений колес, промежуточных втулок и думмиса на одном диаметре.

 

1.4 Хранение аммиака

 

Поскольку аммиак получают в жидком виде, то и хранят его  в сжиженном состоянии при соответствующих условиях:

- P=20 атм, t=до 50°С – в горизонтальном цилиндрическом и шаровом резервуарах;

- P = 10 атм, t = до 25°С – в шаровых с теплоизоляцией;

- P=0,02-0,08, t= -33°С – в вертикальных цилиндрических с теплоизоляцией (изотермическое хранение).

Давление в резервуарах  поддерживается отводом избыточного  количества паров аммиака, испаряющегося за счет теплопритоков из вне. Отводят пар на конденсационные установки хранилища.

Вместимость резервуаров  в зависимости от давления от () до ().

Обычно на складах до 32 резервуаров.

Изотермическое хранение осуществляют в хранилище, представляющем собой двойной герметичный сосуд (рис.8), с прослойкой, заполненной сухим азотом (точка росы -40°С) для теплоизоляции.

Рисунок 8 – Изотермическое хранилище аммиака

 

Газообразный аммиак хранят в газгольдерах. Они служат также  для выравнивания нагрузок и давлений внутри цеха и смежных цехах, а также для усреднения состава вырабатываемых газов.

Газгольдеры используются мокрые и сухие. Кроме обычных конструкций применяются телескопические газгольдеры большой вместимости (рис.9).

В последнее время строятся сферические хранилища большой  вместимости для аммиака при высоком давлении.

Рисунок 9 – Телескопический газгольдер:

– чаша; 2 – телескоп; 3 –  ролики; 4 – купол

 

 

1.5 Транспортировка аммиака

 

Жидкий аммиак перевозится  в железнодорожных цистернах  или перекачивается по трубопроводам. На близкие расстояния перевозится автомобильными аммиаковозами с грузоподъемностью 3,2 т. Для мелких потребителей в баллонах. Железнодорожные цистерны рассчитаны на давление 20 атм, что позволяет перевозить аммиак без потерь на сброс паров даже в жарких районах (до +50°С). Емкость цистерн 30,7 и 43 т.

Функционирует аммиакопровод Тольятти – Горловка - Одесса на морской терминал для погрузки в наливные танкеры. Его протяженность 2,5 тыс.км, диаметр труб 355,6 мм, от Горловки 273 мм. Пропускная способность 2,5 млн т в год жидкого аммиака. Схема аммиакопровода показана на рис.10.

Рисунок 10 – Схема аммиакопровода

 

Температура жидкого аммиака  соответствует температуре почвы  и регулируется по местам.

Жидкий аммиак должен содержать 0,2% воды, что предотвращает коррозионное расстраивание металла труб и емкостей.

По трассе сооружены 30 раздаточных  станций по 200 т в сутки для отгрузки в автоцистерны для нужд сельского хозяйства.

Трубы из углеродистой стали, изолированы полимерной пленкой, имеют катодную защиту.

В Одесский порт аммиак поступает  при P = 15 атм и охлаждается до -34°С для хранения на складе и погрузки в танкеры. Суда снабжены резервуарами и холодильними установками, позволяющими хранить в изотермических условиях, а испаряющийся в результате неизбежного нагрева газообразный аммиак сжижают.

 

1.6 Техника безопасности при работе с аммиаком

 

В малых количествах аммиак применяется как возбуждающее средство при обмороках, опьянении, как обезболивающее в мазях.

Легкое отравление – раздражение  слизистой оболочки глаз и носа, чиханье, слезотечение, тошнота, головная боль, покраснение лица.

Тяжелое отравление – боль в глазах, удушье, кашель, головокружение, рвота, расстройство дыхания и сердечной  деятельности. Может развиться отек легких. Нужно сделать искусственное  дыхание и дать кислород.

Хронические отравления –  воспаление слизистых оболочек верхних  дыхательных путей, бронхов.

Допустима концентрация в  воздухе промышленных помещений  аммиака – .

Защита – спецодежда, очки, противогазы.

При отравлении аммиаком необходимо обильное питье, затем стакан растительного  масла, молока или лимонного сока.

 

1.7 Применение аммиака

 

Выше мы рассмотрели крупнотонажное производство аммиака. Для чего же он нужен в таких количествах?

Прежде всего из аммиака производят азотную кислоту. Разбавленная азотная кислота (50-60%) используется для производства минеральных удобрений: аммиачной селитры, карбамида, а также кальцинированной соды, которая используется для производства едкого натра (каустик), мыла, стекла и в др. отраслях.

Концентрированная азотная  кислота употребляется для производства взрывчатых веществ, красителей, нитролаков, некоторых пластмасс и др.

Рассмотрим производство карбамида – наиболее ценного азотного удобрения, легко усваиваемое растениями, содержащее 46% азота. Карбамид, кроме того, применяется и в промышленности для изготовления карбамидных смол, идущих на приготовление ценных пластмасс, древесностружечных плит, клеев, пропиток. Технологическая схема установки приведена на рис. 11. Сырьем для карбамида является аммиак и двуокись углерода, взаимодействующее по упрощенной реакции

.

Процесс происходит медленно, не полностью. Время процесса уменьшается с повышением температуры. Для увеличения выхода продукта используют избыток аммиака и повышенное давление.

В промышленности синтез карбида  ведут при  
180-200 атм, 180-200°С. Выход карбамида составляет 60-70%.

Рисунок 11 – Схема получения карбамида:

1 – колонна синтеза; 2 – дистилляционная колонна; 3 –  выпарной аппарат; 4 – гранулятор; 5 – насос; – компрессор; 7 – воздуходувка

 

 

 

 

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

1.  Предприятия по выпуску аммиака в России