Курсовая работа: Производство азотной кислоты

Для подпитки системы теплофикации в количестве до 25 м3/час, деаэрированная вода с I и II коллекторов питательной воды давлением до 7,4

МПа (74 кгс/см2) и температурой 102 ÷ 1040С поступает в теплообменник, где охлаждается химочищенной водой до температуры 60 ÷ 900С. Подогретая химочищенная вода после теплообменника (ПВ) направляется на деаэрацию.

Таблица 3 – Нормы технологического режима

Наименование стадий потоков реагентов, номер позиции	Наименование технологических показателей
	температура	давление	прочие показатели
1	2	3	4
Конверсия аммиака
Аммиачно-воздушная смесь после подогревателя (ПА)	65 - 900С	90 - 300 мм вод. ст.	Объемная концентрация аммиака в АВС 10-11,5%
Окисление аммиака в контактном аппарате (КА)	не более 8250 С	не более 15 мм вод.ст.	Степень конверсии аммиака не менее 96%
Газообразный аммиак после фильтров (Ф)			Масло не более 1 мг/м3 Железо не более 1 мг/м3
Охлаждение нитрозных газов в котле-утилизаторе (КУ)	140 - 2100С
Деаэрация питательной воды в деаэраторной колонне (ДК)	102-1040С	не более 0,05 МПа (0,5 кгс/см2)	Массовая концентрация кислорода в воде после деаэрации не более 0,03 мг/дм3
Деаэрационная вода поступающая на подпитку системы теплофикации предприятия	60 -900С	0,3 - 0,7 МПа (0,3-7,0 кгс/см2)
Использование тепла в котлах-утилизаторах (КУ):
- насыщенный пар	200-2500С	не более 3,9 МПа (39,0 кгс/см2)
- перегретый пар	не более 4500С	не более 3,9 МПа (39,0 кгс/см2)
Охлажденные и промытые нитрозные газы после газовых холодильников-промывателей (ХП)	45 - 600С		Массовая концентрация ионов хлора не более 15 мг/дм3 Массовая концентрация

1.5 Выбор оборудования

1.5.1 Выбор конструкции основного аппарата

По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:

- поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность этой стенки;

- регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при переменном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;

- смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.

Устройства теплообменных аппаратов.

Кожухотрубчатые теплообменники состоят из пучка труб, концы которых закреплены в специальных трубных решетках путем развальцовки, сварки, пайки, а иногда на сальниках. Пучок труб расположен внутри общего кожуха, причем один из теплоносителей движется по трубам, а другой – в пространстве между кожухом и трубами (межтрубное пространство).

Достоинства кожухотрубчатых теплообменников: компактность, небольшой расход металла, легкость отчиски труб изнутри (за исключением теплообменников с U-образными трубами).

Недостатки таких теплообменников: трудность пропускания теплоносителей с большими скоростями, трудность очистки межтрубного пространства и малая доступность его для осмотра и ремонта, трудность изготовления из материалов, не допускающих развальцовки и сварки (чугун, ферросилид и др.).

Теплообменники «труба в трубе». Такие теплообменники включают несколько расположенных друг над другом элементов, причем каждый элемент состоит из двух труб: наружной трубы большого диаметра и концентрически расположенной внутри нее трубы. Внутренние трубы элементов соединены друг с другом последовательно; так же связаны между собой и наружные трубы. Для возможности очистки внутренние трубы соединяют при помощи съемных калачей.

Преимущества этих теплообменников: высокий коэффициент теплопередачи вследствие большой скорости обоих теплоносителей, простота изготовления.

Недостатки: громоздкость, высокая стоимость ввиду большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене; трудность очистки межтрубного пространства.

Оросительные теплообменники. Оросительные теплообменники состоят из змеевиков, орошаемые снаружи жидким теплоносителем (обычно водой), и применяются главным образом в качестве холодильников. Змеевики выполнены из прямых горизонтальных труб, расположенных друг над другом и последовательно соединенных между собой сваркой или на фланцах при помощи калачей. Орошающая вода подается на верхнюю трубу, стекает с нее на нижележащую трубу и, пройдя последовательно по поверхности всех труб, стекает в поддон, расположенный под холодильником.

Достоинства: пониженный расход охлаждающей воды; простота устройства и дешевизна; легкость осмотра и наружной очистки труб.

Недостатки: громоздкость; сильное испарение воды; чувствительность к колебаниям подачи воды; при недостатке воды нижние трубы не смачиваются и почти не участвуют в теплообмене.

Погружные теплообменники состоят из змеевиков, помещенных в сосуд с жидким теплоносителем. Другой теплоноситель движется внутри змеевиков. При большом количестве этого теплоносителя для сообщения ему необходимой скорости применяют змеевики из нескольких параллельных секций.

Преимущества: простота изготовления; доступность поверхности теплообмена для осмотра и ремонта; малая чувствительность к изменениям режима вследствие наличия большого объема жидкости в сосуде.

Недостатки: громоздкость; неупорядоченное движение (незначительная скорость) жидкости в сосуде, в результате чего теплоотдача снаружи змеевиков происходит путем свободной конвекции с невысоким коэффициентом теплоотдачи; трудность внутренней очистки труб.

Вывод: в связи с вышеперечисленными достоинствами и недостатками рассмотренных видов теплообменников выбирается погружной теплообменник типа котел утилизатор.

Котел-утилизатор прямоточный сепараторного типа УС-2,6/39 предназначен для утилизации тепла нитрозных газов с выработкой энергии энергетического пара давлением 3,92 МПа и температурой 440±10 ˚С. Включает два испарительных пакета, два пароперегревателя, размещенных в корпусах контактных аппаратов (температура нитрозных газов после них понижается от 850 до 300˚С), и один экономайзер, где питательная вода подогревается от 150 до 250 ˚С, а температура нитрозных газов снижается до 200-230 ˚С.

Высота – 5750 мм

Диаметр – 2770 мм

Поверхность теплообмена – 368 м2

1.5.2 Характеристика оборудования

Контактный аппарат (КА) предназначен для окисления аммиака до оксида азота. Состоит из 2-х частей: верхняя часть с картонным фильтром, который служит для тонкой очистки АВС, нижняя часть с катализаторными сетками – для окисления аммиака. Картонный фильтр состоит из 5-ти фильтровальных пакетов, заключенных в цилиндрический корпус, и изготовлен из фильтровального картона ФМП-1. нижняя часть – катализаторная сета из платинородиевопалладиевого сплава и слой неплатинового железохромового катализатора.

Диаметр – 3020 мм

Высота – 4200 мм

Диаметр сеток – 2900 мм

Вес сеток – 6184-7260 г

Активная поверхность катализаторной сетки – 11м2

Содержание: платины – 92,5%

Родия – 3,5 %

Палладия – 4,0 %

Диаметр проволоки – 0,09 мм

Число сплетений – 1024 на см2

Аппарат для очистки воздуха (ОВ) предназначен для очистки воздуха от механических загрязнений.

Поверхность фильтрации рукавных фильтров – 220 м2

Диаметр тарельчатого промывателя – 3000мм

Диаметр фильтра – 4000 мм

Высота – 11800 мм

Подогреватель АВС (ПА) предназначен для подогревания аммиачно-воздушной смеси нитрозными газами.

Диаметр – 1100 мм

Высота – 4645 мм

Диаметр трубок – 38 х 2,5 мм

Поверхность теплопередачи – 190 м2

Газовый холодильник-промыватель (ХП) предназначен для охлаждения и промывки нитрозного газа от аммонийных солей.

Д = 2800 мм;

Н = 5440 мм;

Fзмеевиков = 110 м2;

øтр. = 38х2,5 мм

Количество ситчатых тарелок – 3

Деаэрационная колонна (ДК) предназначена для деаэрации смеси ХОВ и парового конденсата, поступающей на питание котлов-утилизаторов.

Д = 1100 мм;

Н = 2530 мм.

1.6 Автоматизация технологического процесса и аналитический контроль производства

1.6.1 Автоматизация технологического процесса

Под автоматизацией понимают применение методов и средств автоматики для управления производственным процессом.

Конечной целью автоматизации является создание полностью автоматизированного производства, где роль человека сведется к составлению режимов и программ технологических процессов, к контролю за работой приборов, ЭВМ и их наладке.

К параметрам, подлежащим регулированию, относят давление и температуру в аппаратах, расход сред, используемых в технологическом процессе, уровень веществ в аппаратах, состав и качественные показатели сырья и готовой продукции.

Устройства контроля служат для получения и отображения текущих значений параметров процесса.

Устройства регулирования (регуляторы) предназначены для поддержания текущего значения параметра равным заданному.

Устройства программного управления служат для включения и выключения различных механизмов, машин и аппаратов по заранее заданной временной программе.

Устройства сигнализации предназначены для оповещения оперативного технологического персонала о наступлении тех или иных событий в объекте управления подачей звуковых и (или) световых сигналов.

Устройства защиты (блокировки) предназначены для предотвращения аварий, пожаров, взрывов, выхода из строя оборудования.

На линиях аммиака установлены узлы учета по измерению расхода (ДМПК-100), давления (ДМПК-4) и температуры (КСМ-3).

Объемная концентрация аммиака в аммиачно-воздушной смеси регулируется (ПРЗ-24) автоматически пневмоклапаном в пределах 10 ÷ 11,5%.

Расход (ДМПК-100) деаэрированной воды, питающей котел-утилизатор, регулируется пневмоклапаном дистанционно вручную.

На выходе пара из каждого котла-утилизатора (КУ) и на РОУ-1 установлены предохранительные клапаны.

Регулирование давления на нагнетании подпиточных насосов осуществляется регулирующим (ПРЗ-21) пневмоклапаном, установленным на байпасном узле между коллекторами всаса и нагнетания.

Таблица 4 – Описание функциональной схемы автоматизации технологического процесса

		Дистанционное управление со щита		Заслонка регулирующая КЗ-4202 с позиционером ПР 10-100 Ду-700 мм, Ру=0,6 МПа
Нитрозные газы на сетках контактного аппарата (КА)	Температура	Регистрация на щите по месту	не более 8250С	Термопара ТХА Предел измерения 0÷11000С Класс точности 1,0 Δи.к. = ±110С	Δнп = ±140С
Объемные расходы аммиак-воздух	Соотношение	Непрерывные показания на щите	не более 11,5%	Сигнализатор мембранный, тип СМ-1 Шкала: 0 ÷1,0 кгс/см2
Питательная вода в коллекторах перед котлами-утилизаторами	Давление	Показание по месту	5,0÷7,4 МПа	Манометр электроконтактный ВЭ16-РБ Шкала: 0÷10,0 МПа Класс точности 1,5 Δи.к. = ± 0,15 МПа	Δнп = ±0,19 МПа
	Минимальное давление	Сигнализация световая, звуковая	4,0 МПа
Питательная вода после подогревателя питательной воды	Температура	Регистрация на щите	не менее 1300С	Термопара ТХК Потенциометр КСП-4 Шкала: 0÷2000С, Класс точности 1,0 Δи.к. = ±2,0 0С	Δнп = ±2,6 0С
		Подготовка аммиачно-воздушной смеси
Газообразный аммиак на входе в отделение до фильтров (Ф)	Давление PR-5029	Регистрация на щите	250÷350 мм вод. ст.	Дифманометр ДМПК-4 Перепад 400 мм вод. ст., Класс точности 1,0 Вторичный прибор МСС-430 Шкала 0÷100% Класс точности 1,5 Δи.к. = ±7,2 мм вод. ст.	Δнп = ±9,36 мм вод. ст.
	Температура ТR-5028	Регистрация на щите	не более +500С	Термометр ТСМ гр.23 Электронный мост КСМ-3 Шкала -50 ÷ +500С Класс точности 1,5 Δи.к. = ±1,80С	Δнп = ±2,00С
Газообразный аммиак после фильтров, общецеховой коллектор	Давление PRDASeh-5113	Непрерывные показания на щите	Не менее 100 мм вод. ст. (1,0 кПа)	Дифманометр ДМПК-4 Класс точности 1,0 Перепад 2,5 кПа
	Минимальное давление	Блокировка	30 мм вод. ст. (0,3 кПа)	Вторичный прибор электроконтактный манометрВЭ16-РБ, шкала 0÷0,16 МПа Класс точности 1,5 Δи.к. = ±0,045 кПа	Δнп = ±0,058 кПа
Воздух в контактный аппарат, трубопровод подачи воздуха до фильтра (ОВ)	Объемный расход на агрегат	Непрерывные показания на щите	не более 20000 м3/час	Диафрагма ДДН-2,5-800 Дифманометр ДМПК-4 Класс точности 1,0 Перепад 100 кгс/м2 Вторичный прибор ПВ4.3Э Шкала 0÷25000 м3/час Класс точности 1,0 Δи.к. = ±1,4 м3/час	Δнп. = ±1,8 м3/час
Газообразный аммиак на агрегат	Объемный расход	Регистрация на щите по месту	не более 3000 м3/час	Диафрагма ДКН-10-250 Дифманометр, тип ДМПК-4	Δнп = ±58,5 м3/час
				Класс точности 1,0 Перепад 100 кгс/м2 Вторичный прибор, тип ПВ10-1Э Шкала: 0÷3200 м3/ч Класс точности 1,0 Регулирующий блок соотношения, тип ПР3.24 Δи.к. = ±45 м3/час
		Дистанционное управление со щита		Клапан регулирующий тип 25ж42нж Ру = 1,6 МПа, Ду = 200 мм
Аммиачно-воздушная смесь, поступающая на всас газодувки	Давление	Показание по месту	90÷300 мм вод.ст.	U- образный манометр	Δнп - не нормируется
Аммиачно-воздушная смесь на входе в контактный аппарат	Давление	Регистрация на щите	не более 15 мм. вод.ст. (15 кгс/м2)	Дифманометр тип ДМПК-4 класс точности 1,0 Перепад 25 мм вод. ст. Вторичный прибор тип ПВ10.1Э Шкала 0÷25 кгс/м2 Регулятор ПР3.21 и ПФ 3.1 Класс точности 1,0 Δи.к. = ±0,35 кгс/м2	Δнп = ±0,45 кгс/м2
		Дистанционное управление со щита		Заслонка регулирующая КЗ-4202 с позиционером ПР 10-100 Ду-700 мм, Ру=0,6 МПа
Объемные расходы аммиак-воздух	Соотношение	Непрерывные показания на щите	не более 11,5%	Сигнализатор мембранный, тип СМ-1 Шкала: 0 ÷1,0 кгс/см2

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5