Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза

нм3 H2 и 6862 нм3 N2.Всего надо 27515 нм3 смеси H2 и N2. или

27515*100/74,29+24,75=27781 нм3 свежей водородной смеси

Обозначим резервный объем через х .Тогда общий объем свей смеси

27 781+ x, где

H2----------20650+x*0.7429 нм3

N2-----------6965+x*0.2475 нм3

Ar-----------104+x*0.0038 нм3

СH4--------162+x*0.0058 нм3

Всего 27781+х

Из этого количества расходуется на синтез аммиака и удаляется с

растворенными газами.

20653+170+17=20840 нм3 водорода

6862+55,2+6=6932,2 нм3азота

5,65+1=6,65 нм3аргона

15+3=18 нм3 метана

При продувке должно быть удалено :

20650+x*0.7429 нм3-20840= x*0.7429-190 нм3 водорода

6965+x*0.2475 нм3-6923,2= x*0.2475-58,2 нм3 азота

104+x*0.0038 нм3-6,65= x*0.0038 +97,35 нм3аргона

162+x*0.0098 нм3-18= x*0.0058+144 нм3 метана

Обозначим общий объем продувочных газов через у .Тогда количество

удаляющихся газов:

Аммиака---у*0,0766 нм3

H2----------у*0,665 нм3

N2-----------у*0,224 нм3

Ar-----------у*0,014 нм3

СH4--------у*0,0204 нм3

Приравниваем количество продувочных газов ,выраженных через х и у .

Получим

для H2---------- x*0.7429-190= у*0,665 нм3

для N2----------- x*0.2475-58,2 нм3= у*0,224 нм3

для Ar----------- x*0.0038 +97,35= у*0,014 нм3

для СH4-------- x*0.0058+144 нм3= у*0,0204 нм3

x*0.7429-190= у*0,665 x*0.2475-58,2 нм3= у*0,224

x*0.0038 +97,35= у*0,014 x*0.0058+144 нм3= у*0,0204

у=9275 нм3 у1=9563 нм3

х=8558 нм3 х1=8890 нм3

Определим среднее значение х=8724 нм3

У=9419 нм3

В объеме 9419 нм3 содержится

NH3—0,0766*9419=721 нм3 или 555,5 кг

H2—0,665*9419=6263 нм3 или 557,4 кг

N2---0,224*9419=21709 нм3 или 2637 кг

Ar—0,014*9419=131 нм3или 234 кг

СH4—0,0204*9419=192 нм3 или 137,7 кг

16.Количество циркулирующего газа :

NH3—5144-721=4423 нм3 или 3961-555,5=3405,5 кг

H2—44649-6263=38386 нм3 или 3974-557,4=3416,6 кг

N2---15061,2-2109=1295,2 нм3 или 18826,5-5637=16189,5 кг

Ar—967,35-131=833,35 нм3 или 1722-234=1488 кг

СH4—1329,6-192=137,6 нм3 или 953-137,7=815,3 кг

17.Количество свежей азотно-водородной смеси, подающийся на синтез.

Общий объем 27781+8874=36505 нм3

В ней содержится

H2—0,7429*36505=27120 нм3 или 2413 кг

N2---0,2475*36505=9035 нм3 или 11293 кг

Ar—0,038*36505=138,71 нм3 или 246,9 кг

СH4—0,0058*36505=211,72 нм3 или 151,8 кг

8000 нм3 -1 кг H2О

36505 нм3-х кг H2О х=36505*1/8000=4,56 или 6,08

нм3 паров воды

18.Количество водородной смеси после смещения циркулирующего и свежего

газов;

NH3—4423 нм3 или 3405 кг

H2—38386+27420=65506 нм3 или 3416,6+2413=5829,6 кг

N2—12952,2+9035=21987,2 нм3 или 16189,5+11293 кг=27482,5

Ar—836,35+138,71=975,06 нм3 или 246,9+1488=1734,9 кг

СH4—1137,6+211,72=1349,32 нм3 или 151,8+815,3=967,1 кг

Общий объем газов – 94241 нм3

19. Количества аммиака ,конденсирующегося в колонне.

Учитывая ,что объем газов, за исключением аммиака ,составляет 94241-

4423=89818 нм3,находим объем газообразного аммиака;

89818*3,16/100-3,16=2930,86 нм3

Конденсируются в жидкость

4423-2930,86=1492,14 нм3 или 1148,94 кг, аммиака

Объем оставшихся газов

94241-1492,14=92748,86 нм3

Парциальные давления газов( в ат):

Водород 280*65506/92748=197,7

Азот 280*21987,2/92748=66,37

Аргон 280*975,06/92748=2,94

Метана 280*1349,32/92748=4,07

При этих условиях растворимость ( в нм3 на 1000 кг жидкого аммиака )

водорода 11,99,азота4,96,аргона,1,27,метана 2,60 в 1148 кг жидкого аммиака

растворится 17 нм3 H2, 6 нм3 N2, 1 нм3 Ar, 3 нм3 СH4.Это совпадает с

принятым по п.14.

Объем газов за вычетом аммиака и растворившихся в жидком аммиаке газов

89818-(17+6+1+3)=89845 нм3

Объем газообразного аммиака

89845*3,16/100-3,16=2931,7 нм3

Конденсируется 4423-2931,7=1491,3 нм3 или 1148 кг ,аммиака

Таким образом ,выделяется в жидком виде. 1148 кг аммиака ,в котором

растворено 1,7 кг водорода,7,5 азота,2 аргона,2 Метана.Кроме этого, в в

жидком аммиаке растворяется весь поступивший водяной пар.

20.Количество газовой смеси, поступающей в колонну синтеза :

Аммиака 3405-1148=2257 кг/ч ,или 1737,89 нм3/ч

Водорода 5829,6-1,7=5827,9 кг/ч или 65506 нм3-17=65489нм3

Азота 27482,5- 7,5=27475 кг/ч или 21987,2 нм3-6=21981

нм3

Аргона 1734,9 – 2=1732,9кг/ч или 975,06 нм3-

1=974,06 нм3

Метана 967,1 – 2=965,1 кг/ч или 1349,32 нм3-

3=1346,32 нм3

21.Общее количество товарного аммиака.Из водяного холодильника выводится

7635 кг,из газов продувки 555,5 кг и из испарителя 2257 кг: итого 10416

кг/час.

22.Фактически в колонну синтеза поступает согласно п11 газовой смеси

92736,3 нм3\ч и

23 Уходит из колоны газовой смеси 78710,5 нм3 \ч

Сводный материальный баланс агрегата синтеза аммиака за 1 час

|Аммиак |2256,5 |2930,5 |+10416 |13527 |12672,5|16457,5|

|Водород |5827 |65472 |-8577.9 |6862 | | |

|Азот |27473 |21978,4 |-1838,1 |20653 |3988,9 |44919 |

|Аргон |1733 |973 | | |18895,1|15116,4|

|Метан |964 |1344,6 | | | | |

| | | | | |1733 |973 |

| | | | | |964 |1344,6 |

|Всего |38254 |92698,5 | 0 |-13988 |38254 |78810,5|

| | | | |

|С газом в колонну (Q1) |156400 |С газом в щели на уровне |157500 |

|( Q4) | | | |

| | | | |

| Всего........ |345500 |Всего........ |345000 |

|перехода катализаторной |157500 |С газом на входе в |158300 |

| | |(Q3) | |

|С газом на входе в |158300 | |189100 |

|(Q3) | |катализаторную коробку ( Q4) | |

|С газом на теплоотводящего |170000 |С газом на выходе из колонны |138400 |

|устройства(Q10 ) | |(Q11) | |

| |485000 | |485500 |

| | | | |

|коробки |188000 |С водой из колонны (Q 13) |170000 |

|Q9 .......... | | |77000 |

|Всего............. |247000 | |247000 |

| |156400 |С газом из колонны ( Q11) |138400 |

|С газом в колонну (Q1) |59000 |С водой из колонны( Q13) |77 000 |

|Всего........ |215400 |Всего........ |215400 |

Обслуживание установок синтеза

Синтез аммиака относится к категории опасных производств .Иногда малейшая

неправильность действий эксплуатационного или ремонтного персонала может

привести к не непоправимым последствиям .Поэтому вопросам ,связанным с

пуском ,поддерживанием нормального технологического режима устранением

аварий ,необходимо уделять серьезное внимание.

Пуск установок. Перед пуском вновь смонтированного агрегата производится

его тщательный осмотр и проверка технической документации .При полном

соответствии состояния установки правилам Госгортехнадзор и получении

разрешении на ее пуск приступают к подготовительным операциям –загрузке

колонны катализатором ,зарядке фильтров .Затем включают контрольно-

измерительные приборы ,вентили устанавливаю в положение, соответствующее

проведению последующих операций .Из системы удаляют воздух путем

продувки агрегата азотом или газом. После этого проводится опрессовка

аппаратуры и коммуникаций ,лучше всего азотом .Давление при опрессовке

повышают до рабочего ступенчато ( по 50 ат) .При отсутствии неплотностей

или других дефектов снимают заглушки ,отсоединяющие агрегаты от остальной

системы ,и заменяют продувочный газ чистой азото-водородной смесью.

При давлении 40—50 ат включают циркуляционный компрессор, подают воду в

первичный конденсатор и подключают к электросети электрический

подогреватель. Для предохранения деталей насадки колонн от повреждений

скорость повышения температур в зоне катализа ограничивают 20—30 °С за 1 ч.

Восстановление катализатора начинается, когда температура в колонне

достигнет 280—300 °С и в циркуляционном газе появится аммиак. Содержание

МН3 постепенно возрастает, в результате этого в сепараторе начинает

отделяться уже не чистая вода, а содержащая аммиак. На 3—4-е сутки давление

в агрегате повышают до 100 ат. К этому времени, благодаря тому, что

температура катализатора поддерживается на определенном уровне уже не

только за счет электроподогрева, но и вследствие выделения тепла реакции

синтеза, в агрегате удается создать довольно интенсивную циркуляцию газа.

На 5—6-е сутки содержание аммиака в сливаемом конденсате возрастает до

96—97%, температура в колоннах достигает рабочей величины (460—500 °С в

«горячей точке») и колонна выводится на рабочий автотермический режим. По

мере включения колонны в нормальную работу вся аппаратура агрегата также

переводится па рабочий режим.

Поддержание нормального технологического режима. Показатели р.аботы

каждого аппарата строго регламентируются нормами технологического режима

(стр. 289, 291). Температура в «горячей точке» должна быть не ниже 460 °С

(при более низких температурах процесс перестает быть .устойчивым) и не

выше 530 °С (во избежание перегрева катализатора). Температуру на выходе

газа из колонны поддерживают не выше 200 °С, чтобы выходной трубопровод не

подвергался водородной коррозии*.

На установках с трубопроводами горячего газа, изготовленными из стали

специальных марок, температура газовой смеси, выходящей из колонн синтеза,

может составлять 250 °С.

Наиболее сложно регулирование режима работы колонны синтеза. Оно

производится в основном по температуре «горячей точки», т. е. наиболее

нагретой зоны катализатора. С увеличением объемной скорости температура в

зоне реакции снижается, уменьшение объемной скорости приводит к

противоположным

* Реакция С+ 2Н2 = СН4, приводящая к уменьшению количества углерода в

стали и нарушению ее структуры, при температуре более 200 °С резко

усиливается.

результатам. Изменением интенсивности циркуляции газа целесообразно

пользоваться до тех пор, пока не будет установлена наиболее выгодная

нагрузка агрегата по газу. В дальнейшем нагрузку изменяют только при резких

расстройствах технологического режима. Постоянным приемом регулирования

температуры процесса синтеза является изменение соотношений газовых

потоков, направляемых в колонну через главный вентиль и холодный байпас

(иногда два байпаса, а в колоннах с полочной насадкой — даже четыре). При

повышении температуры, наблюдаемом ранее всего на входе газа, открывают

вентиль холодного байпаса до тех пор, пока температура не достигнет

заданной нормы. Если же при полном открытии этого вентиля температура

продолжает возрастать, для поддержания ее в нужных пределах прикрывают

главный вентиль, что приводит к увеличению потока газа, идущего через

холодный байпас.

При понижении температуры поступают обратным образом. Сначала полностью

открывают главный вентиль, затем постепенно прикрывают вентили- холодного

байпаса. Если эти меры не дают эффекта, приходится уменьшать количество

газа, подаваемого в колонну.

В насадках колонн с двумя холодными байпасами (см. рис. VI-12, стр. 296)

можно регулировать температуру как в верхней, так и в нижней и средней

зонах катализатора и достигать наиболее выгодного соотношения температур в

верхних и нижних слоях катализатора. В ^колоннах с полочной насадкой по

существу регулируется температура на каждой полке в отдельности .

В ходе технологического процесса требуется также постояннее регулирование

работы других аппаратов установки синтеза аммиака (высота уровней жидкости

в сепараторах аммиака, температура конденсации газа и другие параметры).

Автоматическое управление агрегатом синтеза. Схема агрегата с

автоматическим управлением процессом синтеза аммиака показана на рис. У1-

26. При таком управлении агрегатом автоматически регулируются следующие

параметры процесса: температура в колоннах синтеза; уровни жидкого аммиака

в сепараторе и конденсационной колонне; температура газа, выходящего из

аммиачного конденсатора; состав циркуляционного газа по содержанию инертных

примесей (СН4 и Аг); выдача жидкого аммиака из газоотделителя на склад;

давление в газоотделителе. ••$

Для автоматического регулирования используется наиболее распространенная

в настоящее время пневматическая унифицированная система. Каждый узел

регулирования состоит из датчика, преобразующего контролируемую или

регулируемую величину в выходной сигнал, удобный для дистанционной передачи

и дальнейшего преобразования в соответствующий импульс; регулятора,

состоящего из одного или нескольких блоков, обе-

спечивающих поддержание заданного закона регулирования технологического

параметра; вторичного прибора (самопишущего или показывающего) с встроенным

датчиком и* переключателем; исполнительного механизма — регулирующего

клапана с пневмо-приводом или другого устройства. Общий принцип действия

системы можно пояснить на примере автоматического регулирования температуры

в колонне синтеза.

[pic]

Рис. У1-26. Агрегат синтеза аммиака с автоматическим управлением:

У—колонна синтеза; 2—водяной конденсатор; 3—сепаратор жидкого аммиака;

4—конденсационная колонна; 5—испаритель; 6—центробежный циркуляционный

компрессор; 7—газоотделитель; а—регулирующий клапан; Г—измерители

температуры; Ь—измерители уровня; Р— измеритель давления; С—регулятор

состава.

Электродвижущая сила (э. д. с.), возникающая в термопаре (датчике),

пропорциональна температуре, которая отсчитывается на шкале измерительного

прибора. Отклонение температуры от заданной преобразуется специальным

устройством в импульс давления воздуха, приводящий в действие систему

регулирования. Чем больше отклонение, тем сильнее воздействие, передаваемое

регулятором органу управления.

При повышении температуры открывается вентиль холодного байпаса, при

снижении он прикрывается. Если этот прием регулирования не приводит к

повышению температуры при закрытом байпасе, регулирование производится

изменением объемной скорости. При этом регулятор начинает подавать сигнал

на открытие вентиля «длинного байпаса», вследствие чего уменьшается

количество газа, подаваемого в колонну циркуляционным компрессором.

Нарушения режима и меры их предупреждения. Нарушения технологического

режима могут вызываться ненормальной работой смежных звеньев

производственного процесса или внутренними причинами, в большинстве случаев

непосредственно зависящими от обслуживающего персонала. К первой группе

причин относятся: подача газа, загрязненного контактными ядами (чаще всего

окисью углерода), резкое нарушение соотношений водорода и азота в газе, а

также прекращение подачи охлаждающей воды или электроэнергии.

При содержании в газе более 300 см*1м3 СО прием азото-водо-родной смеси в

цех синтеза прекращается. Если же работа отделения компрессии не переведена

на режим выхлопа газа, он выдувается из агрегата синтеза. При этом

необходимо постоянное наблюдение за давлением в системе, так как иначе

возможно резкое повышение давления и разрыв трубопроводов. В тех случаях,

когда при увеличении количества СО в газе, ее содержание не превышает 300

сма!м*, работа цеха синтеза обычно продолжается, но автоматизированные

колонны следует переводить на ручное управление, не дожидаясь снижения в

них температур. При этом прикрывают вентили холодного байпаса, уменьшают

циркуляцию газа и прекращают продувку агрегатов после первичных

сепараторов, заменяя ее продувкой до колонн. Одновременное понижение

температуры в нескольких колоннах может происходить не только при попадании

в газ окиси углерода, но и при резком нарушении состава свежего газа. При

этом принимаются меры к поддержанию заданной температуры в колоннах.

В случае прекращения подачи воды требуется немедленная остановка цеха. В

противном случае произойдет повышение температуры газа перед

циркуляционными компрессорами и прекратится охлаждение их сальников.

Из внутренних причин нарушения режима наиболее нежелательные последствия

вызываются неправильной выдачей жидкого аммиака на склад. При этом

повышается уровень жидкости в конденсационных колоннах, что может привести

к попаданию жидкого аммиака в колонны, резкому снижению температуры

катализатора, следствием чего часто является поломка насадки колонн

синтеза.

Превышение уровня жидкого аммиака в первичных сепараторах может

закончиться их переполнением и перебросом жидкого аммиака в циркуляционные

компрессоры. Вследствие этого в цилиндрах нагнетателей возникают

гидравлические удары, которые могут привести к разрушению машин.

Опасно также понижение уровней в указанных аппаратах {ниже нормы), так как

при этом может исчезнуть гидравлический затвор, и газ под давлением 300 ат

устремится в трубопроводы для жидкого аммиака. В результате возможно

разрушение газоотделителя. Если даже при этом сработают предохранительные

устрой- ства, неизбежно разлитие жидкого аммиака с возможностью отрав-ления

им людей. При малейших неполадках в работе автоматического управления

следует переходить на ручное обслуживание с выдачей жидкого аммиака из

сепаратора («под- газ») и следить за давлением по манометрам, установленным

на трубопроводах для жидкого аммиака.

Аварии могут возникать, кроме того, при нарушении режима работы

циркуляционных нагнетателей. Увеличение сверх 30 ат перепада давления между

всасывающей и нагнетательной линиями может привести к обрыву штоков в

поршневых машинах, к сдвигу вала и разрушению подшипников циркуляционных

нагнетателей. При возрастании перепада нагрузка нагнетателей должна быть

немедленно снижена.

Следует также иметь в виду, что резкое уменьшение интенсивности

циркуляции газа вызывает резкий скачок температуры в колонне. Если в этом

случае колонна находится на разогреве, возможен перегрев спиралей

электрического подогревателя, что приводит к выходу его из строя.

При возникновении неполадок на одном участке технологического процесса

необходимо обращать серьезное внимание на все связанные с ним другие

звенья, чтобы меры, принятые к ликвидации одного из нарушений, не вызвали

возможных аварий на смежном участке.

Спецификация оборудования

Насадки колонн синтеза

Колонны синтеза состоят из корпуса и насадки, включающей теплообменник и

катализаторную коробку.

Применяемые в настоящее время конструкции насадок можно свести к

следующим типам:

1. Трубчатые насадки с теплообменником в зоне катализа, подразделяемые на

противоточные, в которых потоки газа в теп-лообменных трубках и в слое

катализатора имеют встречное направление (см. рис. VI-10), и прямоточные

(обычно с двойными теплообменными трубками), в которых потоки газа движутся

в трубках и в слое катализатора параллельно друг другу (см. рис. VI-! 1).

2. Полочные насадки с катализатором, загруженным сплошным слоем на полки,

и подводом холодного газа в пространство между полками (см. рис. VI-13).

Известны также многочисленные варианты конструкции насадок, являющихся

комбинациями перечисленных выше типов (см., например, рис. У1-

12).Производительность колонн во многом зависит от конструкции их насадок,

совершенство которых оценивается простотой и надежностью работы, а также

возможностью создания наиболее благоприятного температурного режима синтеза

аммиака. В идеальном случае распределение температур по высоте слоя

Рис. VI-10. Противоточная насадка Рис. VI-11. Прямоточная насадка (здесь и

на рис. VI-!! —VI-13 спра- с двойными теплообменными трубками ва изображены

графики распределения температур в катализаторной коробке):

/—предварительный (нижний) теплообменник;

2—катализаторная коробка; 3—теплообменные

трубки катализаторной коробки.

катализатора должно соответствовать оптимальной температурной кривой (см.

рис. У1-2, стр. 277). Для обеспечения оптимального режима должно быть

правильно определено соотношение размеров предварительного теплообменника и

катализаторной коробки и организован отвод тепла из зоны реакции таким

образом, чтобы исключалась возможность как перегрева, так и переохлаждения

катализатора.

Трудность создания температурного режима колонн синтеза, близкого к

оптимальному, связана с тем, что образование аммиака по высоте

катализаторной коробки и, следовательно, выделение тепла происходят

неравномерно.

[pic]

'380 Ш 500 500°С

№лдднь№ байлас

байпас

Вертикальные водяные холодильники-конденсаторы состоят из пучка согнутых

в спирали труб высокого давления, помещенных в стальной цилиндрический

кожух; концы труб ввальцованы в распределительные камеры. Газ движется по

змеевикам сверху вниз, вода проходит в кожухе противотоком газу. В

зависимости от производительности агрегатов синтеза аммиака охлаждающая

поверхность таких конденсаторов составляет 150—200 л*2.

К наиболее эффективным типам конденсаторов относятся спиральные

теплообменники. Они достаточно компактны, однако из-за трудности

изготовления еще редко применяются.

Аммиачные конденсаторы устанавливают в дополнение к водяным

конденсаторам. Они являются второй ступенью охлаждения циркуляционного газа

и служат для более полной конденсации из него аммиака. Ниже кратко описаны

применяемые типы аммиачных конденсаторов.

Горизонтальный конденсатор представляет собой стальной котел,

рассчитанный на давление 16 ат. В нижней части котла размещается от 5 до 8

секций труб высокого давления, каждая из которых состоит из шести

горизонтальных труб, соединенных между собой.

[pic]

Снаружи такого конденсатора расположены газовые коллекторы, связывающие

секции труб высокого давления по входу и выходу газа. Газ поступает в

конденсатор сверху, разветвляется на параллельные потоки по секциям и

движется вниз, переходя затем в нижний коллектор. Нижние ряды труб высокого

давления погружены в кипящий жидкий аммиак, залитый в котел, а верхние

трубы охлаждаются парами аммиака. Чем меньше давление паров над жидким

аммиаком, тем ниже возможная температура охлаждения. Обычно конденсатор

работает при давлении 2 ат.

Котел конденсатора имеет предохранительные устройства — рычажные или

пружинные клапаны и взрывные пластины, предотвращающие возможность

случайного повышения давления в котле.

Газ

Слив

Рис. У1-19. Аммиачный конденсатор:

/—ловушка брызг жидкого аммиака; 2—коллектор для входа охлаждаемого газа;

3—змеевики; 4—корпус; 5—труба для слива жидкого аммиака из брызго-

отделителя; б—коллектор для выхода охлажденного газа.

Вертикальный конденсатор (рис. VI-19) также представляет собой котел,

заполняемый до определенного уровня жидким аммиаком. В котле размещены

змеевики 3 (трубы высокого давления). Азото-во до родная смесь входит в

конденсатор через верхний коллектор 2 и движется через параллельно

включенные змеевики (до 12. шт.) внутренним диаметром 25—35 мм. Охлажденная

газовая смесь выходит из аппарата через нижний коллектор б при температуре

10—20 °С.. Охлаждающая поверхность змеевиков-испарителей, установленных на

крупных агрегатах, достигает 100 м*.

Жидкий аммиак подается в испаритель (конденсатор) снизу, газообразный

испарившийся аммиак отводится по трубке в ловушку /. Здесь задерживаются

капли жидкого аммиака, уносимые газом; жидкость стекает обратно в аппарат

через вертикальную трубу 5.

Сепараторы и фильтры

Фильтры предназначены для очистки газа от твердых и жидких веществ,

сепараторы — для отделения жидкого аммиака.

[pic]

Применяются следующие способы выделения из газа твердых

примесей и капель жидкости: фильтрация через пористые

материалы, очистка под действием силы тяжести и резкого

изменения скорости и направления газа, очистка в поле

центробежных сил (созданием вращательного движения газа).

Различают несколько типов сепараторов и фильтров.

Рис. У1-20. Вертикальный сепаратор жидкого аммиака:

I—крышка; 2— корпус; 3—

отбойники; 4—внутренний

цилиндр; б—плита; 6—буй-

ковая камера.

Вертикальный сепаратор (рис. У1-20) состоит из

толстостенного стального цилиндрического корпуса 2 с

верхней и нижней крышками / и 5. Внутри аппарата имеется

цилиндр 4, ввальцованный в верхнюю часть корпуса и

опускающийся на треть его высоты. Газ, содержащий капельки

жидкости, входит в сепаратор через отверстие и движется по

кольцевому зазору между внутренней стенкой корпуса 2 и

цилиндром 4. На выходе из этого кольцевого зазора газ

изменяет скорость и направление и устремляется вверх

цилиндра. Отделение капель жидкости от газа лроисходит под

действием силы тяжести, изменения направления и скорости

газового потока.

Внутри цилиндра на металлических стержнях укреплены отбойники 3,

представляющие собой стальные полудиеки, повернутые друг к другу под углом

30°. Уносимые газом брызги жидкого аммиака ударяются об отбойники и стекают

вниз. Газ, освобожденный от жидкости, выходит из сепаратора через верхнее

отверстие, жидкий аммиак удаляется из аппарата снизу. Для предотвращения

прорыва газа в жидкостной трубопровод (что очень опасно) в сепараторе

всегда поддерживается определенный уровень жидкого аммиака при помсщи

регулятора уровня, получающего соответствующий импульс от бхйковой камеры

Циркуляционные нагнетатели

В качестве циркуляционных нагнетателей применяются поршневые и

центробежные компрессоры, а также газоструйные компрессоры (инжекторы).

Поршневые циркуляционные компрессоры (ПЦК) представляют собой машины

двойного действия с сжатием газа в одну ступень и с одним или двумя

параллельно работающими цилиндрами. Цилиндры не охлаждаются, так как

количество выделяющегося тепла незначительно вследствие небольшой степени

сжатия газа.

Характеристика некоторых типов поршневых нагнетателей, применяемых в

производстве аммиака, приведена ниже:

1-й тип 2-й тип

180 360

129 147

450 560

210 260

292 750

Производительность, мя/ч сжатого газа . . Скорость вращения вала, об/мин

. .- . . . Ход поршня, мм ............

Дияметр цилиндра, мм .........

Мощность двигателя, кет ........

Центробежные циркуляционные компрессоры (ЦЦК) являются многоступенчатыми

центробежными машинами, непосредственно соединенными с электродвигателем и

помещенные в толстостенный сосуд высокого давления (корпус). Такая

конструкция компрессора позволяет исключить применение сальников, что

является одним из достоинств ЦЦК (см. ниже).

Газ входит в корпус ЦЦК (рис. У1-24) со стороны двигателя, движется в

кольцевой щели между корлусом компрессора и электродвигателя и выходит

через окно промежуточного фонаря во всасывающую камеру первого рабочего

колеса. Здесь газ центробежной силой отбрасывается на периферию. Проходя

все рабочие колеса машины, газ подвергается сжатию до нужного давления и

через нагнетательный патрубок удаляется из компрессора в трубопровод.

В большинстве случаев центробежные компрессоры работают при перепаде

давлений 15—20 ат между всасывающим и нагнетательным патрубками и, в

зависимости от этого, имеют от 10 до 14 рабочих колес. Производительность

ЦЦК составляет 300— 400 м3/ч сжатого газа.

Изоляционные материалы в электродвигателях аммиачных компрессоров при

соприкосновении с аммиаком быстро теряют диэлектрические свойства. Поэтому,

чтобы предотвращался контакт изоляции с циркуляционным газом, для обдувки

двигателя применяется свежая азото-водородная смесь, предварительно

•освобожденная от водяных паров путем охлаждения испаряющимся аммиаком с

последующей осушкой смеси силикагелем.

Компрессор имеет байпас (перепускной вентиль), которым пользуются при

пуске машины и для регулирования ее нагрузки.

Преимущества центробежных компрессоров перед поршневыми заключаются в

следующем: ЦЦК работают почти без смазки, благодаря чему газ не

загрязняется маслом. Из-за отсутствия сальниковых уплотнений высокого

давления в таких компрессорах снижаются потери газа и уменьшается

возможность проникания газа в рабочие помещения. ЦЦК создают равномерный

газовый поток без пульсацийг характерных для работы поршневых компрессоров.

310

Типы контрольно-измерительных приборов

Измерение температуры

Температуру газа и кислоты в сернокислотном производстве измеряют при

помощи ртутных термометров, термометров сопротивления и термопар, причём

точность измерения термометрами сопротивления и термопарами выше; для

обеспечения такой точности применяются разнообразные логометры, мосты

сопротивления, милливольтметры и потенциометры – показывающие,

автоматические регистрирующие одновременно несколько показаний и

сигнализирующие.

Для измерения температуры до 500(С широко применяют ртутные

термометры, однако более удобны в производственных условиях термометры

сопротивления. Принцип их действия основан на измерении электропроводимости

металлов при различной температуре.

Для измерения более высоких температур (300-1800(С) применяют

термопары, состоящие из двух спаянных проволочек, выполненных из различных

металлов или сплавов).

Измерение давления и разрежения

Измерение давления и разрежения осуществляется с помощью U-образных

(двухтрубных) и чашечных (однотрубных) манометров, вакуумметров и

микроманометров, заполненных водой, ртутью или какой-либо другой жидкостью.

О разрежении или давлении судят по разности уровней жидкости в трубах.

Такие манометры применяются для измерения избыточного давления воздуха

и газов до 7 кПа, и 0,1 МПа, а тягомеры для измерения разрежения до 0,101

МПа.

Измерение расхода

Объём проходящих газов или жидкости обычно измеряют при помощи

диафрагмы – металлического диска с отверстием посредине. Диафрагма

закрепляется между двумя фланцами трубопровода. Отверстие диафрагмы меньше

диаметра трубопровода, поэтому при прохождении газа (жидкости) создаётся

сопротивление, которое тем больше, чем выше скорость газа (жидкости) в

трубопроводе.

Коррозионная стойкость материалов для основного и вспомогательного

оборудования

Рациональный выбор материалов для изготовления аппаратуры имеет

большое практическое значение и в значительной степени определяет

экономические показатели химического производства. Материал должен быть

прежде всего достаточно стойким к воздействию аммиака

Коррозионная активность аммиака по отношению к материалам зависит

главным образом от её концентрации, температуры и наличия примесей.

При выборе материалов для изготовления химической аппаратуры

учитывается не только их стойкость к коррозии, но и прочность, устойчивость

при высокой температуре, возможность обработки и сварки материала, его

доступность и стоимость. Если чёрные металлы достаточно стойки к коррозии в

условиях работы данного аппарата или технологического узла, то эти

материалы используются в первую очередь, так как они весьма прочны,

доступны и достаточно дёшевы. Часто применяются также легированные чёрные

металлы (содержащие легирующие добавки) или специальные сплавы, обладающие

повышенной коррозийной стойкостью. Однако специальные сплавы обычно дороги

и в условиях, часто используют неметаллические химически стойкие материалы.

В аммиачной промышленности неметаллические материалы применяются

особенно широко, так как многие из них весьма стойки к действию аммиака в

широком диапазоне её концентраций и температур.

Почти все важнейшие аппараты в производстве аммиака изготовляют из

стали и чугуна, в большинстве случаев изнутри их футеруют или покрывают

кислостойкими материалами- керамикой, природными кислотоупорами, каменным

литьём, кислотоупорным бетоном, органическими кислотостойкими покрытиями.

, содержащие хром, молибден, никель и другие добавки. .

Страницы: 1, 2, 3

МЕНЮ

Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза

ИНТЕРЕСНОЕ