РЕФЕРАТ В выпускной квалификационной работе «Производство аммиака мощностью 1780 тыс. тонн в сутки с разработкой отделения синтеза аммиака» был рассчитан блок синтеза аммиака. Выпускная квалификационная работа содержит: 80 страниц 2 рисунка 13 таблиц 22 использованных источника Ключевые слова: аммиак, колонна синтеза, аммиачный холодильник, сепаратор, железный катализатор, синтез-газ, циркуляционный газ, продувочные газы, танковые газы. Представлены обоснование выбора метода синтеза аммиака, характеристика сырья и материалов, теоретические основы производства, технологическая схема и ее описание, нормы технологического режима, описание и выбор оборудования, техника безопасности, мероприятия по охране окружающей среды. По данным теплового расчета был определен подходящий температурный режим в колонне синтеза. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 ВЫБОР МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Описание технологического процесса 2.2 Физико-химические основы производства 2.3 Характеристика производимой продукции 2.4 Основные свойства и качество выпускаемой продукции 2.5 Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов 2.6 Описание технологической схемы 2.7 Материальные расчеты производства 2.7.1 Расчет содержания аммиака в цикле 2.7.2 Определение необходимого количества катализатора 2.7.3 Материальный расчет колонны синтеза 2.7.4. Материальный расчет первой ступени конденсации аммиака 2.7.5 Расчет объема продувочных газов и свежей азотоводородной смеси 2.7.6. Материальный расчет второй ступени конденсации аммиака 2.8 Тепловой расчет колонны синтеза 3 КОНСТРУКТИВНЫЙ И МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ 3.1 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования 3.1.1 Расчет обечайки высокого давления корпуса вторичного сепаратора 3.1.2 Расчет сферического днища вторичного сепаратора 3.2 Техническое обслуживание и ремонт 4 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 5.1 Характеристики опасных и вредных производственных факторов, воздействующих на работника 5.2 Физико-химические и токсические свойства применяемых веществ 5.3 Требования по обеспечению пожаро - и взрывобезопасности 7 5.4 Правила оказания первой (доврачебной) помощи пострадавшему ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ВВЕДЕНИЕ Одной из важнейших отраслей в химической промышленности является производство синтетического аммиака. Аммиак является основным продуктом азотной промышленности, имеющим весьма широкое применение. Современное производство синтетического аммиака в основном проводят в схемах под давлением 30-35 МПа. Синтез аммиака ведется по замкнутой циклической схеме с двухступенчатой конденсацией аммиака из циркуляционного газа. В первой ступени охлаждение проводят водой или воздухом, во второй – испаряющимся аммиаком. Построение схемы, выбор параметров процесса и аппаратурное оформление агрегата синтеза в определенной степени зависит от способа получения и очистки азотоводородной смеси. При содержании в ней катализаторных ядов (СО2, Н2О, масло) смешение свежей азотоводородной смеси с циркуляционным газом осуществляется перед системой вторичной конденсации. При этом газ дополнительно промывается жидким аммиаком. Если свежая азотоводородная смесь не содержит катализаторных ядов (например, при очистке синтез газа промывкой его жидким азотом), то ее можно вводить в агрегат непосредственно в колонну синтеза. Создание схемы синтеза зависит также от типа машин, используемых для циркуляции газа. В современных агрегатах используются центробежные компрессоры с приводом от паровых турбин. В этом случае компрессор работает без смазки и не загрязняет циркуляционный газ маслом, поэтому такая машина должна устанавливаться как можно ближе к колонне синтеза, чтобы реакция синтеза протекала при максимальном давлении. Аммиак выпускается как в виде жидкого 100% аммиака, так и в виде аммиачной воды (водные растворы аммиака) или в газообразном виде для внутризаводских потребностей. Основные продукты, для получения которых необходим аммиак: аммофос, сульфат аммония, карбонат аммония, аммиачная вода, жидкие удобрения, азотная кислота, карбамид, полиалкиды (нейлон), полиуретан, хладоагент в холодильной технике, полиакрилометрил, карбамидаформальдегид полимеры. Рис.1 - Основные продукты, для получения которых необходим аммиак. 1 ВЫБОР МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ В промышленности аммиак синтезируют в большом объеме несколькими способами. Способ Габера-Боша (создан в Германии в 1913 году) — смесь газов, состоящую из водорода и азота, нагревают до температуры 600 °C под давлением в 100 МПа в присутствии окиси железа, использующуюся в качестве катализатора, промотированном оксидами калия, кальция, алюминия или других металлов; выход аммиака составляет до 15 %. Этот способ не привязан к природным месторождениям, и также он безотходен.Но этот процесс энергоемок. Способ Клода (создан во Франции в 1922 году) — смесь газов реагирует при температуре 360 °C и давлением в 10 МПа, далее температура держится на одном уровне в течение данной реакции, а расплавленный свинец охлаждает реактор; выход аммиака доходит до 97 %. Так как количество получаемого аммиака зависит от давления, то данный способ позволяет получить при однократном контактировании до 30 % аммиака вместо 9—10 %, как при остальных способах. Также у реактора небольшой размер, что связано с малыми объемами газов. И данный процесс требует меньшее количество катализатора, что обусловлено большим выходом аммиака по сравнению с другими способами. Но простота и малый размер установки по мере развития химического производства стали недостатками данного метода. Способ Франка и Каро (создан в США в 1895 году) представляет собой получение при температуре 700 °C из карбида кальция и азота, используя катализатор, цианамида кальция CaCN2, который можно применять как удобрение, или разлагать водой при нагреве, получая аммиак. Данный способ также требует больших энергозатрат. Способ Серпека состоит в получении нитрида алюминия AlN, из которого можно выделить аммиак, воздействуя на него водяным паром. Это возможно, благодаря свойству азота соединяться со многими химическими элементами — кальцием, алюминием, бором и др. Получающиеся при этом нитриды разлагаются водой с выделением аммиака. В технике применяли нитрид алюминия, который изготовляли из алюминиевой руды (боксита). Смесь алюминиевой руды с углем нагревали до температуры 1600—1800 °С при одновременном пропускании азота. Выбранный способ Габера-Боша наиболее прогрессивный по сравнению с другими. Существуют несколько технологических схем получения аммиака: - схемы низкого давления (10 - 20 МПа); - схемы среднего давления (25 – 36 МПа); - схемы высокого давления (45 - 100 МПа). Наиболее распространены схемы среднего давления. Принципиальное различие схем состоит в сепарации (выделении) аммиака. При низком и среднем давлении нужно двухступенчатое охлаждение (воздушное охлаждение и жидким аммиаком). При высоком давлении достаточно водяного охлаждения и можно работать без отвода продувочных газов, но опасность производства повышается. В данной дипломной работе применяется схема среднего давления. 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Описание технологического процесса Исходным сырьём для производства аммиака является природный газ, состоящий из метана, высших углеводородов, небольших количеств азота и оксида углерода, а также примеси сернистых соединений. Сернистые соединения, как органические, так и неорганические, являются ядами для катализаторов, используемых в процессе производства. Поэтому природный газ подвергается тщательной очистке от соединений серы. Органические сернистые соединения подвергаются гидрированию водородом в присутствии катализатора. Реакция гидрирования органических серосоединений до сероводорода протекает на алюмокобальтмолибденовом катализаторе по следующим уравнениям: СОS + H2 ↔ H2S + СО (1) C2H5SН+H2 ↔ Н2S+ C2H6 (2) (C2H5)2S+2H2 ↔ H2S+2C2H6 (3) (C2H5)2S2+3H2 ↔ 2H2S+2C2H6 (4) (C2H5)2S3+4H2 ↔ 3H2S+2C2H6 (5) Органические соединения серы превращаются в сероводород, который далее поглощается активированной окисью цинка при температуре 300-350ºС по реакции: Н2S + ZnО = ZnS + Н2О (6) Реакция необратима, поэтому адсорбент в условиях работы установки не регенерируется и при насыщении серой до 18 % подлежит замене. Процесс получения азотоводородной смеси, необходимой для синтеза аммиака, основан на каталитической конверсии углеводородов природного газа с водяным паром (первичный риформинг) в трубчатой печи на никельсодержащем катализаторе при температуре 800-829ºС и с кислородом воздуха и водяным паром (вторичный риформинг) в шахтном реакторе на никельсодержащем катализаторе при температуре до 1250ºС. При этом протекают реакции, в результате которых образуются водород, оксид и диоксид углерода, вода: СН4 + Н2O ↔ СО + ЗН2 - 206,4 кДж (7) CnHm+nH2O ↔ nCO+ (2n+m)/2H2-Q (8) CH4+0,5O2 ↔ CO+2H2+35, 6 кДж (9) СО + H2O ↔ CO2+H2+41,0 кДж (10) 2H2+O2 ↔ 2H2O+484,0кДж (11) 2CO+O2 ↔ 2CO2+571,1кДж (12) Необходимое количество азота для синтеза аммиака вводится с воздухом в реактор вторичного риформинга. Образующийся в процессе конверсии углеводородов оксид углерода подвергается двухступенчатой каталитической конверсии с водяным паром. На первой ступени процесс конверсии проводят на железохромовом катализаторе при температуре360-380ºС. Процесс конверсии на второй ступени проводят на медьсодержащем катализаторе при температуре 200-240ºС по реакции (10). В результате получается конвертированный газ, содержащий водород, диоксид углерода, азот. Объёмная доля остаточного оксида углерода не более 0,5 %, метана не более 0,35 %. Диоксид углерода из конвертированного газа удаляется путём промывки газа горячим раствором карбоната калия, при этом протекает реакция превращения карбоната калия в бикарбонат. K2CO3+CO2+H2O ↔ 2KHCO3 (13) Раствор карбоната калия активирован добавкой к нему диэтаноламина или АСТ-1. Выделение диоксида углерода из раствора происходит в регенераторах за счёт снижения давления и нагрева раствора в кипятильниках регенераторов. При нагреве раствора и снижении давления происходит превращение бикарбоната калия в карбонат: 2KHCO3 ↔ K2CO3+H2O+CO2 (14) Очистка газа от оставшихся оксида и диоксида углерода осуществляется путём восстановления их водородом в присутствии никельсодержащего катализатора при температурах210-450ºС с образованием метана (метанирование): СО + ЗН2 ↔ СН4 + Н20 + 206,4 кДж (15) СО2 + 4Н2↔ СН4 + 2Н20 + 163,7 кДж (16) Очищенная от кислородсодержащих соединений азотоводородная смесь компримируется и подаётся в цикл синтеза, где на железном катализаторе, промотированном Al2O3, К2О, SiО2образуется аммиак. Получение синтетического аммиака основано на реакции между азотом и водородом: 3Н2 + N2 =2NH3 + 111,54 кДж (17) Реакция протекает под давлением не более 28,9 МПа(289кгс/см2) при температуре 450-530ºС. Поддержание постоянного парциального давления водорода и азота в циркуляционной смеси обеспечивается выводом (продувкой) части циркуляционного газа. Продувочные газы цикла синтеза аммиака выводятся на установку переработки продувочных и танковых газов (получения аргона). Предусмотрена выдача продувочных и танковых газов, выделяющихся в сборниках жидкого аммиака, в сеть топливного газа в случае остановки установки переработки газа. Танковые газы с давлением Р=1,5 МПа (15кгс/см2) после подогревателя с температурой 30ºСпоступают на гомогенную очистку дымовых газов. В случае прекращения приёма на гомогенную очистку, поступают в смеси с продувочными газами на установку переработки газов. Схемой предусмотрен возврат из установки переработки газов в агрегат аммиака продуктов переработки: метана, азотоводородной смеси, газообразного аммиака, аммиачной воды. Танковые газы с давлением 4,5 МПа (45,0кгс/см2) используются либо в технологическом процессе (в первичном риформинге), либо могут быть переданы на установку переработки танковых и продувочных газов. В качестве приводов компрессоров, дымососов, большинства рабочих насосов установлены паровые турбины, которые работают на паре, вырабатываемом в производстве аммиака. Пар для процесса конверсии углеводородов и оксида углерода, и привода турбин вырабатывается за счёт использования тепла технологического газа, выходящего из реактора вторичного риформинга, среднетемпературной конверсии оксида углерода, т.е. за счёт утилизации тепла химических реакций. Недостающее для процесса количество пара производится в специальном вспомогательном котле, установленном в одном блоке с печью первичного риформинга. К питательной воде котлов предъявляются особые требования и для подготовки воды предусмотрена установка деминерализации. Предусмотрена работа пускового котла с использованием в качестве питательной воды процессного конденсата. Охлаждение осуществляется потоков технологических в аппаратах газов и растворов воздушного охлаждения и в водяных холодильниках. Конденсация водяного пара после турбин осуществляется в аппаратах воздушного охлаждения и в водяных конденсаторах термического обессоливания. Управление основными стадиями процесса централизовано и осуществляется из центрального пункта управления (ЦПУ). Автоматическое регулирование параметров процесса производится с помощью электронно-пневматических и электрических систем. При возникновении аварийных ситуаций персонал предупреждается системами: противоаварийной автоматизированной защиты, блокировками. 2.2 Физико-химические основы производства Синтез аммиака из азота и водорода описывается обратимой равновесной реакцией (17). Реакция идет с уменьшением объема и выделением тепла. По принципу Ле-Шателье сдвигу равновесия такой реакции вправо (в сторону образования аммиака), способствует повышение давления и понижение температуры. В промышленных условиях, чтобы увеличить скорость реакции, процесс ведется при повышенных температурах и в присутствии катализаторов. Константа равновесия реакции синтеза аммиака, соответствующая уравнению (17), определяется следующим образом: KP PNH 3 PN02.5 PH1.25 где PNH3,PN2, PH2 – равновесные парциальные давления соответственно аммиака, азота и водорода. А. Ларсон и Р. Додж определили экспериментально равновесные концентрации аммиака для азото-водородной смеси стехиометрического состава в интервале давлений 0,98 – 98,10МПа и температур 200– 7000С.Максимальный выход аммиака в процессе синтеза достигается при стехиометрическом соотношении исходных реагирующих веществ. Аналогичная картина наблюдается при разбавлении стехиометрической АВС инертными газами (метан, аргон). При этом снижение равновесного содержания NН3 происходит в большей степени, чем это соответствует снижение парциального давления азота и водорода. Для расчета равновесного состава газовой смеси с учетом присутствия в ней инертных газов необходимо вместо общего давления использовать так называемое «эффективное давление АВС»: Рэфф.=Робщ.*(1-i)2 где i – доля инертов в АВС. Согласно общепринятой теории, механизм синтеза аммиака можно представить следующим образом. Водород является донором электронов и передает их полупроводниковому слою на поверхности катализатора. Азот является акцептором электронов, принимая их от катализатора, приобретает при этом повышенную активность. Согласно этой теории, наиболее медленной стадией является переход электронов от катализатора к азоту. 1) N2+6е(г) = 2N-3е(адс) (18) 2) H2-2е(г) = 2H+(адс) 3) N-3е(адс) +H+(адс) = NH-2е(адс) (20) 4) NH-2е(адс) + H+ = NH2-е(адс) (21) 5) NH2-(адс) + H+(адс) = NH3(адс) = NH3(г) (19) (22) Согласно теории Темкина было получено следующее кинетическое уравнение процесса синтеза аммиака: dPNH 3 dt PH32 k1 PN 2 2 PNH 3 0.5 PNH k2 3 3 PH 2 0.5 где k1, k2– константы скорости соответственно прямой и обратной реакции. По этому уравнению прямая реакция тормозится аммиаком, а обратная реакция усиливается с ростом концентрации аммиака. Поэтому на входе в колонну синтеза должно содержаться как можно меньше аммиака. Скорость процесса синтеза зависит от давления, температуры и состава реакционной смеси. По уравнению Темкина скорость прямой реакции синтеза пропорциональна Р1,5. Таким образом, с ростом давления увеличивается общая скорость процесса, а вместе с тем, увеличивается и концентрация аммиака на выходе из колонны синтеза. При низких температурах может наблюдаться отрицательный эффект давления, который объясняется условиями капиллярной конденсации. Температура синтеза определяет скорость реакции и равновесный выход аммиака. Если равновесный выход аммиака с увеличением температуры снижается, то скорость реакции и активность катализатора возрастает. Выбор температуры определяется наличием катализатора, его температуры зажигания и термостойкости. Исходя из этого, существует оптимальная температура синтеза. Чтобы определить ее необходимо продифференцировать по температуре кинетическое уравнение Темкина, приравнять выражение к нулю и найти Топт. Tопт Qxp 2 k 2 E 2 PNH 3 R ln k1 E1 PN PH3 2 2 где Е1, Е2 – энергия активации прямой и обратной реакции; R – универсальная газовая постоянная; k1, k2 – константы. Оптимальная температура зависит от состава реакционной смеси: чем больше степень превращения, тем меньше Топт. оптимальный температурный режим синтеза – постепенно падающий. С ростом объемной скорости и давления оптимальная температура сдвигается в сторону более высоких значений. Увеличение объемной скорости оказывает отрицательное влияние на выход аммиака, что связано с уменьшением времени контактирования газовой смеси с катализатором. Однако производительность единицы объема катализатора возрастает с увеличением объемной скорости. Исходя из этого, выбирается оптимальное значение объемной скорости 20000 - 30000 ч–1для давлений до 40 МПа. Для проведения реакции используют катализатор – пористое железо с добавлением стабилизирующих и промотирующих добавок (Al2O3, K2O, CaO, SiO2 и др.). Он активен и термически устойчив в области температур 723 – 793 К. Соединения серы отравляют катализатор необратимо, а кислород и некоторые его соединения, особенно СО – обратимо, но очень быстро и даже в ничтожно малых концентрациях. 2.3 Характеристика производимой продукции Техническое наименование продукта – аммиак безводный сжиженный (синонимы: аммиак жидкий технический, аммиак жидкий безводный, аммиак безводный). Аммиак безводный сжиженный выпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 6221-90. В зависимости от области применения аммиак жидкий безводный может выпускаться трёх марок: А - для производства азотной кислоты, для азотирования, в качестве хладагента, для создания защитных атмосфер; Ак - для поставок на экспорт и для транспортирования по магистральному аммиакопроводу, для переработки на удобрения и для использования в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения; Б- для переработки на удобрения и для использования в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения. Аммиак безводный сжиженный должен соответствовать требованиям ГОСТ 6221-90, указанным в нижеприведённой таблице 2.1. Таблица 2.1 – Требования к безводному сжиженному аммиаку по ГОСТ 6221-90 № п/п Наименование показателя 1 1 2 3 2 Массовая доля аммиака, % не менее Массовая доля азота, % не менее Массовая доля воды (остаток после испарения), % Массовая доля воды (метод Фишера), %не более Массовая концентрация масла, мг/дм3 , не более Массовая концентрация железа, мг/дм3 , не более Массовая доля общего хлора, млн-1 (мг/кг) не более Массовая доля оксида углерода (IV), млн -1(мг/кг), не более 4 5 6 7 8 А ОКП 2114610100 3 99,9 - Норма для марки Ак Б ОКП ОКП 2114610200 218192 0100 4 5 99,6 99,6 82 82 - 0,2-0,4 0,2-0,4 0,1 - - 2 2 8 1 1 2 - 0,5 - - 40 - Для аммиака, применяемого в качестве удобрения, содержание токсичных элементов, в том числе свинца, мышьяка, кадмия, ртути и совместного присутствия свинца и ртути, не должно ОДК превышать ПДК и химических веществ в почве по ГН 2.1.7.2014-06 и ГН 2.1.7.2511-09 (для группы почв «а»). Удельная активность природных радионуклидов должна соответствовать нормам радиационной безопасности в соответствии с СанПиН 2.6.1.2523-09 (НРБ-99/2009). Удельная активность техногенных радионуклидов (137Сs, 90Sr) A137Cs/45+A90Sr/30 =1 отн. ед. в соответствии с СП 2.6.1.2612-10 (ОСПОРБ 99/2010). Производимая продукция соответствует действующим в Российской Федерации санитарным нормам и правилам и «Единым санитарноэпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», утверждённым Решением Комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 года №299. 2.4 Основные свойства и качество выпускаемой продукции Аммиак жидкий безводный - бесцветная прозрачная, жидкость. Молекулярная масса - 17,0304. Химическая формула -NH3.При нормальных условиях (температуре 20ºС и атмосферном давлении 760 мм рт.ст.) аммиак - бесцветный газ с удушливым резким запахом, по степени воздействия на организм относится в соответствии с ГОСТ 12.1.007 к 4 классу опасности. Температура кипения минус 33,5 ºС Плавления минус 77,7 ºС Критическая 132,4 ºС Критическое давление11,32МПа (115,4кгс/см2) Мольный объем при 0ºС и 760 мм рт.ст., Плотность при 0ºС и 760 мм рт.ст., кг/м3 22,08 0,771 Плотность при давлении 0,101 МПа(760 мм рт.ст.) и температуре минус 33,4ºС, кг/м3: - жидкой фазы 682,8 - газовой фазы 0,8886 Теплота испарения МДж/кг (ккал/кг): при минус 50ºС 0ºС плюс 50ºС 1,416 (337,97) 1,26 (301,52) 1,06 (252,29) Температура разложения аммиака на азот и водород: без катализатора 1200ºС и выше в присутствии катализатора (600 - 950) ºС Реакция разложения: 2NН3↔ N2 + 3Н2- 92 кДж В среде кислорода аммиак горит зеленоватым пламенем. Реакция горения: 4 NН3 +3О2↔2N2 + 6Н2О + 1,27 кДж Аммиак хорошо растворим в воде: при 20ºС и 760 мм рт.ст. в одном объеме воды растворяется 760 объемов аммиака. Аммиак с водой образует гидроксид аммония NH3∙H2O 2.5 Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов Сырье, материалы, полупродукты и энергоресурсы, используемые в технологическом процессе производства жидкого аммиака. Таблица 2.2 - Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов Национальный стандарт, Наименование технические сырья, материалов, условия, регламент полупродуктов, или методика на энергоресурсов подготовку сырья, стандарт организации Природный газ ГОСТ 5542-2014 Показатели, обязательные для проверки Регламентируем ые показатели Теплотворная спосо- не менее бность низшая (при 31,8 МДж/м3 20ºС,101,325кПа (760 (7600 ккал/м3) Наименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов Деминерализованная вода из установки деминерализации воды Пятиокись ванадия (V2O5) Водородсодержащий газ из сети предприятия Национальный стандарт, технические условия, регламент или методика на подготовку сырья, стандарт организации Технологический регламент ТУ1761-46505785388-2006 Регламент производства Показатели, обязательные для проверки мм рт.ст.). Массовая концентрация меркаптановой серы. Массовая концентрация сероводорода Массовая доля SiO2 Удельная электропроводность рН Соответствие ТУ а) объёмная доля Н2 б) массовая концентрация СО + СО2+ О2 в) объёмная доля NH3 ВодородосодержаРегламент отделения а) объёмная доля Н2 щий газ из отделения переработки б) объёмная доля N2 переработки в) объёмная доля Ar+CH4 Метан из отделения Регламент отделения а) объёмная доля CH4 переработки переработки б) объёмная доля Ar+N2 Газообразный Регламент отделения аммиак из отделения переработки переработки. Воздух Стандарт Точка росы технологический организацииСТО05761643-19Давление воздуха 2007Марка А Температура воздуха Катализатор синтеза Поставляется по аммиака: импорту SG 9801; A-110-1 Азот газообразный Стандарт организации Объёмная доля О2 "чистый" низкого СТО-05761643-13давления (марка А) 2007 Вода оборотная Давление Температура Регламентируем ые показатели н/б 0,036 г/м3 н/б 0,020 г/м3 н/б 0,02 ррm н/б 0,5 мкСм/см 6,8-7,2 Соответствие ТУ не менее 70% не более 200мг/м3 не более 0,1% не менее 90% не более 10% не более 1% Не менее 97% Не более 3% Не выше минус 40ºС Не более 0,8 МПа Не более 50ºС Не более 0,1% не менее 0,35 МПа (3,5кгс/см2) не более 28ºС Национальный стандарт, технические условия, регламент или методика на подготовку сырья, стандарт организации Наименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов Показатели, обязательные для проверки Пар насыщенный из сети предприятия Давление не более 0,35 МПа (3,5 кгс/см2) не более 200 ºС не более минус 40 ºС Температура Воздух КИП из сети Стандарт организации предприятия СТО-05761643-192007 Марка Б Азот из сети Стандарт организации предприятия СТО-05761643-132007 Марка В Танковые и продувочные газы из цеха по производству метанола Регламентируем ые показатели Точка росы Давление 0,7 МПа (7 кгс/см2) а) объёмная доля Н2 б) объёмная доля СО в) объёмная доля СО2 г) объёмная доля СН4 е) объёмная доля N2 ж) объёмная доля СН3ОН з) объёмная доля Н2О (55,1-60,2) % (2,7-4,7) % (11,7-13,3) % (17,3-21,5) % (5,2-6,2) % (0,8-1,1) % 0,1 % 2.6 Описание технологической схемы Компримирование синтез-газа Очищенный от СО и СО2 синтез-газ с температурой не более 49 ºС и давлением не более 2,58 МПа (25,8 кгс/см2) поступает на всас трёхкорпусного компрессора синтез-газа поз.(1), имеющего четыре ступени для сжатия синтез-газа и ступень для сжатия циркуляционного газа. После сепаратора поз.(2) на всасе компрессора поз.(1) установлены отсекатель и предохранительный клапан. В первой ступени корпуса низкого давления газ сжимается до давления не более 5,5 MIIa (55 кгс/см2), нагреваясь при этом до температуры не более 136 ºС, и направляется в теплообменник поз.(3), где охлаждается до температуры не более 85 ºС, нагревая газ, идущий в метанатор. Затем газ поступает в воздушный холодильник поз.(4), где охлаждается до температуры (10-49)ºС, проходит сепаратор поз.(5) и поступает на всас II-й ступени компрессора. Уровень в сепараторе поддерживается регулятором уровня, отводящим конденсат в отпарную колонну. На газовой линии от сепаратора поз.(5) установлен предохранительный клапан, предотвращающий завышение давления, и клапан, сбрасывающий давление из компрессора в случае его остановки на факельную установку, и ручная арматура сброса в атмосферу. С нагнетательного трубопровода I-й ступени, после теплообменника поз.(3), производится отбор синтез-газа на дозировку в систему сероочистки. Во второй ступени компрессора синтез-газ сжимается до давления не более 9,1 МПа (91,0 кгс/см2) и с температурой не более 135 ºС поступает в воздушный холодильник поз.(6), где охлаждается до температуры (11 – 49) ºС. После воздушного холодильника синтез-газ поступает в аммиачный холодильник поз.(7), где за счёт испарения аммиака в межтрубном пространстве температура газа снижается до 10 ºС. Отделение сконденсировавшейся жидкости из охлажденного газа производится в сепараторе поз.(8), откуда конденсат через регулятор уровня выводится в отпарную колонну, а газ через осушители поз.(9) поступает на всас III-й ступени компрессора с давлением не более 8,8 МПа (88,0 кгс/см2) и температурой (4-10) ºС. В III-й ступени (корпус среднего давления) газ сжимается до давления не более 19,15 МПа (191,5 кгс/см2), нагреваясь при этом до температуры не более 130 ºС. После III-й ступени газ поступает на воздушный холодильник поз.(10), где охлаждается до температуры (35-60) ºС и направляется для отделения cкoнденсировавшейся влаги в сепаратор поз.(11), откуда конденсат регулятором уровня выводится в отпарную колонну, а газ идёт на всас IV ступени компрессора. Из сепаратора поз.(11) газ идёт на всас IV ступени компрессора (корпус высокого давления). После IV ступени очищенный свежий синтез-газ выходит с давлением не более 28,9 МПа (289 кгс/см2) и температурой не более 122 ºС и направляется в воздушный холодильник поз.(12). В корпусе высокого давления компрессора поз.(1) расположена циркуляционная ступень, служащая для обеспечения циркуляции газа в системе синтеза. На всас циркуляционной ступени газ поступает с давлением не более 26,72 МПа (267,2 кгс/см2) и температурой (0 – минус 11) ºС и сжимается до давления не более 29,1 MПa (291 кгс/см2), нагреваясь до температуры не более 9 ºС. Очищенный свежий синтез-газ и циркуляционный газ смешиваются вне компрессора в отделении синтеза аммиака в сепараторесмесителе поз.(13). Температура смеси свежего синтез-газа и циркуляционного газа поддерживается на уровне 40 ºС для предотвращения образования карбоната аммония. Для очистки синтез-газа от кислородсодержащих соединений СО2 и водяных паров, предусмотрена очистка газа в осушителях поз.(9) на цеолитах до содержания СО2 и Н2O 1 ррm и 0,1 ррm соответственно. Осушители работают поочередно по программе, когда соответственно один из аппаратов поз.(9) находится в работе, другой подвергается регенерации. Управление осушителями с молекулярным ситом производится в автоматическом и ручном режиме. Регенерация осуществляется очищенным синтез-газом, подогреваемым в подогревателе паром давлением 10,55 МПа (105,5 кгс/см2) с температурой 314 ºС. Синтез-газ после регенерации направляется на рециркуляцию в поток газа на метанирование, перед теплообменником поз.(3), для дальнейшей переработки. Синтез аммиака и аммиачное охлаждение Сжатый в IV ступени компрессора поз.(1) до давления 28,9 МПа (289 кгс/cм2) и охлажденный в воздушном холодильнике поз.(12) до температуры не более 71 ºС свежий синтез-газ направляется в цикл синтеза аммиака. На всас циркуляционной ступени поступает циркуляционный газ из системы синтеза с давлением 26,72 МПа (267,2 кгс/см2) и температурой (минус 11 – 0) ºС. После циркуляционной ступени газ с давлением не более 29,1 МПа (291 кгc/cм2) и температурой не более 9 ºС проходит теплообменник поз.(14), нагреваясь до 32 ºС, охладив газ, выходящий из колонны синтеза, и прошедший поз.(20), до температуры не более 40 ºС. Свежий синтез-газ с температурой не более 71 ºС и циркуляционный газ с температурой 32 ºС поступают в сепаратор-смеситель поз.(13). Температура смешанного газа поддерживается не ниже 40 ºС для предотвращения образования карбоната аммония. Далее на выходе из сепаратора-смесителя поз.(13) газ двумя потоками подаётся в колонну синтеза поз.(15а) (около 75 %) и (около 25 %) - в аксиально-радиальную колонну синтеза поз.(15б) с предварительным подогревом до 1460С соответственно в теплообменниках поз.(16) и поз.(17) газом после колонн. Подогретый газ поступает в колонну синтеза поз.(15а), поз.(15б) по основному ходу и через холодные байпасы. Основной поток газа через заслонки с дистанционным управлением поступает в нижнюю часть колонн и поднимается по кольцевому зазору между корпусом колонн и стенкой катализаторной коробки в верхнюю часть колонны, где расположен теплообменник (встроенный). Колонны синтеза со стационарной коробкой состоят из корпуса, рассчитанного на работу под высоким давлением, катализаторной коробки и теплообменника. Катализатором синтеза аммиака является восстановленное железо. На катализаторе протекает реакция синтеза аммиака: промотированное 3Н2 + N2 ↔ 2NH3 + 6,362 кДж/моль В колонне синтеза поз.(15а) размещены три полки с объёмом катализатора – 37,55 м3. Количество катализатора на каждой полке: I полка – 4,7 м3 II полка – 6,45 м3 III полка – 26,4 м3 Колонна синтеза аммиака поз.(15б)имеет две полки с общим объёмом катализатора 18 м3. Количество катализатора на каждой полке: - I полка – 3, 0 м3; - II полка – 15, 0 м3; Такое размещение катализатора по полкам принято с целью поддержания оптимальной температуры в колоннах. Для исключения перегрева катализатора теплом, выделяемым при реакции синтеза, предусмотрены холодные байпасы, по которым газ подаётся на полки, минуя внутренние теплообменники. Регулирование расхода газа на полки по «холодным байпасам» производится с помощью заслонок с дистанционным управлением. Перепад давления в колоннах, зависящий в основном от состояния катализатора, контролируется с помощью дифманометра. При температуре около 483 ºС и давлении 28,0 МПа (280 кгс/см2) часть синтез-газа, проходящего через катализаторные слои, превращается в аммиак. Объёмная доля аммиака в газе на выходе из колонн синтеза последнего слоя катализатора составит около 15,3 %. После 3-й полки в колонне поз.(15а) и 2-й полки в колонне поз.(15б) газ с температурой 493-503ºС по центральной трубе поднимается вверх и входит в трубное пространство теплообменников, где отдаёт тепло газу, идущему в колонну, охлаждаясь при этом до температуры не более 345 ºС и 335 ºС соответственно. Затем газ поступает в трубное пространство выносных подогревателей питательной воды котлов поз.(18) и (19), охлаждаясь в них до температуры не более 162 ºС. Газ, для определения его состава после колонн синтеза, отбирается из анализных точек. Осуществляется контроль температуры газа после колонн. Также осуществляется регистрация и контроль давление газа после колонн. После подогревателей питательной воды поз.(18) и (19) газ поступает в теплообменники поз.(16) и (17), где охлаждается до 61 - 64ºС за счёт нагрева газа, идущего в колонны. После этого оба потока смешиваются и охлаждаются воздухом до температуры не более 40 ºС в холодильнике поз.(20), затем дo 31 ºС - в теплообменнике поз.(14) путём теплообмена с циркуляционным газом, поступающим после циркуляционной ступени компрессора поз.(1) с температурой 4,9 ºС. Состав газа, идущего в колонны синтеза, контролируется из анализных точек, смонтированных перед теплообменниками поз.(16) и (17). При дальнейшем охлаждении газа до минус 11 ºС в аммиачном испарителе поз.(21), аммиак конденсируется и затем выделяется в сепараторе поз.(22). Отделившийся аммиак регуляторами уровня отводится в сборник жидкого аммиака поз.(23). После сепаратора поз.(22) газ направляется на всас циркуляционной ступени компрессора поз.(1). Таким образом, замыкается цикл циркуляции газа в системе синтеза. После сепаратора поз.(22) часть циркуляционного газа постоянно выводится из системы в количестве, обеспечивающем объёмную долю инертов (метана, аргона) в газе на входе в колонну синтеза не более 20 %. Продувочный газ поступает в холодильник поз.(24) (аммиачный), охлаждается в нём, затем проходит сепаратор поз.(25), где освобождается от жидкого аммиака, который регулятором уровня выводится в сборник жидкого аммиака поз.(23). Для анализа продувочного газа на этой же линии смонтирована анализная точка. Предусмотрена выдача продувочных и танковых газов на установку переработки этих газов с целью получения аргона. Продувочные газы системы синтеза аммиака отбираются из сепаратора поз.(25) и через клапан-регулятор расхода продувочных газов с давлением не более 27,1 МПа (271 кгс/см2) и температурой минус 23,0 ºС направляются в отделение получения аргона. Жидкий аммиак из сепараторов поз.(22) и (25) поступает в сборник поз. (23). При дросселирования жидкого аммиака с 27,28 МПа (272,8 кгс/см 2) до 4,59 МПа (45,9 кгс/см2) в сборнике поз.(23) происходит выделение растворённых в нём танковых газов (азота, водорода, метана и аргона). Танковые газы давлением не более 4,5 MПa (45 кгс/см2) из сборника жидкого аммиака поз.(23) направляются в аммиачный холодильник поз.(26), где охлаждаются до температуры минус 23,0ºС. Сконденсированный аммиак отделяется в сепараторе поз.(27), откуда стекает в сборник поз.(23). Освободившиеся от аммиака танковые газы подаются в первичный риформинг на технологический процесс, на установку получения аргона и в теплообменник поз.(28), оттуда с температурой минус 14ºС поступают в подогреватель танковых газов поз.(29), где проходя по трубному пространству нагреваются и с температурой 30ºС используются для гомогенного восстановления оксидов азота в дымовых газах. В случае прекращения приёма на гомогенную очистку танковые газы подаются в коллектор топливного газа на сжигание. Основная часть (65-75) % жидкого аммиака, выдаваемого из сборника поз.23 подвергается ступенчатому резкому снижению давления перед тем, как он направится на cклад в изотермическое хранилище. Остальной жидкий аммиак со сборника отправляют на подпитку в дополнительную систему захолаживания, включающую в себя расширительный сосуд аммиака. Система аммиачного охлаждения в отделении синтеза аммиака имеет двойное назначение. Первое из них - ступенчатое снижение давления аммиака с последовательным понижением уровней давления в расширителях с выделением инертных газов. Существующая система трехступенчатого аммиачного охлаждения обеспечивает процесс холодом, необходимым для конденсирования аммиака в системе синтеза, регенерации аммиака из продувочных газов и межступенчатого охлаждения синтез-газа. Температура этой системы охлаждения: (5,3-13)ºС, (минус 11-минус 14)ºС, и (минус 32минус 34)ºС соответственно. Восстановление катализатора синтеза аммиака в колонне. Активная поверхность катализатора формируется в процессе его восстановления. Восстановление сопровождается синтезом аммиака на восстановленной части поверхности катализатора, поэтому, начиная с Т=480 0 С и выше восстановление можно проводить автотермично. Суммарно процесс восстановления катализатора можно представить в виде уравнения: Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O FeO + H2 → Fe + H2O Вода, образующаяся в процессе восстановления, является катализаторным ядом и неизбежно отравляет восстановленные участки, причём при относительно высоких концентрациях и длительном воздействии катализатор отравляется необратимо. Такие кислородосодержащие соединения, как СО и СО2, также являются ядами и, при больших концентрациях и при длительном воздействии, также могут необратимо дезактивировать катализатор. Поэтому суммарная концентрация кислородосодержащих ядов не должна превышать 10 ррm. Дезактивация катализатора происходит также и вследствие рекристаллизации α – Fe при повышении температуры более 5300С во время восстановления или при эксплуатации. Поэтому процесс восстановления катализатора в колонне синтеза является одной из самых важных стадий его приготовления. Во время этого процесса необходимо установить строгий контроль за содержанием воды в отходящем синтез-газе, не допуская превышения её концентрации более 2500 р.р.m. (по данным фирмы «АммониаКазале»). Это достигается следующим образом: Ограничением скорости подъёма температуры в слоях катализатора, т.к., чем выше скорость подъёма температуры, тем быстрее идёт реакция, тем выше содержание воды в отходящем газе. Поддержание максимально возможной скорости подачи АВС на входе в колонну синтеза. Это обеспечивает наилучшее распределение газа и равномерный разогрев катализатора, а также снижает концентрацию водяных паров на выходе из колонны синтеза. Восстановление катализатора на каждой полке проводится отдельно. Сначала, в соответствии с установленным графиком, активируют катализатор на первой полке, а температуру на второй и третьей полках поддерживают не более 3600С холодными байпасами для предотвращения их преждевременного восстановления. Во время восстановления катализатора на первой полке холодные байпасы сначала держат закрытыми для того, чтобы повысить температуру нижних слоёв во избежание конденсации воды из первого слоя на холодном катализаторе. После разогрева до 3600С их начинают приоткрывать и удерживают температуру постоянной. Восстановление первой полки можно считать завершённым, если температура достигла здесь 4800С и была выдержана такой примерно в течение 8 часов. Затем, по этому графику начинают подъём температуры на второй полке. Температуру катализатора на третьей полке держат не более 360 0С холодными байпасами. После завершения восстановления катализатора на второй полке (т.е. достижения 480оС), начинают подъём температуры на третьей полке, согласно графика. Основным требованием правильности восстановления является недопущение превышения концентрации воды в отходящем синтез-газе более 2500 р.р.m. При увеличении концентрации выше нормы необходимо замедлить (остановить) рост температуры в слое или понизить её. Начиная с температуры около 420оС может начаться реакция синтеза аммиака. Это можно увидеть по увеличивающейся разнице температур между входом в слой катализатора и выходом из него. Это дополнительное тепло реакции синтеза аммиака нужно использовать для увеличения объёмной подачи синтез-газа с целью сокращения времени восстановления. В целях использования тепла реакции синтеза аммиака на первой полке после её восстановления и для ускорения этого процесса за счёт увеличения объёмной скорости подачи синтез-газа, нужно приступать к подъёму давления в синтезе и переходу на циркуляционный режим восстановления. Восстановление колонны синтеза можно считать практически завершённым, когда анализ влаги на выходе из конвертора приближается к нулю и концентрация воды в аммиаке становится близкой к регламентной. Регулирование роста температуры катализатора колонны синтеза осуществляется 3-мя способами синтеза: 1) увеличением количества топливного газа при неизменном потоке синтез-газа, если температура нагретого синтез-газа на выходе из пускового подогревателя не превышает 538 0С, а температура дымовых газов не более 745 0С; 2) увеличение потока синтез-газа с увеличением количества сжигаемого топливного газа; 3) когда тепловая нагрузка подогревателя достигнет расчётной для подъёма температуры на выходе из подогревателя следует уменьшить поток синтез-газа сохраняя его температуру не более 538оС, а дымовых газов – не более 745оС. Пассивация катализатора синтеза. Окисление катализатора производится кислородом воздуха, дозируемым в инертный газ-носитель. В качестве газа-носителя используется азот. 3Fе + 2O2→ Fе3O4 + 159,4 ккал Охладить катализатор азотом до 20 – 30оС со скоростью не более 50oС в час и начать дозировку воздуха. Объёмная доля кислорода в азоте в начале и конце пассивации должна составлять соответственно 0,05 и 0,5 %, температура в ходе пассивации не должна превышать 50оС. Конец пассивации определяется по равенству содержания кислорода в газе до и после колонны синтеза. Качество пассивации проверяется увеличением объёмной доли кислорода в азоте до (3-3,5) %. Объёмная скорость газа при пассивации должна составлять около 1000 ч -1. Ориентировочное количество кислорода, расходуемого на 1 т восстановленного катализатора, составляет около 6кг. Кратковременное вскрытие колонны можно осуществлять без пассивации катализатора следующим образом: катализатор охладить до 20оС со скоростью 30оС в час, продувая колонну чисты азотом. В течение всего времени вскрытия ведётся тщательный контроль за температурой в катализаторном слое. Избыточное давление азота поддерживают в колонне до полной её герметизации. 2.7 Материальные расчеты производства 2.7.1 Расчет содержания аммиака в цикле Равновесная концентрация аммиака для стехиометрической азотоводородной смеси рассчитывается по уравнению: 2 СNH 200 lNH3 3 где KP 307.9 lNH3 104 0 , P KP - константа равновесия определяется по эмпирическому уравнению А. Ларсена и Р. Доджа: lg K P 2074.8 2.4943lg T T 1.8564 107 T 2 I 1 T где и I - коэффициенты, зависящие от давления Для P 330 атм (32.37 МПа) 2.223 104 I 2.992 7 2074.8 2.4943lg 773 2.223 104 773 1.8564 10 (773) 2 2.292 1 1.2888 773 K P 0.0514 lg K P C 2 NH 3 200 lNH3 307.9 lNH 10000 0 32.37 00514 3 2 lNH 385.056lNH3 10000 0 3 Откуда: lNH 28% объем. 3 Эффективное давление: Pэфф P 1 i 2 где i – доля инертов в цикле (на входе в колонну синтеза) Pэфф 32.37 1 0.13 24.5 МПа 2 Определим равновесное содержание аммиака с учетом инертов: 2 CNH 200lNH3 3 307.9 lNH3 104 0 0.0514 Pэфф 2 CNH 200lNH3 3 307.9 lNH3 104 0 0.0514 24.5 Откуда lNH3 23.77% объем . Поправочный коэффициент на влияние инертов: K 23.77 0.849 28 При P 32.37 МПа и объемной скорости W 25000 1 содержание аммиака на выходе из колонны в случае чистой ABС стехиометрического состава будет равно: CNH3 21.6% об. С учетом поправки на влияние инертов: CNH3 21.6 0.849 18.34 об. Для производственных условий при наличии в ABС катализаторных ядов, а также колебания соотношения H 2 : N 2 и вследствие того, что часть катализатора при низких и высоких температурах используется недостаточно эффективно, вводится поправка «К». Применим: K '' 0.85 Фактическое содержание аммиака на выходе из колонны синтеза составляет: C 'NH3 18.34 0.85 15.56% об. Содержание аммиака в газовой смеси после конденсации определяется по уравнению А. Ларсена и С. Блека: lg CNH3 4.1856 Для 1.875 1099.5 T P условий первичной конденсации P1 31.39 МПа , T1 300 К содержание аммиака на выходе из первичного сепаратора составляет: lg lNH3 4.1856 1.875 1099.5 0.855 300 31.39 lNH3 7.17% об. Для условий вторичной конденсации Pr 33.35 МПа , T2 270 К содержание аммиака на выходе из вторичного сепаратора составляет: lg lNH3 1.875 1099.5 0.438 300 31.39 C ''NH3 2.74% об. 2.7.2 Определение необходимого количества катализатора Производительность колонны синтеза отнесенную к 1м3 катализатора, определяем по формуле Волкова: qNH3 0.771 W a где W - объемная скорость на входе в колонну синтеза, r 1 a - доля образовавшегося аммиака в колонне, доли. ед. a lNH3 C ''NH3 100 C ''NH3 15.56 2.74 0.1248 100 2.74 - сокращение объема газовой смеси вследствие протекания реакции синтеза аммиака в колонне, доп.ед. 100 C ''NH3 100 C 'NH3 100 2.74 0.889 100 15.66 Производительность 1м3 катализатора: K г NH3 qNH3 0.771 25000 0.1248 0.889 2138.5 3 час м кат Для того, чтобы обеспечить производительность колонны синтеза 1700 тонн аммиака в сутки (или 70.833 тонн в час) необходимый объем катализатора составляет: Vкат 56667 26.5 м3 2138.5 2.7.3 Материальный расчет колонны синтеза Общий объем газовой смеси на входе в колонну синтеза при W 25000 ч 1 и Vкат 26.5 м3 составляет: V1 W Vкат 25000 26.5 662500 м3 / час Содержание инертов в газовой смеси на входе в колонну синтеза составляет 13% об. Примем, что соотношение метана и аргона при этом такое же, как и в свежей ABС, т.е. CH 4 / Ar 1.1/ 0.5 3.667 Тогда содержание аргона в газовой смеси на входе в колонну составляет: l Ar 13 1 2.78 об. 1 3.667 а содержание метана: CCH 4 13 3.667 10.22% об. 1 3.667 Соотношение между водородом и азотом H 2 : N 2 3.008 :1 Суммарное содержание водорода и азота в газовой смеси на входе в колонну синтеза составляет: H 2 N2 100 NH3 Ar CH4 100 2.74 2.78 10.22 84.26% об. Содержание водорода в газовой смеси на входе в колонну синтеза: CH 2 84.26 3.008 63.24% об. 1 3.008 Содержание азота в газовой смеси на входе в колонну синтеза: lN2 84.26 1 21.24% об. 1 3.008 Все расчеты по количеству и составу газовой смеси на входе в колонну синтеза сводим в таблицу 2.3. Таблица 2.3 - Состав газовой смеси на входе в колонну синтеза Компонент % объемн. Количество компонента, м3 NH 3 2.74 662500 0.0274 18152.5 H2 63.24 662500 0.6324 418965.0 N2 21.02 662500 0.2102 139257.5 CH 4 10.22 662500 0.1022 67707.5 2.78 662500 0.0278 18417.5 Ar Всего: 100 662500 Общий объем газовой смеси на выходе из колонны синтеза будет равен V2 V1 662500 0.889 58896.5 м3 / час Процентное содержание инертов ( CH 4 Ar ) в газовой смеси на выходе из колонны составляет: CH 4 Ar 13 14.62% об. 0.889 При соотношении CH 4 / Ar =3.667 содержание инертов на выходе будет равно: Метана CCH 4 C Ar Аргона 14.62 3.667 11.49% об. 1 3.667 14.68 1 3.13% об. 1 3.667 Суммарное содержание водорода и азота в газовой смеси на выходе из колонны синтеза: (H 2 N2 ) 100 11.49 3.13 15.56 69.82% об. Содержание водорода и азота на выходе из колонны синтеза: CH 2 69.82 3.008 52.4% об. 1 3.008 CN2 69.82 1 17.42% 1 3.008 об. Расчет состава газовой смеси на выходе из колонны синтеза сводим в таблицу. Таблица 2.4 - Состав газовой смеси на выходе из колонны синтеза Компонент NH 3 % объемн. 15.56 Количество компонента, м3 588962 0.1556 91642.6 H2 52.4 588962.5 0.524 308616.4 N2 17.42 588962.5 0.1742 102597.3 CH 4 11.49 588962.5 0.1149 67671.7 Ar 3.13 588962.5 0.0313 18434.5 100 588962.5 Всего: 2.7.4. Материальный расчет первой ступени конденсации аммиака Объем газа после первичного сепаратора V3 V2 V 'NH3 V 'P где V 'NH 3 - количество сконденсировавшегося NH3 V 'P - количество растворяющихся газов в жидком аммиаке первичного сепаратора V 'NH3 V2 Q2NH V3 a3NH 3 где Q2 NH 3 и 3 Q3NH - доля аммиака в газе послепервичного сепаратора, доли 3 ед. V 'NH3 V2 a2NH a3NH a3NH V 'P 3 3 1 a3 NH 3 3 Примем объем газов, растворившихся в жидком аммиаке первичного 3 сепаратора V 'P 1500 м / час V 'NH3 588962.5 0.1556 0.0717 0.0717 1500 53346.4 м3 / час 1 0.0717 В пересчете на жидкий аммиак это составляет: V 'NH3 ж 17.03 53346.4 68.7 м3 / ч или 41.2 т / ч 599.76 22.049 где 599.76 кг / м3 - плотность жидкого аммиака при 27 C 22.049 - мольный объем аммиака 17.03 - молекулярная масса аммиака Парциальные давления растворимого компонента в газовой фазе: Pi ai Pобщ где ai - доля растворимого компонента в газовой фазе перед сепаратором Общее давление P 320 атм Объем растворенных компонентов в газовой смеси в жидком аммиаке первичного сепаратора составляет: V 'P, H2 68.7 0.524 320 0.0667 768.4 м3 / час V 'P, H2 68.7 0.1742 320 0.0717 274.6 м3 / час V 'P, H2 68.7 0.1149 320 0.227 573.4 м3 / час V 'P, H2 68.7 0.313 320 0.0975 67.1 м3 / час Всего V 'P 1683.5 м3 / час Ранее принималось V 'P 1500 м3 / час . Отклонение от практического значения незначительное, поэтому пересчеты не делаем. Это упрощение мало скажется на производительность первичного сепаратора VNH3 588962.5 0.1556 0.0717 0.0717 1683.5 53360.6 м3 / ч 1 0.0717 Что отличается от предыдущего расчета на 14.2 м3 / ч или на 0.02% Количество и состав газовой смеси после первого сепаратора сводим в таблицу. Таблица 2.5 - Количество и состав газовой смеси после первичной конденсации Компонент NH 3 Количество компонента, м3 синтеза 91642.6 53346.4 38296.2 % объемн. 7.17 H2 308616 768.4 307848.0 57.66 N2 102597 274.6 102322.7 CH 4 67671.7 573.4 67098.3 19.16 12.57 Ar 18424.5 67.1 18367.4 3.44 Всего: 533932.6 2.7.5 Расчет объема 100 продувочных газов и свежей азотоводородной смеси Объем продувочных газов определяется исходя из баланса V 'пр где iпр.ин. iев.ин. Vев ABC VPин iпр.ин. iев.ин. - доля инертов в cвежей ABC - доля инертов в продувочных газах(после первичного сепаратора) Vев. ABC - часовой расход ABC VP.ин. - объем инертов, растворившихся в жидком аммиаке первичного и вторичного сепаратора. В соответствии с реакцией синтеза аммиака Vтеор. ев . ABC 2 56.667 1000 22.049 146735.3 м3 / ч 17.03 Принимаем объем растворенных газов в жидком аммиаке вторичного V ''P 420 м3 / ч сепаратора а объем теряемой ABC, с продувкой Vпр. ABC 8300 м3 / ч Тогда Vев. ABC 146735.3 1683.5 420 8300 157138.8 м3 / час V ' p,ин V 'P.ев V 'P, Ar 573.4 67.1 640.5 м3 / ч Общий объем инертов: VP,ин 640.5 130 770.5 м3 / час где за V ''P.ин 130 м3 / час принимаем объем инертов, растворившихся в жидком аммиаке вторичного сепаратора. Объем продувочных газов с учетом потерь аммиака: V 'пр 0.014 157138.8 770.5 8928.4 м3 / час 0.1601 Объем продувочных газов без учета потерь аммиака: Vпр ABC V 'пр 1 a3 NH3 8928.4 1 0.0717 8288 м3 / ч Расхождение с ранее принятым объемом ABC(8300 незначительно. Таблица 2.6 - Состав продувочных газов Компонент NH 3 % объемн. Количество компонента, м3 7.17 8288 0.0717 594.2 H2 57.66 8288 0.5766 4778.9 N2 19.16 8288 0.1916 1588.0 CH 4 12.57 8288 0.1257 1041.8 Ar 3.44 8288 0.0344 285.1 Всего 100 8288 Таблица 2.7 - Количество и состав АВС Компонент % объемн. Количество компонента, м3 м3/ч) H2 72.0 157138.8 0.72 113139.9 N2 26.6 157138.8 0.266 41799.0 CH 4 1.1 157138.8 0.011 1728.5 Ar 0.3 157138.8 0.003 471.4 Всего: 100 157138.8 Таблица 2.8 - Количество и состав газовой смеси на входе во вторую ступень конденсации аммиака Компонент NH 3 % объемн. Количество компонента, м3 5.52 38296.2 594.2 37702 H2 60.95 307848 4778.9 113159.9 416209 N2 20.88 102322.7 1588 41799 142533.7 CH 4 9.93 67098.3 1041.8 1728.5 67785 Ar 2.72 18367.4 285.1 471.4 18553.7 Всего: 100 682783.4 2.7.6. Материальный расчет второй ступени конденсации аммиака Объем аммиака, конденсирующемся во вторичном сепараторе: V ''NH3 г V4 a4 NH3 a1 NH 3 a1 NH 3 V ''P 1 a1 NH 3 где V4 - объем газовой смеси до сепаратора a4 NH 3 ; a1 NH 3 - доля аммиака до и после сепаратора V ''P - объем газов, растворяющихся в жидком аммиаке второго сепаратора. V ''NH3 г 682783.4 0.0552 0.0274 0.0274 420 19528 м3 / с 1 0.0274 В пересчете на жидкий аммиак V ''NH3 17.03 19528 23.47 м3 / г 15.08 г / час 642.52 22.049 где 642.52 кг / м3 - плотность NH 3 ж при 3 C Количество компонентов газовой смеси, растворяющихся в NH 3 ж вторичного сепаратора: P2 340 атм 33.35 МПа H 0.043 м3 / м3 ; N2 0.050 м3 / м3 ; CH4 0.148 м3 / м3 2 Ar 0.068 м3 / м3 V ''P H2 23.47 0.6095 340 0.043 209.1 м3 / ч V ''P N2 23.47 0.2080 340 0.050 93.3 м3 / ч V ''PCH4 23.47 0.0993 340 0.148 117.3 м3 / ч V ''P Ar 23.47 0.027 340 0.068 14.8 м3 / ч V ''Pип 132.1 м3 / ч V ''P 424.3 м3 / ч Отклонения от принятого ранее V ''P 420 м3 / ч и V ''P 130 м3 / ч незначительно. Таблица 2.9 - Материальный баланс цикла синтеза аммиака Статья прихода СвежаяABC H2 N2 CH4 Ar Приход м3/ч кг/час 113139.9 41799.0 1728.5 471.4 10171.3 52248.8 1244.5 839.1 Всего 157138.8 64503.7 Статья расхода Продувка ABC NH3 H2 N2 CH4 Ar Итого продувка 2. Жидкий аммиак 1сеп. NH3 H2 N2 CH4 Ar 3, Жидкий аммиак 2 сеп. NH3 H2 N2 CH4 Расход м3/ч кг/час 394.2 4778.9 1588.0 1041.8 285.1 8288 457.5 429.6 1985.0 750.1 507.5 4729.7 53346.4 768.4 274.6 573.4 67.1 41076.7 69.1 343.3 412.8 119.5 19528 209.1 83.3 117.3 15036.6 18.8 104.1 84.5 Ar 14.8 26.3 Итого с жидким аммиаком Всего расход 74982.4 57291.7 83270.4 64421.4 Таблица 2.10 - Количество и состав смеси на выходе из вторичного сепаратора Компонент NH 3 % объемн. 2.74 Количество компонента, м3 синтеза 37702 19528 18174 H2 63.08 416209 209.1 415999.9 N2 21.2 142533.7 83.3 142450.4 CH 4 10.2 67785 117.3 67667.7 Ar 2.8 11553.7 14.8 18538.9 Всего: 100 662830.9 2.8 Тепловой расчет колонны синтеза Исходные данные и обозначения: Объем газовой смеси на входе в колонну синтеза: V1 662500 м3 / час ( 29575.9 кмоль / ч ) Состав газовой смеси на выходе из колонны синтеза V2 588962.5 м3 / ч ( 26292.97 кмоль / ч ) Количество аммиака, образующегося в колонне синтеза GNH3 91642.6 18152.5 3280.8 кмоль / ч 22.4 T1 , T1 ' , T3 , T4 , T5 - температура прямого газа соответственно на входе в колонну, на входе в теплообменник, на выходе из теплообменника, после смешения с газом первого байпаса и на входе в первый слой катализатора Х – доля прямого газа, проходящего через теплообменник C P1 , C P2 - теплоемкость газовой смеси на входе и на выходе из колонны, кДж / кмоль град qP - тепловой эффект реакции синтеза, кДж / кмоль Температура газа на выходе из колонны синтеза без отбора тепла реакции. Уравнение теплового баланса колонны: V1lP1 T1 GNH3 qP V2 l p3 T2 Qп Откуда T2 V1lP1T1 GNH3 qP Qп V2 lP2 Принимая t1 140 C и используя данные предыдущих расчётов lP1 36.84 0.0274 29.04 0.6324 28.82 0.2102 37.88 0.1022 20.82 0.0278 29.88 кДж / кмоль град Тепловой эффект реакции синтеза при t 500 C и P 32.37 МПа qP 52556 кДж / моль Таким образом, температура газовой смеси, выходящей из колонны: T 29575.9 29.88t1 3280.8 552556 15000000 1.04b1 185 331 C 26292.97 32.35 Температура газа в условных точках насадки колонны синтеза Температуру циркуляционного газа на входе в колонну синтеза принимаем равной t1 140 C . Долю байпасногогаза m1 направленного в обход теплообменника не учитывается m1 0 . Примем температуру газа на входе в первый слой катализатора t5 440 C t1 ' t1 20 140 80 160 C Температуру газа на выходе из зоны катализаторапримем tt 500 C , чтобы обеспечить по высоте катализаторной зоны постепенно падающий температурный режим. Расчет температурного режима в колонне синтеза Доля основного газа, идущего через теплообменник V C T V2 CP6 T6 CP2 T2 1 P3 T3 CP1 1 Теплообменник газовой смеси на выходе из зоны катализатора при температуре 500 C CP6 42.3 0.1556 29.3 0.524 30 0.1742 48.3 0.1149 20.82 0.0313 33.36 кДж / моль град Теплоемкость прямого газа, выходящего из теплообменника в первый слой катализатора при температуре t3 t5 440 C lP3 40.95 0.0274 29.24 0.6324 29.76 0.2102 46.62 0.1012 20.82 0.0278 31.21 кДж / кмоль град Следовательно: 26292.97 33.36 773 32.35 604 0.596 89575.9 31.21 713 29.88 433 Объем прямого газа Vвк 0.569 29575.9 16828.7 кмоль / час Сумма байпасов: b 0.431 29575.9 12747.2 кмоль / час Расход тепла на нагрев прямого газа в кольцевом зазоре колонны синтеза Qк. з. 16828.7 29.88 20 10056881 кДж / час Температура газа на выходе из катализаторной зоны Tb 16828.7 713 31.21 12747.2 413 29.6 3280.8 52556 15000000 10056831 781 К 2 6292.97 33.36 Расчетная теплота реакции qPP 52556 3280.8 10056831 15000000 44918.6 кДж / моль 3280.8 Примем следующее распределение температур T ' 525 C ; T '' 515 C ; T ''' 510 C ; T IV 508 C ; TC ' 470 C ; TC '' 470 C ; TC ''' 465 C Расчет производительности полок и количества байпасного газа Для первой полки: Vвк CP5 T5 G 'q p. p Vвк b ' C 'P T ' где Vвк b ' - количество газа после первой полки, кмоль/час G' Vвк lP ' T ' lP3 T3 q p. p l 'P T ' При T ' 525 С , CP ' 32.62 кДж / кмоль град , T5 440 С , lP5 31.21 G' 16828.7 3262 798 31.21 713 896 кмоль / час 44918.6 32.82 798 Объем газовой смеси на выходе из первого слоя катализатора (на выходе из первой полки): V ' 16828.7 896 15932.7 кмоль/час Содержание аммиака на выходе из первого слоя катализатора: K' 896 16828.7 0.0574 0.085 или 8.31% об. 15932.7 Количество байпасного газа после первой полки определяется из уровня теплового баланса первого смесителя: B' V ' CP ' T ' CPC ' TC ' CPC ' TC ' CP1 T1 TC ' 470 С CPC ' 31.37 кДж / кмоль град T1 140 С B' CP1 29.88 кДж / кмоль град 15932.7 32.62 798 31.37 743 3955.55 кмоль / час 31.37 743 29.88 413 Объем газовой смеси после первого смешения: VC ' 15932.7 3955.55 19888.25 кмоль/ч Содержание аммиака после смешения с первым байпасом (на входе во второй слой катализатора): KC ' Для 896 16828.7 0.0274 3955.55 0.074 или 7.4% 19888.25 второй полки уравнения материального баланса: VC ' lPC 'TC ' G '' q p. p VC ' G '' CP ''T ' G '' VC ' CP '' T '' CP ' TC ' q p. p CP '' T '' Температурный режим на второй полке: TC ' 470 С C 'PC 31.37 кДж / кмоль град T '' 515 C C ''P 32.78 кДж / кмоль град G '' 19888.25 32.78 788 31.37 743 709.2 кмоль / ч 44918.6 32.78 788 Объем газовой смеси после второй полки катализатора: V '' 19888.25 709.2 19179.05 кмоль / ч Содержание NH3 на выходе из второй полки: K '' 1465.5 709.2 0.1134 или 11.34% об. 19179.05 Количество байпасного газа после второй полки катализатора: B '' V '' CP '' T '' CPC '' TC '' CPC '' TC '' CP1 T1 Температурный режим второго смесителя: TC '' 470 C CPC '' 31.37 кДж / кмоль град T '' 515 C CC '' 32.78 кДж / кмоль град T1 140 C B '' CP1 29.88 кДж / кмоль град 19179.65 32.78 788 31.37 745 4411.55 кмоль / час 31.37 743 29.88 413 VC '' 19179.1 4411.55 23590.6 кмоль / ч K C '' 2174.7 4411.55 0.0274 0.097 или 9.7% об. 23510.6 Аналогично производим расчет третьей полки: G ''' VC '' CP ''' T ''' CPC '' TC '' q p. p CP ''' T ''' TC '' 470 С C '''PC 31.37 кДж / кмоль град T ''' 515 C C '''P 33.69 кДж / кмоль град G '' 23590.6 33.69 783 31.37 743 1016 кмоль / ч 44918.6 33.69 783 V ''' 23590.6 1016 22574.6 кмоль / ч K ''' 2295.6 1016 0.1167 или 14.67% об. 22574.6 Определение объема катализатора на полках. Используемые обозначения K ', K '',...K IV и K 'C ...K IV C - объемная доля аммиака в газовой смеси после соответствующих полок и смесителей l0 , l0 '',...l0 IV - высота нулевого участка соответствующей полки, м l , l '',...l IV - действительная высота катализатора на соответствующей полке, м FK - поперечное сечение слоя катализатора, м2 WP ',WP ''...WP IV и WPC ',WPC ''...WPC IV - расчетная, объемная скорость ( кмоль / м3 час ), расчетная к выходу из соответствующих полок. K1 и K 2 - объемная доля аммиака на входе и выходе из колонны. Для первой полки: l0 ' Vвк W0 FK где W0 - соответствует К2 l0 ' l ' V' WP ' FK где W 'P соответствует К’ K' Vвк K1 G ' V' откуда: 1 FK l ' V Vвк W ' P W0 Для второй полки: l0 '' VC ' W 'PC FK где W 'PC соответствует K 'C V ' K ' B ' K ' V 'C l0 '' l '' V '' WP '' FK V 'C K 'C G '' V '' K '' откуда l '' 1 FK V '' V0 ' WP '' W 'P Для N-ой колонки: l N 1 FK NN VC N 1 N WPC N 1 WP Объем загруженного катализатора больше расчетного: l ' l '' ... l F IV K VK где VK G 1 K2 Wвык K1 K 2 В конструкции колонны синтеза приняты следующие размеры: Внутренний диаметр катализаторной коробки – 2210 мм Наружный диаметр центральной трубы – 355 мм Наружный диаметр трубы холодного байпаса – 150 мм (три ввода) Наружный диаметр чехла термопары – 65 мм (два ввода) Свободное сечение слоя катализатора 2 FK 0.785 2212 0.3552 3 0.150 2 0.065 3.675 м 2 Согласно материальному балансу Vвк 16828.7 кмоль / час или 376962.88 м2 / ч На входе в колонну содержится 2.74% аммиака. Для достижения такой концентрации потребовалось бы пропускать газ через некоторый слой катализатора при объемной скорости W 0 1000000 час 1 . Объем катализатора в «нулевом» слое VK 0 576962.88 0.377 м 2 1000000 Определим объем газа по участкам катализаторной коробки 1. На входе в первый слой катализатора Vв 376962.88 м 2 / ч 2. На входе из первого слоя катализатора: V ' 15988.25 кмоль / ч или 445496.8 м 2 / ч 3. На входе во второй слой катализатора: VC ' 19888.25 кмоль / ч или 429610.72 м3 / ч 4. На выходе из второго слоя катализатора: V '' 19179.05 кмоль / ч или 429610.72 м3 / ч 5. На входе в третий слой катализатора: VC ' 23590.6 кмоль / ч или 528429.44 м3 / ч 6. На выходе из третьего слоя катализатора: V ''' 22574.6 кмоль / ч или 505671.0 м3 / ч Объемная скорость по участкам: W0 1000000ч 1 W 'P 185000ч 1 W 'PC 855000ч 1 W ''P 85000ч 1 W ''PC 175000ч 1 W '''P 30000ч 1 W '''PC 50000ч 1 Объединим высоты полок: l ' 1 FK V ' Vвк WP ' W0 1 356894.5 376962.88 0.422 м 1000000 3.675 185000 Объем катализатора на первой полке V 'K 1.55 м3 l '' V ' 1 V '' C FK WP '' W 'PC 1 429610.72 445496.8 0.9 м 255000 3.675 85000 3 Объем катализатора на второй полке V 'K 3.31 м l ''' 1 FK V ''' V '' 1 505671.0 528429.44 C 3.76 м 175000 WP ''' W ''PC 3.675 30000 3 Объем катализатора на третьей полке V '''K 13.8 м 3 КОНСТРУКТИВНЫЙ И МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ 3.1 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования 3.1.1 Расчет обечайки высокого давления корпуса вторичного сепаратора Исходные данные: Внутренний диаметр Dвн = 1 220 мм; Расчетная температура Т = 5 0С; Расчетное давление Р = 37,0 МПа; Выбор материала проводим по ОСТ 26-01-221-70; Материал обечайки – сталь Х18Н10Т; Предел прочности материала Gв5 = 646 МПа; Предел текучести материала Gт5 = 239 МПа; Допускаемое напряжение определяется по формуле: Gдоп G * где - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации аппарата, =0,9; G* - нормативное допускаемое напряжение, которое определяется по формуле: G G G * min в ; T nв nT пв = 2,6; пт = 1,5 Допускаемое напряжение для стали Х18Н10: Gв* 646 248.5 МПа 2.6 Gт* 239 159.3 МПа 1.5 Принимаем Gт5 = 166 МПа, тогда допускаемое напряжение будет равно: Gдоп 0.9 159.3 143.4 МПа Расчетная толщина цилиндрической стенки определяется по формуле: S p 0.5 Dв н p 1 где р – расчетный коэффициент толстостенности, который определяется по формуле: ln p где P Gдоп - коэффициент прочности сварного шва, = 1. ln p 37 0.258 143.4 1 р =1,368 S p 0.5 1.22 1.368 1 0.224 м (224 мм ) Исполнительная толщина стенки должна удовлетворять условию: S Sp C Где С – поправка на коррозию. Конструктивно принимаем S = 250 мм. Допускаемое рабочее давление Pдоп Gдоп ln p где – относительный коэффициент толстостенности. Dвн 2S Dвн 2C 1.22 2 0.25 1.401 1.22 2 0.004 Pдоп 143.4 1 ln 1.401 48.35 3.1.2 Расчет сферического днища вторичного сепаратора Исходные данные: Внутренний диаметр Dвн = 1 220 мм; Расчетная температура Т = 5 0С; Расчетное давление Р = 37,0 МПа; Выбор материала проводим по ОСТ 26-1341-75 по выбору сталь Ст. 3. Механические свойства материала: Gв5 = 380 МПа; Допускаемые Gт5 = 230 МПа. напряжения материала для сферического днища определяется: Gв* 380 146.2 МПа 2.6 Gт* 230 153.3 МПа 1.5 Принимаем G = 146,2 МПа, тогда допускаемое напряжение будет равно: Gдоп 0.9 146.2 131.58 МПа Расчет толщины днища производим по формуле: S P Dвн D вн 4 Gдоп P 2 H - коэффициент прочности сварных швов, = 0,8. где S 37 1.22 1.22 0.072 м (72 мм ) 4 131.58 0.8 37 2 1 Конструктивно принимаем 80 мм. Допускаемое рабочее давление определяется по формуле: Pдоп где Pдоп 4 G Dвн Dвн 1 S C 2 H С – поправка на коррозию. 4 131.58 0.8 40.4 МПа 1.22 1.22 1 0.08 0.001 2 1 3.2 Техническое обслуживание и ремонт Вывод оборудования в ремонт осуществляется по письменному распоряжению начальника цеха или его заместителя по технологии, с указанием лица, ответственного за подготовку оборудования к ремонту, и порядка вывода оборудования в ремонт. В объем работ по подготовке оборудования к ремонту входят: а) порядок остановки оборудования; б) отключение электроэнергии, снятие напряжения на сборках и щитах, отсоединение ремонтируемого оборудования от коммуникаций с помощью заглушек, изготовленных в соответствии с действующими нормами; в) освобождение аппаратуры и коммуникаций от оставшихся в них продуктов, грязи, продувки азотом, пропарки водяным паром или промывкой водой; Установка заглушек производится силами ремонтной службы. В исключительных случаях заглушки на трубопроводах диаметром до 100 мм (включительно) могут устанавливаться сменным персоналом под руководством начальника смены. За качество и маркировку выданных для установки заглушек отвечает механик цеха. Начальник смены несет ответственность за место установки и снятие заглушек, за подготовку мест установки заглушек и безопасное выполнение работ (перекрытие запорной арматуры, сброс давления, продувка, пропарка, слив жидкости, дегазацию, отбор проб и производство анализа), за своевременные записи об этом в журнале установки и снятия заглушек. Состояние работ по подготовке оборудования к ремонту записывается начальником смены в журнал приема и сдачи смен. Работы по подготовке к ремонту, не законченные предыдущей сменой, продолжаются следующей сменой. Если при остановке оборудования на ремонт высвободившийся от обслуживания его персонал не используется на параллельно работающем оборудовании, он может (по распоряжению начальника цеха) передаваться на период ведения ремонта в распоряжение механика цеха для оказания помощи ремонтному персоналу. Сдача оборудования в сторонним цехам и подрядным организациям оформляется актом. Акт сдачи оборудования в ремонт подписывается ответственными лицами только после полной подготовки оборудования к ремонту. Сдача оборудования в ремонт ремонтному персоналу цеха оформляется в журнале сдачи и приема оборудования в ремонт или в журнале начальника смены. Мелкие ремонтные работы (перебивка сальников, замена вентилей, задвижек, клапанов до ДУ 100 мм включительно или прокладок до ДУ 100 мм включительно) выполняются сменным или выделенным в распоряжение начальника смены ремонтным персоналом без оформления акта сдачи оборудования в ремонт, но с обязательной записью начальником смены в журнале ремонта. Вышедшее из ремонта оборудование перед сдачей его в эксплуатацию должно подвергаться испытаниям под непосредственным наблюдением руководителем ремонта. Объем испытаний, и оформление документации по результатам испытаний проводится в строгом соответствии с требованиями действующих технических условий (инструкций). Кроме того, в процессе ведения ремонта должны быть проведены промежуточные испытания отдельных узлов, которые в полном комплексе агрегата провести нельзя. Эти испытания также проводятся под непосредственным наблюдением ответственного за ремонт. Если проведение испытаний на ремонтируемом оборудовании по своему характеру требует участия в нем эксплуатационного персонала (пуск механизмов для холостой обкатки, заполнение водой при гидростатическом испытании, испытания на герметичность, заполнение азотом и т.п.), их проведение должно оформляться в соответствии с изложенными ниже правилами: а) о необходимости проведения испытаний руководитель ремонта обязан поставить в известность начальника смены соответствующей записью в журнале начальника смены, указав характер операции и время его проведения; б) при проведении испытаний руководитель ремонта отвечает за техническую готовность испытуемого оборудования к проведению в нем требуемой операции, за удаление людей с опасных участков и ограждение опасных мест, за обеспечение безопасных условий ведения испытания и его результаты. Руководитель ремонта на основе результатов испытания принимает меры к устранению дефектов, выявленных на оборудовании в процессе испытания (если они имели место). При подготовке ремонтируемого оборудования к сдаче в рабочую обкатку или испытание в рабочих условиях руководитель ремонта является ответственным за техническую готовность оборудования к рабочей обкатке или испытанию в рабочих условиях, а также за проведение уборки ремонтируемого оборудования и примыкающей к нему территории от материалов, приспособлений, инструмента, лесов, разных отходов и других предметов, являющихся лишними при эксплуатации данного оборудования. Начальник цеха или его заместитель по технологии, предварительно получив информацию о готовности к обкатке оборудования, его энергетической части и КИП, дает указание начальнику смены (в журнале начальника смены) о характере и времени проведения рабочей обкатки или испытания в рабочих условиях. Начальник смены несет ответственность за строгое соблюдение нормальных условий работы оборудования и правил техники безопасности в процессе обкатки или испытания в рабочих условиях. Ход обкатки (испытания в рабочих условиях) отражается начальниками смен в журнале приема и сдачи смены с обязательными указаниями даты и времени начала и конца обкатки (испытания в рабочих условиях), а также выявленных и устраненных неполадок. Если результаты испытания положительные, оборудование может быть, при необходимости, оставлено в работе при условии, что на это имеется письменное разрешения начальника цеха и его заместителя по технологии и согласие руководителя ремонта. Если в процессе обкатки из-за выявленных дефектов оборудования было остановлено для устранения дефектов, такие остановки считаются продолжением ремонта. В зависимости от характера дефектов рабочая обкатка по решению ответственных лиц, допустивших оборудование в обкатку, может продолжаться до установленного срока и начинаться снова. Если в силу производственной необходимости оборудование после положительных результатов рабочей обкатки по письменному разрешению начальника цеха или его заместителя по технологии остается в эксплуатации, оборудование считается принятым в эксплуатацию, независимо от того, подписан ли в данный момент акт приемки оборудования из ремонта или нет. Устранение дефектов, выявленных в процессе испытания оборудования в рабочем состоянии, должно вестись руководителем ремонта в полном строгом соответствии с установленным порядком и правилами по технике безопасности. Оборудование из ремонта должно сдаваться по акту. Акт приемки оборудования из ремонта подписываются только при условии завершения рабочей обкатки или испытания в рабочих условиях с положительными результатами. После подписания акта сдающим оборудование из ремонта и принимающим его в эксплуатацию оборудование считается принятым из ремонта. 4 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Данные по выбросам в атмосферу, сточным водам, твёрдым и жидким отходам систематизированы в нижеприведённых таблицах. Сброс газов из воздушек в пусковой период, в период остановки цеха на ремонт и аварийных ситуациях производится на факельную установку. Сброс газов из предохранительных клапанов производится в атмосферу через четыре автономных коллектора, оборудованных свечами, выведенными на отметки 58-67 м над абсорберами и регенераторами. Выбросы в атмосферу. Выбросы газов в атмосферу разделяются на постоянные и периодические. а) постоянные: - дымовые газы от сжигания природного газа в печи первичного риформинга, вспомогательного котла, пускового котла; - сброс углекислого газа в отделении очистки газа от СО2; - газы дегазации маслосистем компрессора. б) периодические: - технологические газы, сбрасываемые на факел во время пуска и остановки производства и во время разогрева катализаторов сероочистки, синтеза; - газы дегазации маслоочистки. Вредными компонентами в газах, поступающих на факельную установку, являются: сернистый ангидрид, оксид углерода, аммиак. Сточные воды - Отпарной технологический конденсат в период пусконаладочных работ, а также при аварийных ситуациях направляется на биохимочистку. При нормальной работе агрегата используется на станции деминерализации воды, на орошение воздуха аппаратов воздушного охлаждения, в рубашках котлов-утилизаторов. - Продувочные воды паросборника, вспомогательного котла, пускового котла, котлов-утилизаторов. - Промывочные воды механического фильтр и угольного фильтра. Поступают в в промливневую канализацию. - Вода после холодильников анализных пробоотборников, поступает в промливневую канализацию. - Конденсат с межступенчатых сепараторов компрессора технологического воздуха. Направляется в промливневую канализацию. Частично-обессоленная вода или отпарной конденсат, подающийся для орошения аппаратов воздушного охлаждения. Самотёком поступает в промливневую канализацию. - Конденсат с межступенчатых сепараторов компрессора технологического воздуха. Направляется в промливневую канализацию. Твёрдые и отходы К используемым гидросероочистки, твердым сероочистки, отходам конверсии относятся: метана, катализаторы конверсии СО, метанирования и синтеза аммиака. Отходы для переработки передаются сторонним организациям по договорам. Таблица 4.1 – Газообразные, и жидкие и твердые отходы, образующиеся в процессе производства Наименование отходов, характеристика, состав, аппарат или стадия образования Твердые отходы 1.Катализатор гидрирования сероорганических соединений в поз101-D. Состав: CоO - до 4 %, MоO3 - до 11 %, Al2O3 – остальное, кг/т 2.Катализатор реакторов сероочистки. Состав: ZnO в пересчёте на ZnO и ZnS – (90-94) %, кг/т Направление использования, очистки или уничтожения метод Передаётся сторонним организациям, имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, по договорам на утилизацию или захоронение Передаётся сторонним организациям, имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, по договорам на утилизацию или захоронение 3.Катализатор первичного риформинга в Передаётся сторонним организациям, трубчатой печи. имеющим лицензию на соответствующий Состав: NiO – 11 %, Al2O3 – до 71 %, вид деятельности, по договорам на CaО - до 16 %, ВаО - до 1,2 %, кг/т утилизацию или захоронение 4.Катализатор паровоздушного риформинга Передаётся сторонним организациям, реактора. имеющим лицензию на соответствующий Состав: NiO - до7 %; AI2O3-остальное вид деятельности, по договорам на утилизацию или захоронение 5.Катализатор реактора вторичного Передаётся сторонним организациям, риформинга. имеющим лицензию на соответствующий Состав: Сr2O3 – (5-8) % , Al2O3– остальное, вид деятельности, по договорам на кг/т утилизацию или захоронение 6.Катализатор высокотемпературного Передаётся сторонним организациям, конвертора СО. имеющим лицензию на соответствующий Состав: Fe2O3 - до 86 % , Сr2O3 - н/б 6,6 % вид деятельности, по договорам на Al2O3 – остальное, кг/т утилизацию или захоронение 7.Катализатор низкотемпературного Передаётся сторонним организациям, конвертора СО. имеющим лицензию на соответствующий Состав: СuО - до 46 %; ZnО - до 28 %; вид деятельности, по договорам на AI2O3 - остальное, кг/т утилизацию или захоронение 8. Катализатор метанатора реактора. Передаётся сторонним организациям, Состав: NiО - до 32 %, Al2O3 - остальное, имеющим лицензию на соответствующий кг/т вид деятельности, по договорам на утилизацию или захоронение 9.Катализатор синтеза аммиака. Передаётся сторонним организациям, Состав: Fе2O3 - до 93 %; Al2O3 - остальное, имеющим лицензию на соответствующий кг/т вид деятельности, по договорам на утилизацию или захоронение 10.Цеолит NaA (алюмоокисленный Передаётся сторонним организациям, адсорбент). имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, по договорам на захоронение 11.Уголь активированный Передаётся сторонним организациям, рекуперационный марки АР-В, кг/т имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, по договорам на захоронение 12.Силикагель КСМГ, кг/т Передаётся сторонним организациям, имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, по договорам на захоронение 13.Антрацитовая крошка, кг/т Передаётся сторонним организациям, имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, по договорам на захоронение Жидкие отходы 14.Отпарной технологический конденсат: На приготовление дем. воды в качестве массовая концентрация NH4+- н/б 7 мг/л; питательной воды массовая концентрация органики – н/б 3 мг/дм3 15.Отработанные масла: индустриальное, Направляется на участок регенерации масла турбинное и моторное, м3/т ЦЦР ТО МО для последующей передачи сторонним организациям, имеющим лицензию на соответствующий вид деятельности, с целью утилизации Газообразные отходы 16.“Чистый“ диоксид углерода из Сырьё для производства карбамида регенераторов (горючих газов не более 0,05 %), м3/т 17. Продувочные и танковые газы системы синтеза NH3. Состав: Н2 – до 60 %; N2 – до 20 %; СН4 – до 14 %; Ar – до 6 %; NH3 – до 2 % 18. Пар всех параметров, т/т Направляется на установку переработки продувочных и танковых газов для получения аргона При работе на отпарном конденсате с выдачей пара в трубчатую печь 19. Пар «мятый» после турбин, т/т На установку термического обессоливания 20.Дымовые газы печи первичного Выбрасываются в атмосферу риформинга и вспомогательного котла. Состав: CO2 – 8, 2 %; О2 - 2,5 %; N2 - 70,3 %; Ar -1,1 %; H2O – 17,9 %; SO2 - до 4,5 мг/м3 СО - до 115 мг/м3; NO+NO2 – до 165 мг/м3, NH3 – 15 мг/м3, Бенз/а/пирен - 0,00016 мг/м3 21.Дымовые газы подогревателя Выбрасываются в атмосферу природного газа. Состав: СО2 – 8 %; О2 – 3 %; N2 – 70 %; H2O – 18 % ; Ar – 1 %; СО - 271 мг/м3; NO+NO2 – 252 мг/м3, SO2 - до1,45 мг/м3; Бенз-а-пирен - 0,00005 мг/м3 22.Дымовые газы пускового котла. Выбрасываются в атмосферу Состав: CO2 – 8,0 %; О2 – 3,0 % N2 - 70 %; Н2О -18 %; Ar - 1 %; NO+NO2 – до 75 мг/м3; SO2 – до 1,4 мг/м3 СО – до 271 мг/м3; Бенз-а-пирен - 0,00005 мг/м3 23.“Грязная” СО2 из регенераторов Выхлоп на свечу (горючих до 4 %), м3/т 24.Газы из дегазатора маслосистемы Выбрасываются в атмосферу компрессора. Состав: NH3 – до 30 г/м3; N2 – 94 %, м3/т 25. Газы из маслобака компрессора. Состав: Выбрасываются в атмосферу NH3 – до 25 г/м3; N2 – 95 %, м3/т 26.Газы из дегазатора и маслобака Выбрасываются в атмосферу компрессора. Состав: NH3 – до 4 г/м3; Н2 – до 0,25 %; N2 – 99 %, м3/т 27.Дымовые газы сжигания от факела. Выбрасываются в атмосферу Состав: SO2 – до 69 мг/м3 СО– до 1021 мг/м3; NO+NO2 – до198 мг/м3; СН4 – до 34 мг/м3; NH3 – 33 мг/м3; Сажа – до 137 мг/м3; Смесь природных меркаптанов – до 0,09 мг/м3; м3/т 28.Дымовые газы из подогревателя синтез- Выбрасываются в атмосферу газа. Состав: SO2 - до 1,45 мг/м3; СО – до 271 мг/м3; NO+NO2 – до277 мг/м3; Бенз-а-пирен - 0,00005 мг/м3 29. Дымовые газы от технологического Выбрасываются в атмосферу оборудования отделения компрессии. Состав: NH3 – до 20 мг/м3, м3/т 5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 5.1 Характеристики опасных и вредных производственных факторов, воздействующих на работника Рабочее место оператора ДПУ характеризуется следующими видами опасностей: отравление аммиаком, азотом, применяемыми на производстве при вдыхании; опасности, связанные с работой в закрытых сосудах; загорание, пожары в результате воспламенения электрооборудования, горючих материалов (антрацитовая крошка), масла, промасленных концов и других горючих материалов; термические ожоги паром, горячей водой, конденсатом, горячими газами в результате прорыва трубопроводов, аппаратов, горючими газами и жидкостями при воспламенении, при прикосновении к раскаленным и горячим трубопроводам и конструкциям; ожог и поражения электротоком при обслуживании щитов и распределительных сборок, электрооборудования и соприкосновения с оголенными участками кабеля (на производстве применяется напряжение 6000 В, 380 В, 220 В постоянного и переменного тока); механические травмы: порезы, ссадины, ушибы, вывихи, переломы при нарушении правил техники безопасности при обслуживании вращающихся и движущихся частей и механизмов, при выполнении ремонтных работ, обслуживании аппаратов, работ на высоте, выполнении погрузочно-разгрузочных работ; травмирование в результате несоблюдения правил техники безопасности на территории автодорог, железнодорожных путей и переездов. 5.2 Физико-химические и токсические свойства применяемых веществ Природный газ - основное сырье для производства аммиака. Представляет собой газовую смесь следующего состава, объемной доли, % об.: метан - 83,6 - 98,76 этан - 8,4 - 0,15 пропан - 2,6 - 0,06 бутан - 0,6 - 0,02 пентан - 0,2 - 0 диоксид углерода - 2,0 - 0,08 Теплотворная способность природного газа (низшая) 31,8 МДж/м3 (7600 ккал/м3). Температура самовоспламенения (по метану) 537 оС. В производстве применяется для получения водорода путем осуществления процесса риформинга с водяным паром и воздухом. Природный газ не имеет вкуса, цвета, плотность по отношению к воздуху - 0,55; для придания запаха к природному газу добавляют одоранты - этилмеркаптан. В соединении с кислородом воздуха горит, пределы взрываемости в смеси с воздухом от 4,9 до 15 % объемных. Обладает наркотическим действием на организм человека. В больших концентрациях вызывает удушье вследствие недостатка кислорода. Средства индивидуальной защиты: шланговые противогазы ПШ- 1,ПШ-2. Азот (N2) - бесцветный газ, не имеющий запаха, не горюч, не взрывоопасен. Удельный вес - 1,2506 кг/м3 Плотность относительно воздуха - 0,97 Ввиду большой химической инертности в нормальных условиях применяется как основное средство пожаротушения и, как вытесняющая инертная среда при продувках аппаратов и трубопроводов от взрывоопасных смесей. Особенно опасными местами являются сосуды, аппараты и закрытые помещения, где производится продувка азотом или имеются утечки газа. Физиологически индифферентный газ при атмосферном давлении, избыток азота снижает парциальное давление кислорода, приводя к удушью. Средства индивидуальной защиты : шланговые противогазы ПШ - 1, ПШ - 2 и аппарат воздушно - химический (АВХ). Аммиак (NH3) - бесцветный газ с острым запахом. Класс опасности - IV. Порог восприятия - 37 мг/м3. Плотность газа по отношению к воздуху - 0,597. Пределы взрываемости в смеси с воздухом - (15 – 28) %. При небольших концентрациях раздражает верхние дыхательные пути и глаза, вызывает удушье и слезоточение. При высоких концентрациях возбуждает центральную нервную систему, вызывает судороги, При острых отравлениях может наступить смерть от отека легких и сердечной недостаточности. При попадании аммиака в глаза возможна потеря зрения. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе производственных помещений - 20 мг/м3. При объемной доли в воздухе 3 % и более, аммиак вызывает ожог кожи. Средством индивидуальной защиты от конвертированного газа являются фильтрующие противогазы марок «КД» (серая коробка) и «М» (красная коробка). При значительных (более 0,5 % об. ) концентрациях шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2 и аппарат воздушно - химический (АВХ). Конвертированный газ получается в результате переработки природного газа в смеси с водяным паром в печи первичного риформинга, водяным паром и кислородом воздуха в реакторе вторичного риформинга, водяным паром в высокотемпературном и низкотемпературном конверторах оксида углерода и является смесью газов следующего состава объемной доли, % об.: азот N2 - 19 - 22 водород Н2 - 61 - 63 оксид углерода СО - не более 0,5 диоксид углерода СО2 - 12 - 19 метан СН4 - не более 0,35 Температура самовоспламенения (по водороду) 510 оС. Конвертированный газ легче воздуха (плотность колеблется в зависимости от состава от 0,29 до 0,35). В смеси с воздухом горит. Пределы взрываемости в смеси с воздухом от 4,3 до 72,6 % об. Конвертированный газ токсичен ввиду наличия в его составе оксида углерода. Средством индивидуальной защиты от конвертированного газа являются фильтрующие противогазы марки "СО" (белая коробка) и марки "М" (красная коробка). Диоксид углерода СО2 - бесцветный, практически не имеющий запаха, плотность относительно воздуха 1,53. Молекулярный вес - 44,01. Растворимость в воде - 87,8 г в 100 г воды при 20 оС. Не горюч, не взрывоопасен. Наркотически действует на организм человека. Раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки дыхательных путей. В больших количествах действует удушающе. При удушье пострадавшего необходимо вынести на свежий воздух, давать вдыхать кислород, вызвать скорую помощь. До прибытия скорой помощи при нарушении дыхания делать искусственное дыхание до восстановления нормальной работы легких. Средства индивидуальной защиты: шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2, кислородно-изолирующий противогаз КИП-7. Будучи значительно тяжелее воздуха, накапливается в колодцах, траншеях, приямках. Водород Н2 - бесцветный, не имеющий запаха газ, легче воздуха, удельный вес 0,0899 г/л, плотность относительно воздуха 0,069. Молекулярный вес - 2,016. Практически нерастворим в воде. Горюч, температура самовоспламенения 510 оС. Взрывоопасен в смеси с воздухом. Пределы взрываемости: - нижний – 4 % объемных; - верхний – 75 % объемных. Физиологически инертный газ. При высоких концентрациях в воздухе вызывает удушье вследствие уменьшения парциального давления кислорода. При удушье пострадавшему необходимо делать искусственное дыхание. Вызвать скорую помощь. Средства индивидуальной защиты: шланговые противогазы ПШ- 1,ПШ-2. 5.3 Требования по обеспечению пожаро - и взрывобезопасности Таблица 5.1- Пожаровзрывоопасные свойства применяемых веществ Пределы взрываемости Температура оС Наименование Природный газ (метан СН4) Конвертированный газ (Н2 + N2) Окись углерода (СО) Водород (Н2) Аммиак (NН3) Гидразин Карбонил никеля Диэтаноламин Ацетон Керосин Вспышки Воспламенения - - Самовоспламенения 537 - - 59 18 53 63 Нижний Верхний 4,9 15,0 510 4,3 72,6 610 510 650 267 93 405 465 216 12,5 4,0 15,0 3,5 2,2 35,0 75,0 75,0 28,0 49,0 13,0 75,0 Температура оС Наименование Вспышки Воспламенения 184 - Масло ТП-22 Самовоспламенения 400 Пределы взрываемости Нижний Верхний - - Все работники цеха, связанные с хранением химических веществ должны хорошо знать пожароопасные и токсичные свойства поступающих на хранение химических веществ, правила их хранения и меры безопасности при обращении с ними. Запрещается в цехе хранить самовозгорающиеся вещества, а также мыть оборудование, полы, спецодежду легковоспламеняющимися и горючими жидкостями. Емкости для хранения смазочных масел должны быть заземлены и оборудованы змеевиком для обогрева масла паром в случае загустевания масла. Хранение смазочных масел в производственных помещениях разрешается только в шкафах или ящиках из несгораемых материалов в количестве не более 20 литров. Смазочные материалы в количестве более 20 литров необходимо хранить в специально предусмотренных для этого помещениях. Баллоны со сжатыми и сжиженными газами, кислоты, краски, лаки и т.п. запрещается хранить в общих складах даже временно. Складские помещения должны быть обеспечены первичными средствами пожаротушения согласно Правилам ВНЭ 5-79. Хранение мешкотары на складе производить с соблюдением проходов к эвакуацион-ным выходам. Грузы в мешках и кулях укладываются в штабели вручную на высоту не более трех метров, а при помощи механизмов – до шести метров, с соблюдением формы определенного сечения штабеля, исключающего развал. Совместно с мешкотарой запрещается хранение горючих материалов. Готовый продукт на складе хранят в штабелях с оставлением проходов между штабелями и подходов к средствам пожаротушения, к пожарным кранам. Пролитые на пол горючие вещества следует немедленно убрать при помощи опилок или ветоши, после чего облитое место промыть теплой водой с мылом. При розливе масел необходимо собрать их в отдельную тару, места розлива протереть ветошью. При розливе на открытой площадке место розлива засыпать песком с последующим его удалением. Тряпки, ветошь и другие обтирочные материалы нужно собирать в металлические ящики с плотно закрывающимися крышками. Содержимое этих ящиков по мере заполнения грязной ветошью вывозят к месту утилизации. Чистую и использованную ветошь хранят раздельно. Проливы необходимо кислот, немедленно щелочей и других нейтрализовать и агрессивных убрать, не жидкостей допуская загазованности цеха и территории. Проливы керосина и масла убираются совком в ведро, затем место пролива посыпается песком, который подметается и удаляется. Наличие и расположение средств пожаротушения В производственных помещениях всегда в исправном состоянии должны находиться средства пожаротушения согласно нормам оснащения (Приложение 3 Правил ППБ 01-03): а) пожарные краны, пожарные стволы; б) ящики с песком и инвентарь (совки, лопаты, ведра); в) огнетушители. Каждому огнетушителю, поступающему в эксплуатацию необходимо присвоить порядковый номер, обозначенный краской на корпусе огнетушителя и завести на него паспорт (ответственные начальники отделений цеха). Пожарные краны во всех помещениях должны быть оборудованы рукавами-стволами, заключенными в закрытые и опломбированные шкафчики. Дверцы шкафчиков должны легко открываться. Один конец пожарного рукава должен быть присоединен к пожарному крану, а другой к пожарному стволу. У всех средств связи должны быть таблички с указанием: у телефона – номер пожарной части, у извещателя ЭПС – номер извещателя. При эксплуатации углекислотных огнетушителей нельзя допускать: нагрева огнетушителя солнечными лучами или другими источниками тепла; попадания на вентиль атмосферных осадков; ударов по баллону и вентилю; срыва пломбы без надобности. Огнетушители, ящики для песка, ведра и ручки инвентаря должны быть окрашены в красный цвет. Песок в ящиках необходимо периодически осматривать и при комковании просушивать и проветривать. Асбестовое полотно, войлок (кошму) рекомендуется хранить в металлических футлярах и один раз в 3 месяца просушивать и очищать от пыли. Таблица 5.2 - Расположение средств пожаротушения в цехе Аммиак-3 Наименование отделения Отделение компрессии Средства пожаротушения Автоматическая установка пенного пожаротушения; азот; огнетушители ОП-5, ОУ-5, песок; асбестовое полотно. Отделение сероочистки Азот, лафетная установка пожаротушения Отделения конверсии Азот, лафетная установка пожаротушения, пожарный метана и оксида углерода гидрант. Отделение очистки от СО2 Азот, лафетная установка пожаротушения, пожарный раствором «Карсол» гидрант Отделение синтеза аммиака Азот, лафетная установка пожаротушения, пожарный гидрант Вакуумные вытяжки Азот Наименование отделения Маслохозяйство Средства пожаротушения Установка паротушения, ОП-5, песок; асбестовое полотно Насосное отделение «Б-Г» ОУ-5, ОВП-100, песок; асбестовое полотно Факельная установка Азот, лафетная установка пожаротушения Центральный пункт ОП-5, ОУ-5, песок; асбестовое полотно управления (ЦПУ) Для своевременного оповещения о пожарной опасности и вызова пожарной охраны в местах, предусмотренных проектом и указанных в ПЛАС цеха Аммиак-3 должны находиться средства извещения о пожаре, сигнализации и связи. При возникновении пожара следует: сообщить администрации цеха, позвонить в пожарную охрану; немедленно выключить приточно-вытяжную вентиляцию, электроприборы; до прибытия пожарной охраны приступить к тушению пожара имеющимися первичными средствами (песком, водой, огнетушителями и т.п.). Запрещается использовать противопожарный инвентарь не по назначению. Проходы и подступы к средствам пожаротушения должны быть свободными. Электрооборудование необходимо тушить асбестовым полотном или углекислотным огнетушителем ОУ-5 или сухим песком. Запрещается использовать воду для тушения горящей электропроводки и электрооборудования во избежание поражения электрическим током. Правила пользования средствами пожаротушения Огнетушитель углекислотный ОУ-5. При тушении пожара огнетушителем ОУ-5 необходимо взять огнетушитель левой рукой за ручку и быстро вынуть из подвески. Повернуть раструб в сторону горящего предмета, правой рукой повернуть маховичок вентиля против часовой стрелки до отказа, струю углекислоты направить на очаг горения. При пользовании углекислотным огнетушителем ОУ-5 держать его в вертикальном положении, не следует наклонять баллон в горизонтальное положение, так как в этом случае нарушается нормальная работа огнетушителя, углекислота будет переходить в газообразное состояние в верхней части огнетушителя и выходить из него через спрыск, не оказывая давления на массу жидкой кислоты. Тогда ни снегообразование, ни охлаждение горячего предмета не произойдет. Углекислотные огнетушители ОУ-5 работают при наличии на них раструба. Огнетушитель порошковый ОП-5. Огнетушитель порошковый ОП-5 предназначен в качестве первичного средства тушения пожаров класса «Т» (твёрдых веществ), «В» (жидких веществ), «С» (газообразных веществ) и электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В. Принцип действия огнетушителя основан на использовании энергии сжатого газа для аэрирования и выброса огнетушащего вещества (далее ОТВ). Для приведения в действие необходимо выдернуть опломбированную чеку и отвести ручку запуска от корпуса огнетушителя. Дальнейшее управление работой огнетушителя осуществляется путём нажатия кистью руки на ручку пистолета-распылителя, при этом огнетушащий порошок через гибкий шланг и пистолет-распылитель попадает на очаг пожара. Тушение необходимо производить с наветренной стороны с расстояния не менее 1,5 м. 5.4 Правила оказания первой (доврачебной) помощи пострадавшему Первая доврачебная помощь на рабочем месте – помощь при несчастном случае на производстве до приезда «скорой помощи» или обращения в здравпункт. Целью оказания первой помощи является прекращение воздействия повреждающего агента и возможное уменьшение ущерба, нанесенного организму этим воздействием (например, промывание глаз при химическом ожоге, остановка кровотечения, иммобилизация при травмах конечностей и позвоночника). До прибытия скорой помощи первую помощь пострадавшему обязаны оказать: другие работники предприятия; специалисты аварийно-спасательной службы. Правила оказания доврачебной помощи разработаны с использованием Межотраслевой инструкции по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. Респираторное отравление При респираторном отравлении (вдыхание газов, паров, аэрозолей) необходимо: вывести или вынести пострадавшего на свежий воздух или в проветриваемое помещение; уложить пострадавшего, освободить от стесняющей одежды, создать ему полный покой, укрыть во избежание переохлаждения; при тяжелом хриплом дыхании придать пострадавшему полусидячее положение (в этом случае искусственное дыхание делать нельзя); при рвоте повернуть голову набок; в случае остановки дыхания немедленно начать делать искусственное дыхание способом «изо рта в рот» или «изо рта в нос». Химические ожоги Химические ожоги кислотами, щелочами, раствором аммиака и другими химически активными веществами (твердыми, жидкими и газообразными) возникают при местном воздействии их на кожу, слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. При получении химических ожогов кислотами и щелочами пораженный участок кожи промывают обильной струей воды в течение 15 минут. Нейтрализовать кислоту щелочью и наоборот нельзя. При ожогах кожи кислотой на пораженное место после промывания водой накладывают примочки из 2,5 % раствора питьевой соды (1 чайная ложка на стакан воды), а при ожогах щелочью – из 2,5 % раствора борной кислоты (1 чайная ложка на стакан воды). При попадании кислоты или щелочи в глаза их промывают водой, после чего в случае кислотных ожогов, их промывают 2,5 % раствором питьевой соды; в случае щелочных ожогов – 2,5 % раствором борной кислоты. Для получения дальнейшей помощи пострадавший должен обратиться в здравпункт (поликлинику) предприятия, а при тяжелых ожогах вызвать «скорую помощь». Термические ожоги При термических ожогах (паром, пламенем, вольтовой дугой и т.п.) нельзя касаться руками обожженного участка кожи или смазывать ее мазями, жирами, маслами, вазелином, присыпать питьевой содой и т.п. При ожогах кипятком, горячей жидкостью, смолой необходимо быстро снять одежду и обувь с обожженного места, при необходимости разрезать ножницами. Если кожа не повреждена охладить ее холодной водой. При ожогах пламенем потушить пламя водой или набросить на пострадавшего пальто или любую плотную ткань, которая не пропускает воздух. Обожженную поверхность следует перевязать также как любую рану, только без обработки. Раны Раны – повреждение тканей вследствие механического воздействия, сопровождающегося нарушением кожного покрова или слизистых оболочек. При оказании первой помощи при ранении соблюдать следующие правила: оказывающий помощь должен вымыть руки или смазать пальцы настойкой йода, прикасаться к ране не допускается; нельзя промывать рану водой, смазывать мазями, так как это препятствует ее заживлению, загрязняет ее с поверхности кожи; осторожно очистить кожу вокруг раны, очищая ее от краев наружу; очищенный участок вокруг раны нужно смазать настойкой йода или зеленкой перед наложением повязки; вскрыть имеющийся в аптечке стерильный бинт, при наложении повязки нельзя касаться руками той его части, которая должна быть наложена непосредственно на рану. Если бинта не оказалось, то для перевязки можно использовать чистый носовой платок, чистую ткань и т.п. При артериальном кровотечении, которое является наиболее опасным, так как кровь из поврежденных артерий, в которых она находится под большим давлением, бьет струей, накладывается жгут выше раны. В качестве жгута можно использовать резиновую трубку, упругую растягивающуюся ткань и т.п. Натягивать жгут нужно до прекращения кровотечения и до отсутствия пульса на конечности, на которую накладывается жгут. Быстро остановить артериальное кровотечение можно, прижав пальцами кровоточащий сосуд к подлежащей кости выше раны. При венозном и капиллярном кровотечении закрыть кровоточащую рану перевязочным материалом (из индивидуального пакета), сложенным в комочек, и забинтовать раненное место. Во всех случаях при большом кровотечении необходимо срочно вызвать «скорую помощь». Электротравмы Электротравмы – это поражение электрическим током или молнией, сопровождающееся глубокими изменениями со стороны центральной нервной системы, дыхательной системы, сердечно-сосудистой системы в сочетании с местными травмами. При поражении электрическим током необходимо как можно скорее освободить пострадавшего от действия тока, при этом нужно принять меры к тому, чтобы пострадавший не упал. Первым действием должно быть быстрое отключение той части установки, к которой прикасается пострадавший. Если быстро отключить установку нельзя, надо отделить пострадавшего от токоведущих частей. При напряжении до 1000 В для отделения пострадавшего от токоведущих частей следует воспользоваться сухой палкой, доской, веревкой, одеждой пострадавшего (при условии, что она сухая и отделяется от тела) или другим предметом, не проводящим электрический ток. Оттаскивать пострадавшего за ноги можно только при хорошей изоляции рук оказывающего помощь. Для изоляции рук можно воспользоваться диэлектрическими перчатками, брезентовыми рукавицами или обернуть руки сухой тканью. Изолировать себя от земли можно, надев резиновые галоши или став на сухую доску или не проводящую ток подстилку. При оказании непосредственное первой помощи прикосновение к необходимо человеку, помнить, что находящемуся под напряжением опасно для оказывающего помощь. При поражении током напряжением свыше 1000 В указанные выше способы отделения пострадавшего от источника тока опасны для оказывающего помощь, в этом случае следует выключить ток или, надев изолирующие боты и диэлектрические перчатки, действовать штангой, рассчитанной на данное напряжение. Оказание первой помощи зависит от состояния, в котором находится человек, пораженный электрическим током. Для определения этого состояния необходимо немедленно: уложить пострадавшего на спину на твердую поверхность; проверить наличие у пострадавшего дыхания, пульса; выяснить состояние зрачка – узкий или расширенный (расширенный зрачок указывает на резкое ухудшение кровоснабжения мозга). Во всех случаях поражения электрическим током необходимо вызвать «скорую помощь» и газоспасателей, независимо от состояния пострадавшего. При этом следует немедленно начать оказание соответствующей помощи пострадавшему. При отсутствии у пострадавшего признаков жизни (дыхания, сердцебиения, пульса), нельзя считать его мертвым, т.к. эта смерть является клинической, которая при электротравмах удлиняется до восьми минут. Заключение о смерти пострадавшего может сделать только врач. Искусственное дыхание Искусственное дыхание проводится в тех случаях, когда пострадавший не дышит или дышит очень плохо (редко, судорожно), а также, если его дыхание постоянно ухудшается. Наиболее эффективным способом искусственного дыхания является способ «изо рта в рот» или «изо рта в нос». Для проведения искусственного дыхания пострадавшего следует уложить на жесткую поверхность на спину, расстегнуть стесняющую дыхание одежду, максимально запрокинуть голову назад, прикрыть рот марлей или платком. Предварительно полость рта пострадавшего должна быть очищена. После глубокого вдоха оказывающий помощь прижимает рот ко рту пострадавшего, одновременно зажимает ему нос и вдувает воздух в легкие. После вдувания воздуха благодаря эластичности легких и грудной клетки наступает выдох. В это время рот пострадавшего должен быть открытым. Число вдуваний в минуту – 10-12 (через каждые 5-6 секунд). Аналогично производят искусственное дыхание «изо рта в нос», при этом рот пострадавшего держат закрытым и вдувают воздух через нос. Искусственное дыхание нужно производить настойчиво до приезда «скорой помощи». Наружный массаж сердца Сочетание искусственного дыхания с наружным массажем сердца называется реанимацией, а мероприятия – реанимационными. Показанием к проведению реанимационных действий является остановка сердечной деятельности, для которой характерно появление бледности или синюшности кожных покровов, потеря сознания, отсутствие пульса, прекращение дыхания или судорожные неправильные вдохи. При укладывают остановке на сердца, ровное не жесткое теряя ни основание, секунды, пострадавшего оказывающий помощь располагается сбоку от пострадавшего и, наклонившись, делает два быстрых энергичных вдувания (по способу «изо рта в рот» или «изо рта в нос»), затем поднимается, оставаясь на этой же стороне от пострадавшего, ладонь одной руки кладет на нижнюю половину грудины, а пальцы приподнимает. Ладонь второй руки он кладет поверх первой поперек или вдоль и надавливает, руки при надавливании должны быть выпрямлены в локтевых суставах. Надавливание следует производить быстрыми толчками, так чтобы смещать грудину на 4-5 см. Если оживление проводит один человек, то на каждые два вдувания он производит 15 надавливаний на грудину. За одну минуту необходимо сделать не менее 60 надавливаний и 12 вдуваний, т.е. выполнить 72 манипуляции, поэтому темп реанимационных мероприятий должен быть высоким. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной дипломной работе было рассчитано отделение синтеза аммиака мощностью 1780 т/сутки. Представлены обоснование выбора метода синтеза аммиака, характеристика сырья и материалов, теоретические основы производства, технологическая схема и ее описание, механический и конструктивный расчет оборудования, мероприятия по безопасности жизнедеятельности в цехе, мероприятия по охране окружающей среды. В технологическом разделе приведены материальные и тепловые расчеты основного оборудования. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Синтез аммиака / Л. Д. Кузнецов [и др.]. - М. : Химия, 1982. - 296 2. Производство аммиака/ Под ред. В.П. Семенова. – М.: Химия, с. 1985. – 368 с. 3. Справочник азотчика: Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака: справочное издание. - 2-е изд., перераб. - М. : Химия, 1986. - 512 с. 4. Дыбина П.В. Расчеты по технологии неорганических веществ/ П.В. Дыбина, Ю.Л. Вишняк, А.С. Соловьева. – М.: Химия, 1967 – 523с. 5. Справочное руководство по катализаторам для производства аммиака и водорода: пер. с англ. / ред. В. П. Семенов. - Л. : Химия, 1973. 223 с. 6. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии./ А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. – М.: Наука и техника, 1967. – 690 с. 7. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений/ Е.Я. Мельников [и др.]. - М.: Химия, 1983.-432с. 8. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник/ А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский, 3-е изд., - М.: Машиностроение, 1970. – 752с. 9. Постоянный технологический регламент №105 производства Аммиак-3 мощностью 1780 тонн в сутки. 10. План локализации и ликвидации аварийных ситуаций крупнотоннажного агрегата аммиака цеха Аммиак-3. 11. Инструкция по охране труда для оператора ДПУ блока синтеза аммиака и аммиачно-холодильной установки цеха Аммиак-3. 12. В.Д. Молчанова. Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность/ В.Д. Молчанова, Н.П.Черных. – М.: изд. государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР, 1965. – 38 с. 13. Чернобыльский И.И. Машины и аппараты химических производств/ И. И. Чернобыльский, А. Г. Бондарь. Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: «Машиностроение», 1974. - 456 с. 14. Ф.А. Андреев. Технология связанного азота/ Ф.А.Андреев, С.И. Каргин., изд. 2, перераб. - М.: Химия, 1974. – 464 с. 15. Курсовое проектирование по производству аммиака: учеб. пособие/ В.И. Краснобаева. – М.: НПК, 2010. – 15 с. 16. ГОСТ 6221-90 Аммиак жидкий технический. 17. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. 18. ВНЭ 5-79 Правила пожарной безопасности при эксплуатации предприятий химической промышленности. 19. ПБ 03-576-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. 20. ПБ 10-573-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. 21. ПБ 03-585-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. 22. ППБ 01-03 Правила пожарной безопасности в РФ.