курсовая. Ассановой Софьи Сергеевны Тема курсовой работы Паровая конверсия метана в производстве аммиака Содержание пояснительной записки Введение. Сжатое изложение
 Скачать 0.99 Mb.
|
|
Таблица 6.9
Реакция конверсии метана является эндотермической для проведения процесса требуется подвод тепла путем сжигания топливного газа. 6.3. Определение расходных норм Расходный коэффициент - отношение массы исходных сырьевых материалов к массе полученного готового продукта.[10]. Продуктом, является водород и монооксид углерода, так он превращается в водород. Сырьем является природный газ(метан) и водяной пар. Определим расход сырья на 1 тонну продукта (по данным материального баланса, таблицы 6.2;6.3)    На основе данных теплового баланса (используя данные таблицы 6.2, 6.3, 6.9), можно определить расходный коэффициент по энергии, какое количество теплоты необходимо для протекания процесса.  Вывод: таким образом, для того, чтобы получить продукт( СО, Н2), массой 1 т., необходимо использовать 2049,397 нм3/т – СН4, 6164,092 кг/т – Н2О, и теплоту равную 20108588,079 кДж/т 6.4 Пути использования вторичных энергоресурсов Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) – энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов. В процессе конверсии метана используется теплота дымовых газов, для подогрева парогазовой смеси, паровоздушной смеси, топливного газа, питательной воды. Рациональное использование вторичных энергетических ресурсов является одним из крупнейших резервов экономии топлива, способствующим снижению топливо- и энергоемкости промышленной продукции. 7. Экологическая оценка производства, отходы производства, их утилизация, ПДК Дымовые газы Очистка дымовых газов являются одной из важнейших экологических проблем производства аммиака. Поскольку производство аммиака включает процессы идущие при высокой температуре, то для ее поддержания необходимо использовать большое количество топлива, в результате чего образуются дымовые газы. 90-95 % (об.) дымовых газов производства аммиака составляет двуокись углерода. Кроме этого в дымовом газе содержится диоксид азота, оксид углерода, сернистый ангидрид. Количество выбросов оксидов азота в атмосферу снижают путем регулирования процесса горения • сжигание с низким коэффициентом избытка воздуха; • рециркуляция части дымовых газов в зону горения; • сжигание топлива в две и три ступени; • применение горелок, позволяющих понизить выход NOх; • подача влаги в зону горения; • интенсификация излучения в топочной камере; • выбор профиля топочной камеры, которому отвечает наименьший выход NOх. Эти способы могут той или иной мере подавить образование NOх из азота воздуха. Одними из наиболее простых и дешевых газофазных технологий денитрации газов являются термические (деструктивные) методы. Они основаны на термическом разложении оксидов азота, путем их перевода в соединения с низкой температурой разложения. Для очистки дымовых газом применяют гомогенное восстановление аммиаком. Суть этого метода заключается в том, что к газу, содержащему NО и NО2, добавляют газообразный аммиак, количество которого стехиометрически соответствует содержанию оксидов азота. При наличии водяных паров в газовой фазе протекает реакция избирательного взаимодействия аммиака с оксидами азота. Образующиеся при этом аэрозоли нитрита и нитрата аммония имеют температуру разложения в 4... 5 раз ниже, чем у оксидов азота. Вместе с газом они направляются в камеру дожигания, где поддерживается температура 240...250 °С, где образуется молекулярный азот N2. Такого же результата можно достичь другим хорошо освоенным промышленным способом очистки отходящих газов от оксидов азота - восстановлением на катализаторе до молекулярного азота. При использовании неселективного катализатора восстановитель расходуется не только на восстановление азота, но и вступает во взаимодействие с кислородом, обычно содержащимся в газовом потоке. В качестве восстановителя применяются водород, природный газ, оксид углерода и др. Катализаторами обычно служат элементы платиновой группы. Содержание примесей в дымовых газах в различных узлах производства аммиака различно. Приведем данные одного из предприятий получения аммиака: дымовые газы после печи первичного реформинга, содержат оксидов азота 112 мг/м3, оксидов углерода 38 мг/м3, аммиака 80 мг/м3. ПДК оксида азота: ПДКсс - 0,06; ПДКмр - 0,4. ПДК диоксида азота: ПДКсс - 0,04; ПДКмр - 0,085, ПДКСС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании. ПДКМР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация при вдыхании в течение 20-30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека. Выбросы аммиака. Источники выбросов аммиака: • На производстве, начиная от колонны синтеза и до налива жидкого аммиака в железнодорожные цистерны, возможны потери аммиака • Наиболее значительные выбросы аммиака в атмосферу происходят при продувке оборудования инертными газами • Аммиак попадает в атмосферу через различные неплотности оборудования, вентили. В настоящее время на производствах синтеза аммиака образуется большое количество отдувочных газов, содержащих, как собственно сырье для производства аммиака, так и аргон, являющийся ликвидным продуктом. Отдувочные газы возникают при производстве аммиака из-за проведения процессов под большим давлением, что приводит к растворению инертных газов в аммиаке и накапливанию в системе. Для восстановления работоспособности установок их продувают аргоном. Примерный состав отдувочных газов: NH3-11,78%, H2-53,54%, N2-17,84%, CH4-12,12%, Ar-4,72%. Для их нейтрализации поток отдувочных газов направляют на сжигание в печи, при этом образуется существенное количество оксидов азота и азотнокислых соединений. Затем их соединяют с дымовыми газами и отправляют на очистку. Поиск новых путей экономии Современное производство аммиака – это практически безотходное высокоэффективно энергосберегающее производство. Технология получения аммиака постоянно усовершенствуется, проводятся исследования по повышению эффективности катализаторов, снижению температуры процессов и созданию новых, более компактных конструкций реакторов. Основные принципы создания экологически безопасных производств аммиака – это • Минимально возможное вовлечение природных ресурсов в технологический процесс • Рециклирование в границах установки отходящих и отбросных потоков • Использование малотоксичных и не коррозионных материалов и химических веществ • Использование материалов и катализаторов, поддающихся рециклированию • Повышение надежности аппаратов и оборудования с целью уменьшения риска аварийных выбросов. Другой путь – это совмещение процессов внутри схемы получения аммиака и кооперирование производств. Совмещение реформинга природного газа, рекуперативного реформинга и реактора вторичного реформинга приводит к снижению потребление топливного газа, соответственно уменьшению выброса дымовых газов в атмосферу более чем в 3 раза по сравнению с обычным аммиачным агрегатом; снижению в такой же степени теплопотерь и выбросов оксидов азота и серы. Современные заводы по производству аммиака – это, как правило, предприятия по производству минеральных удобрений. Например кооперирование производств аммиака и карбамида позволяет снизить энергетические затраты и упростить технологические схемы обоих производств. Другой вариант объединения производств – совместное производство метанола и аммиака. Такое совмещение позволит регулировать выработку продуктов и компенсировать сезонные циклы в спросе на удобрения. Предлагаются новые сырьевые источники. В настоящее время аммиак производится в основном из природного газа (главным образом из метана, СН4), несмотря на то, что водород можно получать из других углеводородов: угля (косвенно), нефти и воды. Заводы, использующие для производства аммиака водород вместо природного газа, не дают выбросовCO2 в процессе синтеза. Основной акцент в новых наукоемких разработках сделан на создании энергосберегающих процессов, снижении выбросов и повышении выхода продукта, а также снижении его себестоимости. Выводы 1. Современное производство аммиака основано на ресурсо- и энергосберегающих технологиях и реализовано в многотоннажных безотходных предприятиях. Проблема российских производств заключается в том, что значительная часть действующих мощностей технически устарела и в условиях быстрого роста цен на сырье и энергоносители выпускаемый на них аммиак может иметь значительно большую себестоимость, чем производимый на современном оборудовании. Степень износа основных фондов составляет 80%. Увеличение себестоимости аммиака может привести к его неконкурентоспособности на внешнем рынке. 2. Основные экологические проблемы производства аммиака – это газообразные выбросы аммиака, оксидов углерода, дымовых газов. Проблема снижения выбросов решается комплексно: увеличивается доля крупнотоннажных производств, совершенствуется и оптимизируется технологический процесс, внедряется высокоинтенсивное оборудование, предлагаются более эффективные катализаторы, применяются новые способы очистки газов, разрабатываются совмещенные процессы и производства, оцениваются новые сырьевые источники. Проведение комплексных мероприятий по улучшению экологического влияния производства аммиака позволяет достичь хороших показателей и минимизировать ущерб наносимый природе. [2] Заключение В данной курсовой работе был изучен процесс паровой конверсии метана. Описаны технологические параметры проведения процесса. Приведены и описаны схемы процесса, представлена конструкция основного аппарата. Выбор и обоснование способа производства. В расчётной части работы был произведён расчёт материального и теплового балансов, данные сведены в таблицу. Было рассмотрено влияние производства аммиака на окружающую среду и методы создания экологически безопасных производств аммиака. Список литературы
|