Титкова Е.В._ТБм-1707а (2). Исследование современных методов очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта на примере пао
 Скачать 2.97 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Тольяттинский государственный университет Институт машиностроения наименование института полностью) Кафедра Управление промышленной и экологической безопасностью наименование кафедры) 20.04.01 Техносферная безопасность код и наименование направления подготовки) Управление промышленной безопасностью, охраной труда и окружающей среды в нефтегазовом и химическом комплексах направленность (профиль) МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ на тему Исследование современных методов очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта (на примере ПАО «КуйбышевАзот») Студент Е.В. Титкова ИО. Фамилия) личная подпись) Научный руководитель А.В. Краснов ИО. Фамилия) личная подпись) Консультанты В.В. Петрова ИО. Фамилия) личная подпись) Руководитель программы д.п.н., профессор Л.Н.Горина ______________ (ученая степень, звание, ИО. Фамилия ) (личная подпись) «___» г. Допустить к защите Заведующий кафедрой д.п.н., профессор Л.Н.Горина ________________ (ученая степень, звание, ИО. Фамилия) (личная подпись) «____» г. Тольятти 2019 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 4 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ............................................ 11 1 Информационный обзор деятельности химический предприятий РФ, ПАО «КуйбышевАзот» .................................................................................................. 11 1.1 Данные о деятельности предприятий, производимых аммиачную селитру и карбамид в РФ .................................................................................................... 12 1.2 Технические характеристики деятельности предприятия ПАО «КуйбышевАзот» по направлению производства аммиачной селитры и карбамида ............................................................................................................... 19 1.2.1 Мощность производства аммиачной селитры .......................................... 24 1.2.2 Данные о функционировании производства карбамида .......................... 26 1.2.3 Сведения о реконструкциях цехов производства аммиачной селитры и карбамида ............................................................................................................... 32 1.3 Перспективы развития производства минеральных удобрений в РФ ....... 35 1.4 Специфические источники опасности при производстве карбамида и аммиачной селитры ............................................................................................... 36 2 Существующая система очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот» .............................................................. 39 2.1 Проект № А ООО «Ладахим» г. Тольятти ............................ 39 2.2 Назначение и границы обслуживания .......................................................... 40 2.3 Описание технологической схемы ................................................................ 45 2.4 Технологический контроль производства .................................................... 49 2.5 Аналитический контроль ............................................................................... 52 2.6 Системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) .................... 53 2.7 Действия работающего при срабатывании системы ПАЗ .......................... 57 2.8 Порядок подготовки к пуску, пуски остановка оборудования. 57 3 Современные методы очистки выбросов химических предприятий от пыли ................................................................................................................................. 63 3 3.1 Технические принципы и методы очистки выбросов карбамида и амселитры от пыли ................................................................................................ 65 3.1.1 Гравитационное осаждение, как сухой метод механической очистки от пыли ........................................................................................................................ 67 3.1.2 Инерционное осаждение - метод механической очистки от пыли ......... 68 3.1.3 Центробежные методы очистки - методы механической очистки от пыли ........................................................................................................................ 70 3.1.4 Электростатическая очистка газов от аэрозолей ...................................... 72 3.2 Двухзонный электрофильтр для очистки газов ........................................... 73 3.3 Способ очистки газа ........................................................................................ 74 3.4 Способ производства аммиачной селитры и фильтрующий элемент для тонкой очистки паровоздушной смеси перед сбросом в атмосферу от аммиачной селитры и аммиака ............................................................................ 76 3.5 Способ очистки газа от пыли и устройство для его осуществления ......... 78 3.6 Блочно-модульная система комплексной очистки воздуха промышленных предприятий ........................................................................................................... 81 3.7 Электрофильтры. Инновационные технические решения. 81 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 83 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ................................................. 84 4 ВВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день в силу быстрого темпа развития рыночной экономики и научно-технического прогресса перед человечеством возникает глобальная проблема обеспечения безопасности в техносферном пространстве. В соответствии с Конституцией Российской Федерации каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам, которые являются основой устойчивого развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации [1]. В связи с вышеописанным фактом, стоит обратить внимание на увеличение современного техносферного пространства в условиях нормального функционирования и жизнедеятельности биосферы природы и человека. На сегодняшний день наблюдается активный рост химической промышленности в РФ. Значение химической промышленности для других отраслей и сфер деятельности человека масштабно и значимо. Особенно важны поставки химической продукции для нормального функционирования сельского хозяйства. Распределение опасных производственных объектов на классы в нормативной базе РФ определило и расширило понимание классификационной характеристики предприятий нашей страны [3]. Также появился термин обоснование безопасности как фактор определения негативного воздействия того или иного предприятия на окружающую среду. Аммиачная селитра и карбамид – продукты, получаемые при производстве на объекте ПАО «КуйбышевАзот». Одно из крупнейших предприятий не только в го. Тольятти, но и по стране. Обороты производимой продукции наращиваются с каждым годом. Так в 2000 г. Объем производимой продукции аммиачной селитры и карбамида составил соответственно 299,8 тыс. тонн и 192,3 тыс. тонна кг ситуация 5 изменилась следующими показателями – 625,4 тыс. тонн и 356,5 тыс. тонн [2]. Аммиачная селитра – нитрат аммония (NH 4 NO 3 ), необходимый для производства азотных удобрений. Преимущество производства аммиачной селитры – применение его не только в качестве основного удобрения, но и как подкормку. Эффективно применение ранней весной для подкормки зерновых культур. Аммиачная селитра на ПАО «КуйбышевАзот» производится по двум маркам А – производственная Б – в сельском хозяйстве [2-5,6]. На рисунке 1 приведены данные об участии ПАО «КуйбышевАзот» в производстве азотных удобрений в РФ в 2016 году. Из них видно, что рассматриваемое предприятие производит 5% от общей массы всех азотных удобрений, производимых в России. Рисунок 1- Доля ПАО «КуйбышевАзот» в производстве азотных удобрений в РФ в 2016 году Также следует заметить, что с 2013 года происходит наращивание производственных оборотов. На рисунке 2 представлены данные выручки от реализации с разбивкой по основным продуктам ПАО «КуйбышевАзот», 2006-2016 гг. 6 Рисунок 2 – Динамика выручки от реализации с разбивкой по основным продуктам ПАО «КуйбышевАзот», 2006-2016 гг Карбамид – вещество, поучаемое из аммиака и двуокиси углерода. Также, как аммиачная селитра, карбамид применяется в качестве основного удобрения. Доля аммиака в карбамиде 46,2%, что показывает экономическую эффективность применения этого удобрения. Также карбамид добавляют в подкормку для крупного рогатого скота. Карбамид используется не только в сельском хозяйстве, но ив фармацевтике и косметологии как компонент лекарственных препаратов [6-9]. На рисунке 3 приведены данные о взаимосвязи сырьевой базы и результата производственной деятельности в РФ, где наблюдается широкий комплекс задач, реализуемых в процессе хозяйственной деятельности человека [10,11]. 7 Рисунок 3 – Данные о взаимосвязи сырьевой базы и результата производственной деятельности в РФ В связи с активным ростом промышленности, ухудшилась обстановка в сфере охраны окружающей среды. Техногенные последствия оказывают негативное воздействие на элементы биосферы, впоследствии отягощая жизнь человека. Задача сохранения окружающей среды является первостепенной в деятельности и функционировании предприятий производственного значения. ПАО «КуйбышевАзот» - мощное развивающееся предприятие, увеличивающее обороты производимой продукции. Вопрос обеспечения техносферной безопасности – один из приоритетных направлений в области решаемых задач предприятия. Тем не менее, увеличивая обороты производства, необходимы новые направления по изучению современных методов очистки химических выбросов от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот». 8 Актуальность темы исследования Актуальность темы диссертации Исследование современных методов очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта (на примере ПАО «КуйбышевАзот»)» обоснована следующими аргументами 1. Поиск новых методов и путей решения в обеспечении промышленной безопасности ПАО «КуйбышевАзот»; 2. Эффективность производства амселитры и карбамида на ПАО «КуйбышевАзот» путем выявления негативных факторов технологического процесса и явно снижаемого КПД производственного процесса. 3. Наращивание масштабов производимой продукции для увеличения экспортного сырья для агропромышленного комплекса посредством поиска путей обеспечения очистки производств от пыли Цель Целью настоящего диссертационного исследования является исследование и анализ современных методов очистки выбросов цехов химической продукции, представленной двум веществами – аммиачной селитрой и карбамидом от пыли ПАО «КуйбышевАзот». Объект исследования – цеха амселитры и карбамида ПАО «КуйбышевАзот» го. Тольятти Предмет исследования - современные методы очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот». Задачи диссертационного исследования 1. Провести информационный обзор литературных источников, а также нормативной документации действующего законодательства РФ по деятельности химических предприятий РФ, их функционировании и последствиях их деятельности. 2. Провести анализ основных причин негативных последствий на окружающую среду вследствие деятельности промышленных предприятий в РФ. 9 Изучить и описать данные о деятельности предприятия ПАО «КуйбышевАзот» по направлению производства аммиачной селитры и карбамида 4. Описать существующую систему защиты обеспечения безопасности цехов аммиачной селитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот». 5. Предложить усовершенствованные организационно-технические мероприятия по очистке выбросов цехов аммиачной селитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот». Новизна исследования Выявлены усовершенствованные организационно-технические мероприятия по очистке выбросов цехов аммиачной селитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот». Предложены система технических устройств к применению по по очистке выбросов цехов аммиачной селитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот». Методы и методология проведения исследования Государственные стандарты, нормы, правила в области применения химических веществ в производстве, федеральные законодательные акты РФ, научные статьи и монографии авторов по теме исследования, нормативно- правовые акты законодательства РФ, техническая документация ПАО «КуйбышевАзот», технические описание научных патентов и разработок по теме исследования. Теоретическая научная и практическая значимость Теоретическая и практическая значимость диссертации заключается в том, что на основе анализа информационных источников, научных трудов авторов поданной теме и практическому опыту данной проблемы разработаны усовершенствованные организационно-технические мероприятия по очистке выбросов цехов аммиачной селитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот», предложены к применению. 10 Положения, выносимые на защиту Проведен информационный обзор литературных источников, а также нормативной документации действующего законодательства РФ по деятельности химических предприятий РФ, их функционировании и последствиях их деятельности. Проведен анализ основных причин негативных последствий на окружающую среду вследствие деятельности промышленных предприятий в РФ. Научная обоснованность и достоверность результатов исследования Достоверность изложенных данных подтверждается списком используемых источников, действующих в законодательстве РФ. Апробация результатов Достоверность изложенных данных подтверждается списком используемых источников, действующих в законодательстве РФ. Личный вклад автора в исследование 1. Титкова, Е.В.; Ильюк, Д.В.Особенности обеспечения промышленной безопасности на производстве аммиачной селитры и карбамида [Текст]/Е.В.Титкова, Д.В.Ильюк// Символ науки».-2019.-с.12-18. ISSN 2410- 700X; 2. Титкова, Е.В.; Ильюк, Д.В. Применение пожаровзрывозащищенного оборудования на химическом предприятии Текст Е.В.Титкова, Д.В.Ильюк// Символ науки».-2019.-с.12-18. ISSN 2410-700X. Структура работы Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и списка используемой литературы. Основная часть исследования изложена на 90 страницах, текст иллюстрирован 15 таблицами, 27 рисунками. 11 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ В настоящей ВКР применяют следующий перечень сокращений и обозначений КАС – карбамидно-аммиачная смесь ПАО – публичное акционерное общество СП – совместное производство ОАО «ГИАП» - открытое акционерное общество «научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза КСП - конденсат сокового пара ХХО – химически опасный объект ПКО – проектно-конструкторская организация ПКБ – проектно-конструкторское бюро КС – кипящий слой КИПиА – контрольно-измерительные приборы и автоматика 12 1 Информационный обзор деятельности химический предприятий РФ, ПАО «КуйбышевАзот» 1.1 Данные о деятельности предприятий, производимых аммиачную селитру и карбамид в РФ Отрасль производства минеральных удобрений в РФ – системообразующая, поскольку включает в себя химический комплекс и агропромышленный. Основными природными ресурсами, которые необходимы для производства минеральных удобрений – сера, природный газ, калий и апатитовый концентрат, химические предприятия РФ снабжены. Здесь имеет огромное значение фактор – наличие сырьевого ресурса на территории РФ. Производство минеральных удобрений на 35% идет на экспорт отечественной продукции [3]. На рисунке 4 изображена структура производства минеральных удобрений в РФ в процентном соотношении. Рисунок 4 – Структура производства минеральных удобрений в РФ Производство минеральных удобрений – одна из активно развивающихся отраслей в РФ, занимающая лидирующее место в экспорте 13 сырья и продукции химического производства. 35% от общей доли российской продукции химического комплекса идет на экспорт. Валютная выручка от объема продаж минеральных удобрений составила около 9 млрд. долларов США. После 2018 года возможно увеличение конкуренции на мировом рынке среди стран Европы, Африки и Персидского залива. Это связано стем, что предприятия этих государств расположены рядом с экспортными портами, что значительно снижает расходы на логистические затраты. Кроме того цена на газ в России выше в 3 раза. В 2014 году закупки минеральных удобрений российскими товаропроизводителями превысили показатели прошлого года на 1,5%. Основное направление получения добавленной стоимости основных видов сырья – получение широкого спектра всех видов минеральных удобрений, в том числе, аммиачная селитра, меламин, продукты карбамида. Сфера производства минеральных удобрений – развитая структура российской химической промышленности, дальнейшее перспективное развитие ее также прослеживается. Причем по прогнозам российских экономистов и аналитиков, принимая во внимание увеличение производственных масштабов химических предприятий, Россия укрепляет свои экспортные позиции в рассматриваемой области. Между тем параллельно развивается внутренний рынок, а также повышается эффективность компаний по продаже минеральных удобрений. Модернизация химических предприятий, направлением которых является производство азотных удобрений, позволит укрепить конкурентоспособность на мировом рынке. В свою очередь, модернизация российских предприятий повысит энергоэффективность, ресурсосбережение и позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду. Последствия модернизации также благотворно могут сказаться на балансе экологических требований государственных стандартов и существующей системой обеспечений экологической безопасности на самих предприятиях. 14 К 2022 году прогнозируется расширение производства спектра комплексных удобрений, поскольку появляется спрос на потребительские предпочтения. Это влечет за собой волну конкурентоспособности, которая в свою очередь, повысит эффективность и качество производимой продукции. Предприятия химического комплекса будут заинтересованы в разработке научно-исследовательских продуктов в области применения и производства минеральных удобрений. Качественное поддержание и сохранение позиций на экспортных рынках, стабилизирует роль внутреннего рынка (как объект стимулирования потребления минеральных комплексных удобрений. Для того чтобы реализовать потенциал внутреннего рынка необходимы меры государственной политики, а также поддержка со стороны государственных властей. В качестве мероприятий по поддержке, можно считать дотации на транспортировку и хранение минеральных удобрений, предоставление комфортных источников финансирования. Производственные предприятия, эксплуатируемые в 1970-1980 г. г. на территории РФ прошли длительный этап модернизации, поскольку окончание реконструируемых мероприятий наступило в 2010 году. Это сказывается на дальнейшем увеличении производственных мощностей, сопровождающихся капитальными затратами. По мощности производства аммиака ПАО «КуйбышевАзот» занимает среднюю позицию среди представленных предприятий. Из этого следует, что предприятие набирает обороты производства, увеличивая производственные масштабы. 15 В таблице 1 приведены данные мощности предприятий РФ по производству аммиака. Таблица 1 – Мощность производства аммиака, тыс. т. ф. м./год [3] Предприятие Мощность производства ФосАгро-Череповец, АО 1023 1 НАК Азот, АО 1695 Невинномысский азот, АО 1265 2 Акрон, ОАО 1200 3 Дорогобуж, ОАО 600 3 ЗМУ КЧХК, ОАО 1162 1 ОХК Уралхим, ОАО Филиал Азот 900 Минеральные удобрения, ОАО (г. Пермь) 590 3 Минудобрения, ОАО (г. Россошь) 900 Азот, Кемеровское АО 900 3 КуйбышевАзот, ПАО 600 3 ТольяттиАзот, ОАО 3150 3 Газпром нефтехим Салават, ОАО 450 3 Щекиноазот, ОАО 600 Российские компании полностью обеспечены основным сырьем для производства всех видов минеральных удобрений, таким как природный газ, сера, апатитовый концентрат и хлористый калий. В 2014 году объем выпуска минеральных удобрений составил 19615,8 тыс. т, в том числе азотных - 8209,5 тыс. т, фосфорных - 3008,8 тыс. т, калийных - 8397,5 тыс. т. Загрузка мощностей в производстве минеральных удобрений составила 81%» В таблице 2 приведены данные мощности предприятий РФ по производству аммиачной селитры. 16 По мощности производства аммиачной селитры ПАО «КуйбышевАзот» также занимает среднюю позицию среди представленных предприятий. Представленные данные также открывают картину мощного производственного подъема предприятия ПАО «КуйбышевАзот». Таблица 2 – Мощности производимой аммиачной селитры, тыс. т. год [3] Предприятие Мощность производства ФосАгро-Череповец, АО 471 1 НАК Азот, АО 1618 Невинномысский азот, АО 1394 2 Акрон, ОАО 1200 3 Дорогобуж, ОАО 935 3 ЗМУ КЧХК, ОАО 1178 1 ОХК Уралхим, ОАО – Филиал Азот 900 3 Минудобрения, ОАО 520 Азот, Кемеровское АО 957 Ангарский азотно-туковый завод, ООО 270 3 КуйбышевАзот, ПАО 549 1 Менделеевсказот, ООО 380 Минеральные удобрения традиционно занимают лидирующие позиции в экспорте отечественной продукции химического комплекса около 35%). Общий объем валютной выручки от поставок минеральных удобрений на экспорт в 2014 году составил 8,91 миллиардов долларов США [3]. 17 В таблице 3 приведены данные мощности предприятий РФ по производству карбамида. Таблица 3 - Мощности производства карбамида, тыс. т. год [3] Предприятие Мощность производства ФосАгро-Череповец, АО 891 1 НАК Азот, АО 1118 Невинномысский азот, АО 883 2 Акрон, ОАО 750 2 ОХК Уралхим, ОАО – Филиал Азот 450 3 Минудобрения, ОАО 450 Азот, Кемеровское АО 515 3 КуйбышевАзот, ПАО 348 1 ТольяттиАзот, ОАО 960 1 Газпром нефтехим Салават, ОАО 360 1 1- Достигнутая мощность 2- Факт производства в 2014 году 3- Проектная мощность В 2014 году закупки минеральных удобрений отечественными сельскохозяйственными товаропроизводителями, по оперативным данным, составили около 2,4 млн т (в пересчете на 100% питательных веществ, что на 1,4% больше, чем в 2013 году. Одним из основных направлений получения добавленной стоимости и коммерциализации основных видов сырья является получение широкой гаммы химической продукции отрасли, в том числе аммиака, метанола, их производных, включая производство минеральных удобрений, меламина и др [3]. 18 Очистка выбросов химических предприятий от пыли основана, прежде всего, на использовании сырья минимизацией количества отходов, а также увеличением безотходных производств (увеличение КПД процессов, оптимизация технологического процесса, совершенствование существующих технологий. Кроме того, к способам борьбы с пылевыми компонентами являются внедрение прогрессивных приемов и методов борьбы с возникающими вредными процессами (бездымное тушение – снижение выбросов в атмосферу. Проблема очистки выбросов химических предприятий также заложена в причинах, предшествующих данной проблеме. А именно, целью обеспечения безопасности деятельности химических предприятий является эффективная очистка от вредных примесей, а также аэрозолей до их выбросав атмосферу. Система очистки характеризуется ее степенью (КПД, а также материальными затратами на ее монтаж и дальнейшее функционирование регулярные технические осмотры, энергетические расходы, замена вышедшего из строя оборудования, частей и элементов системы. На данном этапе следует определить термин промышленная очистка. Это очищение газов с целью последующей утилизации или возврата в производство отделенного газа или превращенного в безвредное состояние продукта. Данная очистка – обязательный и необходимый этап при функционировании технологического процесса химического производства. Также имеет место в данном контексте понятие санитарная очистка, процесс очищения газового потока от загрязняющих веществ по уровню ПДК в воздухе. Санитарная очистка проводится перед тем, как отходящие газы поступают в атмосферу. На данном этапе предусматривается необходимость отбора проб для замера и сравнения с ПДК. В зависимости от направленности технологического процесса, объемов производства контролируется содержание вредных примесей. Кроме того, производится оценка эффективности обеспечения безопасности систем очистки химического предприятия. Для определения 19 выбора систем очистки от пыли важны такие показатели, как температура отходящих газов, физико-химические свойства примесей, состав примесей. Также важными показателями являются капитальные затраты и экологическая обстановка на прилегающей территории. Оборудование и аппараты системы очистки от пыли выбираются после проведения организационно-технических мероприятий, снижающих выбросы веществ. Система очистки газа на предприятии – комплекс аппаратов и оборудования, который всецело предназначен для отделения вредных веществ из промышленного источника газа. Данные системы предназначены также превращать примеси и аэрозоли в безвредные вещества, в крайнем случае, снижать степень их концентрации. Аппараты очистки бывают пылеулавливающие и газоочистные. |