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.
|
|
1.3 Перспективы развития производства минеральных удобрений в РФ Сегмент минеральных удобрений является одним из наиболее развитых в структуре российской химической промышленности и сохранит свое развитие в дальнейшем, укрепляя свои экспортные позиции, с одновременным развитием внутреннего рынка и повышением эффективности компаний [3]. В сегменте калийных и фосфорных удобрений преимущество отечественных производителей будет обеспечено широким доступом к сырью (калийная и фосфорная руда. Модернизация существующих предприятий в сегменте азотных удобрений с целью повышения энергетической эффективности, ресурсосбережения и экологической безопасности позволит сохранить конкурентоспособность на глобальном рынке. Модернизация мощностей также позволит снизить негативное воздействие производств минеральных удобрений на окружающую среду при ужесточении и общей гармонизации экологических требований с международными экологическими стандартами [3]. Важным фактором конкурентоспособности российских производителей станет расширение производства сложных и комплексных удобрений, адаптированных под современные потребительские предпочтения. Рост данных продуктовых направлений потребует от компаний собственных научно-исследовательских разработок и технологий в области производства и применения минеральных удобрений [3]. Сохранение позиций на экспортных рынках должно сопровождаться развитием внутреннего рынка посредством стимулирования потребления минеральных удобрений и увеличения доли использования сложных удобрений в сельском хозяйстве. Для реализации потенциала внутреннего 36 рынка должна оказываться более активная государственная поддержка сельхозтоваропроизводителей в виде доступа к дешевым источникам финансирования и или) предоставления дотаций на развитие инфраструктуры по транспортировке, хранению и внесению минеральных удобрений, в том числе сложных, и последующей интенсификацией сельского хозяйства [3]. 1.4 Специфические источники опасности при производстве карбамида и аммиачной селитры К факторам негативного воздействия на окружающую среду при производстве аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот относятся - выбросы в атмосферу - сточные воды - крупнотоннажные побочные продукты - прочие факторы негативного воздействия [3]. При сопоставлении значений выбросов/сбросов аналогичных производств следует обратить внимание на возможные погрешности, связанные с различным объемом обрабатываемого массива данных, использованием разных методов анализа, приборного парка, алгоритма пересчета в необходимые величины и т. д [3]. Существует проблема с отнесением уровня эмиссий к конкретному производству/марке продукта (объединенная отчетность нескольких производств, раздельная отчетность одного производства, общие очистные сооружения, широкий ассортиментный ряд продукции, а также в связи стем, что различные марки продукции могут производиться на одном и том же оборудовании и эмиссии в воздух осуществляются (могут осуществляться) через один источник выброса [3] К прочим факторам негативного воздействия на окружающую среду относятся физические факторы. Источниками физических воздействий от 37 деятельности предприятий является динамическое и другое оборудование. Однако следует отметить, что при соблюдении действующих норм и правил данные воздействия не выходят за пределы санитарно-защитной зоны объекта негативного воздействия [3] Наиболее значительная опасность связана с обращением и хранением (летучий и ядовитый в высоких концентрациях, каустической соды, азотной, серной, фосфорной кислоты и органических соединений, а также горючих газов, таких как природный газ, СО, H2 и др. Их влияние может быть связано с существенным острым воздействием на персонал и, возможно, на местное население, в зависимости от количества и типа выброшенных при аварии химических вещества также условий для возникновения реакции или катастрофического события, включая пожар и взрыв [3]. Предприятия рассматриваемой отрасли могут выделять и (или) перерабатывать большие количества горючих газов, таких как природный газ, H 2 , СО. Синтез-газ, содержащий CO 2 , образующийся на установках по производству аммиака, может вызывать струйное горение или приводить к взрыву парового облака, образованию "огненного шара" или вспышке облака газовоздушной смеси. Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот требует больших затрат энергии, получаемой обычно за счет сжигания органического топлива с выделением значительных объемов парниковых газов. При этом некоторые предприятия (к примеру, по производству карбамида) частично используют образующийся в качестве исходного сырья, что позволяет уменьшить эмиссию диоксида углерода. Тем не менее, работа большинства предприятий сопровождается выбросами в атмосферу, связанными со сжиганием природного газа или дизельного топлива в турбинах, котлах, компрессорах и других системах для выработки энергии и тепла. Данные выбросы нельзя считать показателями, 38 корректно определяющими уровень развития технологий, так как они зачастую зависят от используемого сырья и вида топлива и определяют в большей степени технику и технологию получения энергии [3]. Основные источники выброса аммиака — это неконденсируемые отработанные газовые потоки, поступающие из отделений улавливания аммиака и сепараторов. Рассматриваемые технологические отработанные газовые потоки появляются из-за присутствия инертных газов в углекислом газе и воздухе для пассивации в целях предотвращения коррозии. Эти газовые потоки состоят из водорода, кислорода, азота, аммиака и углекислого газа. Определенное количество молекул водорода, кислорода и азота может привести к образованию взрывчатой газовой смеси. Риск уменьшается посредством каталитического сжигания водорода, содержащегося в углекислом газе или путем разбавления отработанных газовых потоков углекислым газом или азотом. Вывод к главе 1: Предприятия химической промышленности, основным направлением деятельности которых является производство минеральных удобрений – объекты, необходимые для функционирования в интересах экономики страны и поставок сырья для других отраслей промышленности. На основе статистических данных было выявлено, что просматривается динамика развития таких предприятия (увеличиваются производственные мощности химических предприятий. Тем самым появляется необходимость поиска новых методов в обеспечении промышленной безопасности. К факторам негативного воздействия на окружающую среду при производстве аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот относятся - выбросы в атмосферу - сточные воды - крупнотоннажные побочные продукты - прочие факторы негативного воздействия [3]. 39 2 Существующая система очистки выбросов цехов амселитры и карбамида от пыли продукта ПАО «КуйбышевАзот» 2.1 Проект № А ООО «Ладахим» г. Тольятти В данном подразделе содержатся сведения по эксплуатации и обслуживанию узла конденсации отходящих газов скрубберов- нейтрализаторов производства аммиачной селитры цеха №3. С внедрением на предприятии узла конденсации реализуется ряд технических решений, позволяющих снизить загрязнение окружающей среды, улучшить показатели воздействия на окружающую среду выбросов предприятия уменьшить коррозию трубопроводов, оборудования, металлоконструкций, подверженных воздействию растворов азотной кислоты и аммиачной селитры, сбрасываемых из выхлопной трубы в окружающую среду [8,9,18]. Узел конденсации размещен на наружной площадке в квартале Г на территории корпуса А цеха №3 ПАО «КуйбышевАзот». Режим работы технологического оборудования узла конденсации корпуса А цеха №3 непрерывный 8760 часов в год. При обслуживании узла конденсации технологический персонал руководствуется инструкцией по рабочему месту, в которой изложены общие положения (квалификационные требования, порядок допуска к работе, проверка знаний и периодичность инструктажей, права и обязанности, а также правила работы (порядок приема и сдачи смены, ответственность) и основные методы и приемы безопасного выполнения работ 40 2.2 Назначение и границы обслуживания Узел конденсациивходит в составцеха №3 производства аммиачной селитры и предназначен для - полной конденсации паров воды в отходящих газах скрубберов- нейтрализаторов поз, 250; - отвода образовавшегося конденсата сокового пара - отвода и доведения до безопасной концентрации отходящих газов после конденсации паров воды - сброса в атмосферу смеси инертных газов, оставшихся после конденсации паров воды. Технологических отходов производства, подлежащих утилизации и захоронению при эксплуатации узла конденсации, нет. В границы узла конденсациивходят: - конденсатор воздушного охлаждения поз. АС - ресивер конденсата поз. R200; - насосы поз. Р, Р - струйный компрессор поз. Е - все трубопроводы, коммуникации и КИП и А, находящиеся в корпусе А [2,20]. В таблице приведены данные характеристики сооружения корпуса А Таблица 6 - Характеристика сооружения корпуса А Номер позиции Наименование сооружения, наружной площадки Категория взрывопожарной и пожарной опасности СП 12.13130.2009 (изм.1) Класс зоны наружной установки по ПУЭ Категория и группа взрывоопасной смеси ГОСТ 30852.5- 2002 Группа процесса СП 44.13330 -2011 А Узел конденсации отходящих газов скрубберов- нейтрализаторов поз, 250 ВН - - а 41 Для управления узлом конденсации предусмотрена возможность подключения автоматизированной системы управления технологическим процессом узла (АСУ ТП узла) к АСУ ТП основного производства аммиачной селитры. Система управления АСУ ТП узла конденсации выполняет следующие функции - информационные - сбор и первичная обработка входящей информации - представление полученной информации о состоянии установки оператору - регистрация параметров - регистрация срабатывания технологической сигнализации, блокировочных параметров, состояния оборудования - управляющие - автоматическое регулирование технологических параметров, обеспечивающих устойчивость протекания технологических процессов - автоматическое управление регулирующей и отсечной арматурой - дистанционное управление «пуск/стоп» насосами - сигнализация - звуковая и световая сигнализация отклонения технологических параметров от регламентированных значений - состояния отсечной арматуры открыт, закрыт - состояния технологического оборудования работа, авария - автоматическое обнаружение потенциально опасных изменений состояния проектируемого объекта - автоматическое поддержание требуемой концентрации водорода в потоке отходящих газов - проведение операций безаварийного пуска, останова и всех необходимых для этого переключений. 42 Шкаф управления проектируемого участка, с установленной в нем защитной и пусковой аппаратурой, контроллером размещается в помещении существующей щитовой корпуса 614. АСУ ТП участка на базе программируемого логического контроллера фирмы SIEMENS включает в себя - программируемый логический контроллер SIMATIC S7-300; - панель оператора, установленная в щите ЩК; - интерфейсы для связи с АСУ ТП верхнего уровня. Контроллер обеспечивает прием и обработку информации, поступающей от устройств управления электроприводами, пусковой, релейно-контактной аппаратуры и датчиков, контролирующих работу механизмов установки, а также управление механизмами в реальном масштабе времени. Краткая характеристика применяемого сырья, вспомогательных материалов, полупродуктов и энергоресурсов Сырьём для узла конденсации являются отходящие газы скрубберов - нейтрализаторов. Параметры отходящих газов скрубберов-нейтрализаторов производства аммиачной селитры цеха №3: - объемный расход не более 24 059,05 м 3 /ч; - массовый расход не более 19 651,44 кг/ч; температура не более 115 С [2,19-23]. Таблица 7 - Состав отходящих газов скрубберов-нейтрализаторов Наименование вещества % масс. массовый расход, кг/ч объемный расход, нм 3 /ч NH 3 0,0027 0,53 0,7 O 2 0,4896 96,21 67,35 N 2 0,9476 186,22 148,98 H 2 0,0204 4,01 44,9 H 2 O 96,2303 18910,63 23533,22 HNO 3 0,0141 2,78 0,99 NH 4 NO 3 0,0011 0,22 0,06 Итого 100,0000 19651,44 24059,05 43 Вспомогательные материалы, полупродукты и энергоресурсы Фильтрующий материал Фильтровальный элемент материал - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, предназначен для фильтров поз. F210.03, F210.03 Фильтровальный элемент материал – нержавеющая сталь, предназначен для фильтра поз. F400.02. Азот технический, Р – 6 кгс/см 2 , Т – 20 С, расход до 3500 нм 3 /ч Электроэнергия, частота -50 Гц, Кол-во фаз -3, V – 400 B, расход -143 кВт/ч Вторичный продукт Вторичная продукция узла конденсации отходящих газов – конденсат сокового пара, параметры - объемный расход составляет до 20,57 м 3 /ч; - массовый расход составляет до 18 913,63 кг/ч; - температура не более + 85 ⁰ С - давление 7 кг/см 2 (абс. В таблице приведены данные состава конденсата сокового пара Таблица 8 - Состав конденсат сокового Наименование вещества % масс. массовый расход, кг/ч H 2 O 99,98 18910,63 HNO 3 0,014 2,78 NH 4 NO 3 0,006 0,22 Итого 100,00 18913,63 44 Сбросные газы в атмосферу Таблица 9 - Состав газов, выбрасываемых в атмосферу после инертизации Наименование вещества Количество газа в потоке, выбрасываемого в атмосферу, гс Объем газа (в потоке, выбрасываемого в атмосферу, нм 3 /ч NH 3 0,147 0,7 O 2 26,725 67,35 CH 4 10,325 52,04 CO 2 114,694 210,2 CO 0,214 0,61 N 2 51,725 3648,98 H 2 1,114 44,9 Итого 116,23 4024,78 Высота источника выброса смеси осушенных отходящих газов над уровнем площадки - 9,500 м. Объем потока смеси газов, выбрасываемых в атмосферу после узла конденсации отходящих газов скрубберов-нейтрализаторов поз. 201,250 производства аммиачной селитры, составляет 4025...5336 нм 3 /ч максимальный, температурой +20 С, при атмосферном давлении. Средняя скорость выхода потока газов из устья источника выброса диаметром 250 мм составляет 30 мс. Описание технологического процесса и технологической схемы Описание технологического процесса конденсации Процесс конденсации отходящих газов скрубберов-нейтрализаторов поз, 250 производства аммиачной селитры исключает выбросы оксидов азота в атмосферу, за счет их полного растворения в сконденсированных водяных парах потока смеси. Процесс конденсации паров воды из отходящих газов происходит в конденсаторе воздушного охлаждения поз АС, где происходит охлаждение газов от температуры 115 С до 85 Си при этом образуется конденсат сокового пара (КСП) с примесями азотной кислоты и аммиачной селитры. КСП используется в цехе №3, а газы, состоящие из аммиака (NH 3 ); метана (СН 4 ); диоксида углерода (СО окиси углерода (СО кислорода(О 2 ); 45 водорода(Н 2 ); азота, не вступающих между собой в химическую реакцию при температуре не более 85 С, выбрасываются в атмосферу, предварительно перемешиваясь с азотом [24]. 2.3 Описание технологической схемы Отходящие газы из скрубберов-нейтрализаторов поз и 250 цеха № 3 с давлением не более 1,11 кгс/см 2 и температурой не более 115 С направляются в конденсатор воздушного охлаждения поз АС. Подача газов осуществляется через электроклапан V000.05. Давление в трубопроводе отходящих газов контролируется прибором РIRSAН000.08 с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АРМ автоматизированное рабочее место. При повышении давления газов до 1,4 кгс/см 2 автоматически открывается электроклапан V000.01 на подаче газов на свечу и закрывается электроклапан V000.05 на узел конденсации. Для защиты скрубберов-нейтрализаторов от превышения давления на линии газов установлена разрывная мембрана поз. М, после разрыва которой при давлении 1,61 кгс/см 2 газы выбрасываются на свечу. Температура газов на входе в узел конденсации контролируется прибором ТIRAН100.02 с показанием регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АРМ. Давление на входе в каждую секцию АС контролируется датчиками РIRAН110.05 и РIRAН 120.05 с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АРМ. В конденсаторе АС происходит охлаждение и конденсация паров воды конденсата сокового пара [24-27]. КСП из конденсатора сливается в ресивер поз. R200 (объем - 7,7 м. Температура КСП после конденсатора контролируется и регулируется автоматически прибором ТIRСAН100.05 с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АРМ. Регулирование температуры осуществляется с помощью частотных регуляторов (ЧРП), установленных на 46 двигателях вентиляторов конденсатора (6 шт. Двигатели вентиляторов включаются и останавливаются как по месту, таки с пульта монитора АРМ. Уровень в ресивере контролируется и регулируется автоматически прибором Нс показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму и минимуму на мониторе АРМ. Регулирование уровня осуществляется с помощью ЧРП установленные на двигателях насосов Р, Р. Ресивер снабжен вибрационными датчиками предельного уровня LIRSLLAL200.05 (минимум) и LIRAH200.09 (максимум. При минимальном уровне останавливается работающий насос (Р, Р, при максимальном КСП сливается в химзагрязненную канализацию через гидрозатвор, который снабжен датчиком уровня LIRAH200.23 и смотровыми фонарями. Сигнализация предельных показаний уровней выведен на монитор АРМ. Температура КСП в ресивере контролируется прибором Та давление Р с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АМР. Уровнемерная колонка и гидрозатвор снабжены электрическим обогревом, с автоматическим включением при низких температурах. КСП из ресивера откачивается насосами Р, Родин рабочий, один резервный) в одну из линий предусмотренной схемой - сборник слабых щелоков поз. E-900), корпус 601 цеха № 3; - цех № 5; - химически загрязненную канализацию НДФ. Пуск насосов поз. Р, Р производится как в автоматическом, таки в ручном режиме аппаратчиком с АМР. Остановка насосов производится в ручном либо автоматическом режиме при срабатывании блокировок при минимальном уровне в ресивере R200 (LIRSLLAL200.05); при повышении давления на линии нагнетания насосов (PIRSHAH210.07; PIRSHAH220.07). Электродвигатели насосов снабжены термисторами, которые реагируют на повышение температуры 47 обмотки двигателя, при достижении температуры 95 С происходит остановка насосов. Давление на линии нагнетания насосов контролируется техническими манометрами Р, Р (по месту) и приборами PIRSHAH210.07; PIRSHAH220.07 с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АРМ. На линиях всасывания насосов установлены механические фильтры поз. F210.03 и F220.03 [28-29]. Измерение и учет расхода КСП выполняется расходомером FIRA230.03, установленным на линии нагнетания насосов поз. Р, Р c показанием, регистрацией и сигнализацией по минимуму на мониторе АРМ. Неконденсирующиеся газы, выделенные из смеси отходящих газов, скопившиеся в секции конденсатора АС ив верхней части ресивера R200, удаляются в атмосферу через узел смешения EJ300. Температура газов, поступающих в EJ300 контролируется прибором ТIRАН300.01 с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АМР. Давление газов контролируется и регулируется автоматически прибором РАН и датчиком на Е путём изменения проходного сечения на сопле, с показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АМР. Узел смешения предназначен для - поддержания низкого давления (0,9 кгс/см 2 ) в конденсаторе АС - смешения потоков отходящих газов и азота для получения инертизированной смеси при промежуточном давлении (1,1 кгс/см 2 ). В качестве эжектора поз. EJ300 используется струйный компрессор, который состоит из - сопла, преобразующего газ высокого давления в высокоскоростную струю, что и создает эффект подсасывания и захвата газов низкого давления - камера смешения, где смешивается рабочий и подсасываемый газ - диффузора, преобразующего скоростной напор газовой смеси и гидростатического давления для получения давления на выходе. 48 Азот на узел конденсации поступает через фильтр F400.02 и расходомер из заводской сети. Азот используется также, для - подачи в линию отходящих газов после EJ300 для поддержания концентрации водорода в суммарном потоке в требуемых пределах (не более 3 % об - подачи в линию отходящих газов в конденсатор АС, для продувки. Давление азота (6,0 кгс/см 2 ) контролируется прибором Р 400.06, c показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму на мониторе АМР. Расход (н/б 3500 нм 3 /ч) контролируется прибором Нс показанием, регистрацией и сигнализацией по максимуму и минимуму на мониторе АМР. Концентрация водорода в суммарном потоке контролируется и регулируется автоматически с помощью автоматического газоанализатора QIRCAH300.09 и регулирующего клапана V300.16 путём изменения подачи азота в линию отходящих газов. Анализатор и система пробоподготовки смонтированы в обогреваемом и вентилируемом приборном шкафу, который размещается на отм. 0,000 площадки в осях А – Б за осью. Газоанализатор выполняет такие функции - непрерывно измеряет концентрацию водорода в отходящих газах скрубберов-нейтрализаторов, выбрасываемых в атмосферу - передает информацию об измеренном значении концентрации на внешние регистрирующие приборы - отбор пробы, фильтрацию, нормализацию расхода - управляет регулирующим вентилем с электроприводом поз. V300.16 подачи азота в трубопровод выброса отходящих газов в атмосферу. Работа газоанализатора осуществляется в автоматическом режиме. Концентрация водорода в суммарном потоке на выходе в атмосферу должна быть не более 3 % об. 49 Щиты управления и контроля установлены в специально оборудованном помещении КИПиА в корпусе 614 с возможностью передачи информации на верхний уровень АСУ ТП цеха №3 [2]. |