синтез аммиака. Синтез Аммиака курсовая. Курсовая работа по дисциплине Общая химическая технология
 Скачать 52 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Кафедра Химические технологии Факультет – химико-технологический Направление – 18.03.01 Химическая технология Кафедра – Химические технологии Курсовая работа по дисциплине «Общая химическая технология» Тема: Синтез аммиака в производстве аммиака___________________________________________________________ _______________________________________________________________ Состав курсовой работы: Пояснительная записка на ____стр. Графическая часть на _____листах. Выполнил студент(ка) группы _____Мальцева Мария Андреевна___________________ ________________________ Ф.И.О. Проверил ________________________ должность, уч.степень, звание ________________________ Ф.И.О. Пермь 2021 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Кафедра Химические технологии ЗАДАНИЕ к курсовой работе по ОХТ студента(ки) Мальцевой М.А.__________________________________ Тема курсовой работы_ Синтез аммиака в производстве аммиака________________________________________________ ____________________________________________________________________ Содержание пояснительной записки Введение. Сжатое изложение существа работы. 1. Выбор и обоснование источников сырья, энергоресурсов, географической точки строительства 2. Выбор и обоснование способа производства. 3. Обоснование оптимальных параметров технологического процесса. 4. Синтез и анализ ХТС (химическая, структурная, технологическая и операторная схемы) 5. Выбор и обоснование конструкции основного аппарата. 6. Расчет материального и энергетического балансов. Определение расходных норм по сырью и энергии. Пути использования вторичных энергоресурсов. 7. Экологическая оценка производства, отходы производства, их утилизация, ПДК. Заключение и выводы. Графическая часть должна содержать: 1. Технологическую схему производства 2. Эскиз основного аппарата Дополнительное задание______________________________________________ ____________________________________________________________________ Руководитель курсовой работы: ______________________________________ Срок защиты курсовой работы: ________________________________________ Заведующий кафедрой ХТ, д.т.н., профессор В.З. Пойлов Введение 1. Выбор и обоснование источников сырья, энергоресурсов, географической точки строительства 1.1 Источники сырья Одной из составных частей воздуха является азот, который используется для получения аммиака и других продуктов азотной технологии. В промышленности в настоящее время применяется три метода получения азота: методом криогенного разложения воздуха, с помощью короткоцикловой безнагревной адсорбции и методом мебранной диффузии. 1) Криогенное разложение воздуха Этот способ сводится к фракционной перегонке сжиженного атмосферного воздуха, и основан на различии в температурах кипения (испарения) его составных частей: азота, кислорода, аргона и других газов. Процесс заключается в следующем: вначале атмосферный воздух сжимается до высокого давления, затем из сжатого воздуха удаляются твердые примеси, влага, а также двуокись углерода (углекислый газ CO2). Очищенный сжатый воздух подвергается обратному расширению, в результате чего охлаждается до степени сжижения составляющих его газов. После этого, полученная жидкость постепенно испаряется, и по мере испарения из нее пофракционно извлекаются азот (температура кипения -196°C), кислород (температура кипения -183°C), аргон и другие редкие газы. 2) Получение азота адсорбцией кислорода Адсорбционный способ выделения азота из воздуха основан на различиях в размере молекул основных составных частей воздуха: азота и кислорода. Адсорбционная установка по получению азота состоит из емкостей-адсорберов, заполненных адсорбентом - углеродными молекулярными ситами, или сокращенно CMS. CMS, используемые в адсорбционных установках для получения азота, имеют значительный объем пор, причем поры эти имеют входной размер порядка 3 ангстрем (=0,3 нм). Молекулы кислорода, имеющие кинетический диаметр примерно 2,9 Å, проникают в поры и задерживаются ими; молекулы азота с кинетическим диаметром 3,1 Å беспрепятственно проходят через слой адсорбента. 3) Получение азота способом мембранного разделения воздуха Существуют мембранные установки, в основе которых стоят мембранные модули воздухоразделения, представляющие собой емкости, обычно цилиндрической формы, внутри которых параллельно размещено множество волокон-«макаронин» из специальных полимерных материалов - полиимида, полисульфона, полифенилоксида. Сжатый воздух подается на вход мембранного модуля, откуда равномерно распределяется между всеми отдельными волокнами, поступая на их внутреннюю сторону. Стенки волокон представляют собой мембраны с ассиметричным расположением пор, через которые быстрее и легче всего, на внешнюю сторону волокон диффудируют молекулы воды H2O, водорода H2 и гелия He. Со средней скоростью через стенки проникают молекулы кислорода, а также углекислого газа CO2. Наоборот, преимущественно на внутренней стороне мембран остаются, из обычно содержащихся в воздухе веществ, молекулы азота, аргона и угарного газа CO. Как и в случае с адсорбционными азотными установками, в процессе производства азота мембранным способом он также доосушается. В некоторых схемах синтеза аммиака не требуется выделять азот из воздуха в чистом виде, его дозируют в газовую смесь для достижения стехиометрического соотношения N2 : Н2 =1 : 3  4)Конверсия природного газаВ настоящее время крупнотоннажное производство водорода и водородосодержащих продуктов осуществляется в мире в основном путем паровой конверсии метана. Чтобы отделить водород от углеродной основы в метане, требуются пар и тепловая энергия при температурах 750—850 °С, что и происходит в химических паровых реформерах на каталитических поверхностях. 1.2 Источники энергоресурсов Синтез аммиака происходит при высоком давлении и большой температуре. Именно это приводит к большой энергозатратности в производстве аммиака, что является главным недостатком. В данном производстве используют тепловую, электрическую, механическую энергию, а также вторичные энергоресурсы. Тепловая энергия получается засчет сжигания твердого или жидкого топлива, при производстве аммиака используют производственные вторичные энергетические ресурсы, а также потребляют дополнительное тепло, получаемое от сжигания природного газа в котле, который входит составной частью в технологическую схему. [6] Механическая энергия получается из электрической и тепловой, в данном производстве применяется для создания высокого давления. Электрическая энергия используется для освещения доп. аппаратуры. В настоящее время ведутся научные разработки, которые призваны решить проблемы экономии энергии. Разрабатываются способы утилизации выделенной энергии, а также совмещение, например, производства аммиака и карбамида. [3] Одним из направлений модернизации является создание интегрированных производств на базе агрегатов аммиака.(По данным института катализа им. Г. К. Борескова в России действует 31 агрегат аммиака III-го поколения) [5] . Аммиачные агрегаты могут технологически удачно интегрироваться с производством метанола, причем удельные затраты энергии при производстве обоих продуктов понижаются. [4] 1.3 Выбор географической точки строительства Для обоснования выбора места строительства предприятия необходимо учесть следующие факторы размещения химической промышленности: [8] Сырьевой фактор: оказывает огромное влияние на размещение всех отраслей химической промышленности. Так как в настоящее время природный газ является одной из основ производства аммиака, то благоприятная географическая точка строительства будет находиться вблизи добычи природного газа. Энергетический фактор. Химический комплекс потребляет около 1/5 энергоресурсов, используемых в промышленности. Все процессы при получении аммиака требуют большого количества энергии, поэтому необходимо выбирать районы, которые богаты энергоресурсами. Наличие квалифицированных кадров Водный фактор. Играет особую роль при размещении предприятий химического комплекса, так как вода используется и для вспомогательных целей в процессе и для работы оборудования. Наличие потребителей. Транспортный фактор. Близость к транспортным путям, чтобы обеспечить быструю доставку сырья. Климатический фактор. [9] Рассмотрим одно из крупнейших производителей азотных удобрений Урала «УРАЛХИМ» и проанализируем его географическое положение, исходя из вышеперечисленных факторов: Данное предприятие располагается в городе Перми, ул. Промышленная,96 1) Основным сырьем для синтеза аммиака является воздух и природный газ. Благоприятная географическая точка строительства находится вблизи добычи сырья. В воздухе предприятие не нуждается, а залежей природного газа в данном районе — нет, но по всей России идет магистральные газопроводы («Газпром» располагает крупнейшей в мире газотранспортной системой, её протяженность на территории России составляет 171,2 тыс. км.), следовательно сырьем «УРАЛХИМ» обеспечено. [20] 2) Рядом с предприятием расположена ТЭЦ-9 (ул. Промышленная, 103), таким образом, имеется доступ к энергоресурсам. 3) В городе Перми множество вузов, колледжей, университетов (ПНИПУ, ПГНИУ, Пермский ГАТУ и тд), откуда выпускаются высококвалифицированные специалисты, которые востребованы во всех отраслях химической, горнодобывающей и нефтегазовой промышленности. 4) В данном районе располагается река Кама — главная река Пермского края и одна из крупнейших среди рек Европы. 5) Предприятие «ПМУ» АО «ОХК» «УРАЛХИМ»производит карбамид. Для данного производства аммиак является сырьем. Компания является российским лидером в производстве аммиачной селитры, а также занимает второе место в России по объемам производства аммиака и азотных удобрений. [21] 6) В рассматриваемом районе большое количество железнодорожных путей, проблем с доставкой сырья нет. 7) Климат благоприятный. Вывод: Предприятие «ПМУ» АО «ОХК» «УРАЛХИМ» соответствует требованиям строительства и имеет благоприятное географическое положение для производства и реализации своей продукции. |