Производство азотной кислоты

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  УРОВЕНЬ

 

Полное наименование –  производство неконцентрированной  азотной кислоты  под давлением 7,3 ата.

Ввод в эксплуатацию:

1-й очереди (агрегат  №1 и №2) – 30 марта 1970 г.

2-й очереди (агрегат  №3 и №4) – 30 декабря 1980 г.

3-й очереди (агрегат  №5 и №6) – 30 декабря 1983 г.

Проектная и достигнутая  на момент составления регламента мощность производства – 720 тыс. тн. В год неконцентрированной азотной кислоты в моногидрате.

Производство состоит  из шести унифицированных комплектных  линий, соединённых общезаводскими коммуникациями и сооружениями в  двух корпусах. агрегаты № 1,2,3,4  - корпус 522, агрегаты № 5,6 – корпус 523.

Производительность агрегата определяется воздухопроизводительностью газотурбинной установки ГТТ -3М.

В качестве расчетных среднегодовых  параметров осевым компрессором приняты:

а) давление воздуха 0,97 ата;

б) температура воздуха +20 ^оС.

При изменении указанных  параметров в течении года изменяется производительность агрегата.

Метод производства: каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха  с последующей абсорбцией окислов  азота конденсатом сокового (водяного) пара под единым давлением, с каталитической очисткой хвостовых газов от остаточных окислов азота и рекуперацией тепловой энергии и энергии сжатия очищенного газа.

Режим работы оборудования – непрерывный. Смена катализаторных сеток производится примерно через 3000 часов работы.

Проект производства во всех частях выполнен Украинским ГИАП.

Производство оснащено средствами комплексной автоматизации, необходимыми защитными блокировками и сигнализацией  отклонения параметров от нормального  значения. Управление процессом ведения  технологического режима осуществляется из ЦПУ, управление установками ГТТ-3М  со щитов в машзале, а ГТТ-3М  №6 и из ЦПУ.

Организация-разработчик  технологического процесса – ГИАП.

По технико-экономическому уровню производство относится к  высшей категории (письмо ГИАП № 185 ОТЭО от 7.09.82 г).

Строительство и монтаж оборудования трех очередей производства осуществляется генподрядчиком – «Горловскхимстрой».

ГТТ-3 первой очереди заменены на ГТТ-3М подрядной организацией «Химмонтаж-211»: на агрегате №1 в 1982 г.

 на агрегате №2 в  1980 г.

На агрегате №2 ГТТ-3М заменена на ГТА-3 в 1993 г организациями «Энергохимремонт» г Северодонецка и « Донбасспромэлектромонтаж».

В 1993 г проведена модернизация агрегата №6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОСМОТР С ВЫБОРОМ ПРОИЗВОДСТВА

 

Техническое наименование продукта – кислота азотная неконцентрированная.

 Химическая формула  – НNО₃.

Молекулярная масса – 63,02.

Техническая азотная кислота  неконцентрированная должна соответствовать  по качеству нормам и требованиям  ОСТ – 113-03-270-90 сорт первый.

Внешний вид азотной кислоты  неконцентрированной – бесцветная или слегка желтоватая прозрачная жидкость без механических примесей. Массовая доля азотной кислоты, % не менее 55. Объемная доля окислов азота в пересчете  на N₂О₄, не более 0,1 %. Массовая доля прокаленного остатка не более 0,02 %.

Физико-химические свойства азотной кислоты (для концентрации 56 % вес).

Азотная кислота неограниченно  растворяется в воде с выделением тепла. При разбавлении может  образоваться тригидрат НNО₃ · 3Н₂О (53,8 % НNО₃), имеющий температуру кристаллизации 255 К (минус 18 оС) и гидрат НNО₃ · Н2О (77,8 % НNО₃), температура кристаллизации которого 235 К (минус 38 оС).

Температура замерзания неконцентрированной 56 %-й азотной кислоты 257,5 К (минус 18,5 оС). Температура кипения 56 %-й азотной кислоты 392 К (119оС) при атмосферном давлении.

При температуре 293 К (20 оС) плотность 56 %-й азотной кислоты составляет 1,345 г/см3, теплоемкость – 0,57 ккал/кг·оС.

Азотная кислота неконцентрированная  является энергичным окислителем. На воздухе  и на свету разлагается с выделением окислов азота, образующих с влагой туман. Разрушает животные и растительные ткани.

Все металлы, кроме платины, родия, иридия, титана, тантала и  золота, растворяются в азотной кислоте. Некоторые нержавеющие стали (12Х18Н10Т, 08Х22Н10Т) устойчивы к среде азотной  кислоты концентрацией до 70 %.

Азотная кислота при контакте со многими горючими материалами  вызывает их самовозгорание. Токсична (свойства, характеризующие пожароопасность  и токсичность, приведены в разделе  «Основные правила безопасности в эксплуатации производства» настоящего регламента).

Производимая азотная  кислота неконцентрированная применяется  на объединении в производствах  аммиачной селитры.

Правовая защита

Продукция, производимая производством  неконцентрированной азотной кислоты, выпускается под товарным знаком, зарегистрированным на территории СНГ, и защищена свидетельством № 62748.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ПОЛУФАБРИКАТОВ

 

Наименование

ГОСТ, ОСТ или ТУ, срок действия

Показатели, обязательные для  проверки перед использованием в  производстве

Регламентируемые параметры  на входе в отд-е

Примечание

1

2

3

4

5

1 ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ

Аммиак жидкий технический

ГОСТ 6221-90 без ограничения

Массовые доли: основного  вещества в % не менее 99,90; влаги в %, не более 0,1; масла мг/л, не более 2; железа мг/л, не более 1.

Давление 1,3-1,4 Мпа (13-14 кгс/см2)

Поступает из складов жидкого  аммиака цехов синтеза аммиака

Аммиак газообразный

СТП 28-94 введен в действие 15.04.94 Согласован 19.08.95 № 3151/04

Объемная доля: инертных в %, не более 1,0; Массовая доля: масла в  мг/м3, не более 2,0.

Давление на входе в  отделение 1,05 – 1,20 МПа (10,5 – 12 кгс/см2) Температура не более 383 К (110 оС)

Конденсат водяного пара

Массовые доли: аммиака  в г/л – отсутствие масла мг/л, не более 1,0; хлор иона мг/л не более 2,0.

Давление на входе в  холодильник конденсата сокового пара не менее 0,25 МПа (2,5 кгс/см2) Температура не более 353 К (80 оС)

Как отход производства неконцентрированной  азотной кислоты  поступает в сборник конденсата сокового пара и используется для  получения азотной кислоты в  абсорбционных колоннах (при отсутствии конденсата сокового пара), температура  охлажденного конденсата, поступающего на орошение абсорбционных колонн, должна быть не более 308 К (35 оС)

Конденсат сокового пара

Массовые доли: амселитры  в г/л не более 2,0; азотной кислоты в г/л не более 2,0; хлоридов в г/л не более 2,0. Содержание свободного аммиака не допускается

Давление на входе в  отделение 0,25 МПа (2,5 кгс/см2) Температура не более 308 К (35 оС)

Поступает из отделения ионитовой  очистки цеха аммиачной селитры  №3. Используется в процессе получения  азотной

1

2

3

4

5

кислоты в абсорбционных колонах. Соблюдать рекомендации ГИАП, утвержденные 24.08.1978 г.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Химочищенная вода (питательная  после деаэрации)

Массовая доля кислорода в мг/л, не более 0,03. Массовая доля масла в мг/л, не более 3,00. Общая щелочность в (мг-экв)/л 0,9-1,1. Свободная углекислота отсутствует. Жесткость в (мг-экв)/л не более 10. Массовые доли солей в мг/л не более 200 Массовая доля хлоридов (при отсутствии или выходе из строя сополимера) в мг/л не более 100. рН – 8,5 – 9,5 Массовая доля железа в мкг/л, не более 100

Давление химочищенной воды на входе в отделение не менее 0,25 Мпа (2,5 кгс/мс2). Температура не менее 298 К (25 оС). Температура питательной  воды после деаэрации до 377 К (104 оС)

Поступает химочищенная вода из котельного цеха. Используется питательная  вода для полу пара в котлах утилизаторах.

1

2

3

4

5

Природный газ

ГОСТ 5542-87 без ограничения

Массовая доля органических сернистых соединений в пересчете на элементарную серу в мг/м3, не более 80. Низшая теплопроводная способность не менее 7600 ккал/м3 (при 293 К/200 оС).

Давление на входе в  отделение 0,8 – 1,1 МПА (8 – 11 кгс/см).

Поступает из газораспределительной  станции (ГРС-3). Используется в узле каталитической очистки хвостовых  газов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА И СХЕМЫ

 

Производство неконцентрированной  азотной кислоты состоит из следующих  стадий:

- подготовки и компримирования  воздуха;

- подготовки газообразного  аммиака;

- подготовки аммиачно-воздушной  смеси;

- окисления аммиака и  охлаждения нитрозных газов;

- абсорбции окислов азота;

- каталитической очистки  хвостовых газов от окислов  азота и рекуперации энергии  давления и тепла очищенных  хвостовых газов;

- складирования, хранения  и выдачи продукционной кислоты.

Подготовка и компримирование  воздуха.

Атмосферный воздух осевым компрессором газотурбинного агрегата ГТТ-3М засасывается через воздухозаборную  трубу в аппарат очистки воздуха  поз. Ф101, где проходит двухступенчатую  очистку.

Контроль состояния фильтров осуществляется замером их сопротивления, которое не должно превышать 0,002 МПа (0,02 кгс/см²).

Из аппарата поз. Ф101 воздух поступает на всас агрегат ГТТ-3М, который включает в себя:

- осевой компрессор поз.  М101^М;

- воздухоохладитель поз.  М101^Т;

- нагнетатель поз. М101^Р.

Осевой компрессор конструктивно  объединён с газовой турбиной в корпусе и имеет общий  с ней вал.

Камера сгорания обеспечивает работу агрегата при пуске и в  энергетическом режиме. При работе в вентиляционном режиме (максимальное количество воздуха идет в технологический  цикл) камера сгорания снижает температуру  хвостовых газов перед турбиной с 1003 К (730 ^оС) до 963 К (690 ^оС).

Редуктор четырехвальный, горизонтального типа с раздвоением  мощности для привода нагнетателя  и электродвигателя.

Электродвигатель с фазным ротором ФАЗ-800 предназначен для  разгона газотурбинного агрегат  ГТТ-3М во время пуска и обеспечения  баланса мощности установки в  рабочем режиме.

Турбокомпрессор снабжен  жидкостным регулятором скольжения (ЖРС), предназначенным для пуска  и регулирования скорости вращения разгонного двигателя ФАЗ-800 за счет плавного изменения сопротивления  в цепи ротора.

Валоповоротное устройство представляет собой двухступенчатый  горизонтальный редуктор, предназначенный  для вращения ротора турбокомпрессора со скоростью 20 об/мин.

 В осевом компрессоре  поз. М101^М воздух сжимается до давления 0,22 - 0,29 МПа (2,2 – 2,9 кгс/см²) с повышением температуры до 448 К (175 ^оС). Далее воздух охлаждается оборотной водой до температуры не более 333 К (60 ^оС) в воздухоохладителе поз. М101^Т. Из воздухоохладителя воздух с давлением 0,22 - 0,29 МПа (2,2 – 2,9 кгс/см²) подается в нагнетатель поз. М101Р, где сжимается до давления не более 0,8 МПа (8 кгс/см²) с повышением температуры до 416 К (143 ^оС).

Из нагнетателя поз. М101^Р основная часть воздуха направляется на окисление аммиака. Кроме того воздух используется:

- в камере сгорания  поз. М101^Р;

- в продувочной колонне  поз. К202;

- в газовой турбине  поз. М101^М для охлаждения проточной части корпуса.

Независимо от колебания  нагрузки технологической части  агрегата осевой компрессор работает с постоянной производительностью. При изменении нагрузки технологической  части агрегата избыточный воздух используется в камере сгорания ГТТ-3М.

Природный газ в камеру сгорания ГТТ-3М поступает из общецехового коллектора по трем трубопроводам –  на рабочую, запальную и дежурную горелки.

Продукты сгорания природного газа в смеси с воздухом после  камеры сгорания ГТТ-3М поступают  в трубопровод хвостовых газов, идущих в турбину с реактора каталитической очистки (на агрегате №6 камера сгорания реактора одновременно является камерой  сгорания ГТТ-3М).

Охлажденная вода поступает  в:

- воздухоохладитель разгонного  двигателя поз. М101^Т;

- теплообменник ЖРС поз.  М101;

- воздухоохладители турбокомпрессора  поз. М101^ТZADD;

- вентилятор обдува ФАЗ-800.

Агрегат ГТТ-3М снабжен  системой маслосмазки.

Свежее (регенерированное) турбинное  масло доставляет в цех машиной  и сливается в маслобак.

По цеховому коллектору свежее масло подается в маслобак агрегата ТГГ-3М, являющийся элементом замкнутой  циркуляционной маслосистемы агрегата.

Циркулирующее в системе  масло разделено на 2 контура:

1. Контур высокого давления – предназначен для систем регулирования и автоматической защиты агрегата и питания инжекторов.
2. Контур низкого давления – предназначен для обеспечения гарантий работы главного маслонасоса.

Контур низкого давления обеспечивается работой инжекторов в процессе пуска и эксплуатации или резервным маслонасосом в  аварийных ситуациях.