Производство азотной кислоты

 

 

Таким же буде і внутрішній діаметр кільця, в якому затискаються платиноїдні сітки. Загальний діаметр сіток з урахуванням їх затискання в кільце складатиме

 

2,24 + 2 · 0,05 = 2,34 м

 

Поверхня 1 м² сітки складає:

 

 

Загальна поверхня всіх сіток дорівнює:

 

F = 1,84 ∙ 14 ∙ 3,92 = 114 м²

 

Напруженість 1 м² активної поверхні сіток на добу складатиме:

 

 

Загальна маса сіток  при масі 1 м² сіток 875 г:

 

875 ∙ 14  ∙ 3,92 = 55000 г

 

Напруженість 1 г платиноїдних сіток на добу складає

 

 

 

8.2 Вибір і  обґрунтування основного технологічного обладнання

 

Апаратура контактного  відділення системи, що працює при підвищеному  тиску наступна: компресори для подачі повітря, апарати для очищення повітря, випарники аміаку, підігрівачі повітря, змішувачі, контактні апарати, котли-утилізатори. Розглянемо деякі апарати більш детально.

Апарат очищення повітря (рис. 8.1) має повітрозабірну трубу і камеру, в якій розміщені касети фільтрів грубого і тонкого очищення.

Підігрівач повітря (рис. 8.2). В трубній дошці розвальцьовані і заварені U-подібні трубки діаметром 25×2 мм, загальна їх кількість 1450 шт., загальна поверхня теплообміну 600 м², питома поверхня 1,7 м² на 1 тонну/добу HNО₃. Повітря проходить по трубках, нітрозні гази у міжтрубному просторі. Для направлення руху нітрозних газів кожух теплообмінника розділений уздовж по довжині на дві секції, завдяки чому здійснюється протитечія між повітрям і нітрозними газам.

 

Рисунок 8.1 – Апарат  очищення повітря 1 – повітрозабірна  труба;  2 – камера грубого  очищення; 3 – камера  тонкого  очищення		Рисунок 8.2 – Підігрівач повітря 1 – кожух; 2 – U-подібні  трубки; 3 – перегородка

 

Змішувач-фільтр зображений на рис. 8.3. Нижня частина конструкції – змішувач, верхня – фільтр. Аміак направляється в трубки змішувача, по виходу із трубок змішується з повітрям, що подається в міжтрубний простір. Утворена азотоводнева суміш через отвори решітки надходить у фільтр, розташований в верхній частині апарата. В якості фільтруючих елементів використовуються в основному нержавіючі стакани, покриті ультратонким скловолокном в оболонці із склотканини. Діаметр циліндричної частини апарата 2400 мм, висота апарата 6800 мм.

Контактний апарат –  основний апарат відділення окислення аміаку у виробництві розбавленої азотної кислоти. Контактний апарат (рис. 8.4) представляє собою два усічених конуси, сполучених між собою циліндричною частиною. В верхній частині контактного апарату встановлений картонний фільтр з запобіжним клапаном. Платиноїдні каталізаторні сітки з нитями товщиною 0,009 см мають 1024 отворів на 1 см².  Сітки закріплені між фланцями циліндричної частини апарату і нижнього конуса та опираються на колосники, нижче яких на решітці розташований шар металевих кілець розмірами 32 × 32 × 1 мм і висотою 250 мм. Стінки контактного апарату виконані із нержавіючої сталі, нижня його частина футерована жаростійким матеріалом.

 

Рисунок 8.3 – Змішувач-фільтр 1 – змішувач трубчастий; 2 – завихрювач; 3 –  фільтруючі елементи; 4 – обичайка; 5 – днище;  6 – люк; 7 – трубна  дошка		Рисунок 8.4 – Контактний апарат, суміщений з картонним фільтром 1 – запобіжний клапан; 2 – картонний  фільтр; 3 – розподільні решітки;  4 – каталізаторні   сітки; 5 – шар металевих кілець  Рашига; 6 – жаростійка футерівка

Розрахуємо кількість  контактних апаратів, що будуть забезпечувати  задану потужність виробництва – 350 тис. т/рік азотної кислоти.

Необхідна кількість контактних апаратів розраховується за формулою:

 

                                                      ,                                                 (8.3)

 

де А_р = 350000 т/рік – річна продуктивність цеху;

     А_а = 5,6 т/годину – годинна продуктивність контактного апарату;

     Т_е – ефективний фонд робочого часу.

 

Ефективний час роботи контактного апарату буде складати:

 

Т_е = 8760 – 480 = 8280 годин,

 

де 8760 годин – кількість годин у році;

     480 годин – час простою контактного апарату в поточному і капіталь-

            ному ремонті.

 

Отже, кількість контактних апаратів, забезпечуючих задану потужність буде дорівнювати:

 

 

До установки приймається 8 контактних апаратів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 охорона праці та техніка  безпеки

 

У виробництві азотної  кислоти застосовуються аміак, оксиди азоту, повітря, кисень і інші продукти як у чистому виді, так і у вигляді різних сумішей. Багато з них мають токсичні властивості або утворюють вогненебезпечні або вибухонебезпечні суміші. В табл. 9.1 наведені основні фізико-хімічні і токсичні   властивості   речовин,   використовуваних   у   виробництві   азотної кислоти.    

 

Таблиця 9.1 – Фізико-хімічні і токсичні   властивості   речовин,   використовуваних   у   виробництві   азотної кислоти

Показник	NH3	NO	NО2	HNО3
Фізичні властивості  при при 0°С і                       760 мм	Безбарвний горючий  газ з різким запахом	Безбарвний  газ	Червоно-бурий газ  з різким запахом	Масляниста рідина
Молярна маса	17,03	30,01	46,01	63,02
Відносна густина за водою	0,597	1,037	1,49	1,5
Температура, ºС
плавлення кипіння	- 78,0 - 33,4	- 163,7 - 151,8	- 11,0 21,3	- 41,0 86,0
Токсичні властивості	Викликає гостре подразнення  слизуватих оболонок, сльозотечу, задуху	Викликає загальну слабкість, запаморочення, нудоту	Викликає загальну слабкість, запаморочення, нудоту	Викликає загальну слабкість, запаморочення, нудоту. При потраплянні на шкіру викликає тяжкі опіки
Гранично допус-тима концентрація в повітрі робочих приміщень, мг/м3	20	5 (в перерахунку на N2О5)	5 (в перерахунку на N2О5)	5 (в перерахунку на N2О5)
Межі вибуховості з  повітрям, % (об.)	15 – 28	не вибухає
Марка використову-ваного протигазу	КД	В	В	В

 

 

 

 

У виробництві азотної  кислоти повинні виконуватися наступні основні правила техніки безпеки.

1. Найменший пропуск газу або рідини з апарата або комунікацій повинен бути негайно усунутий. При цьому необхідно відключити апарат, звільнити його від вмісту, промити водою або продути парою або газоподібним азотом і, нарешті, повітрям. Тільки після такої підготовки можна приступитися до ремонту апарата, одержавши попередньо письмовий дозвіл (відповідно до інструкції) начальника цеху, начальника зміни і інших відповідальних осіб. Крім того, на період ремонту вивішуються відповідні оголошення, які забороняють включати насоси і інше обладнання, щоб уникнути аварії.
2. На парових котлах, танках з рідким аміаком, кисневих ресиверах і на нагнітальних лініях від насосів повинні бути встановлені систематично запобіжні клапани. Не дозволяється перевантаження клапанів або обмеження їх дії.
3. На всіх перераховані вище апаратах і лініях від компресорів повинні бути встановлені манометри з нанесеної на шкалу контрольною рисою червоного кольору. Підвищення тиску понад відзначений червоною рисою не допускається.
4. Щити управління і штурвали вентилів та засувок необхідно розташовувати в місцях, не захаращених апаратурою і комунікаціями, або встановлювати їх на висоті, зручній для обслуговування.
5. Проходи між апаратами, сходові клітки, двері і місця з аварійними запасними виходами не дозволяється захаращувати обладнанням або комунікаціями.
6. Кожний апаратник повинен працювати в спецодязі, виготовленому із грубошерстого шинельного сукна, і мати при собі протигаз відповідної марки. Апаратник повинен бути забезпечений гумовими рукавичками і захисними окулярами.
7. Пуск агрегату дозволяється лише при повній справності встановлених автоматичних приладів.
8. У випадку аварійного припинення подачі електроенергії, води або сировини робота агрегату, відділення або цеху повинна припинитися. Наступний пуск агрегатів, що споживають струм високої напруги, здійснюється черговим електриком. При користуванні лампочками переносного освітлення до них необхідно підводити струм напругою не вище 12 В.
9. Всі рухомі частини машин і будівельні прорізи потрібно обов'язково огороджувати. Піднімальні крани і інші механізми необхідно утримувати в справності і перевіряти перед використанням. Обтиральний матеріал повинен зберігатися тільки в спеціальних металевих ящиках.
10. В цеху повинні бути розвішені сухі вогнегасники і поставлені ящики з піском, установлені ванни і душі, а також аптечки для надання першої допомоги.

Апаратники допускаються до роботи тільки після здачі технічного мінімуму з техніки безпеки.

При збільшенні концентрації аміаку в суміші його з повітрям у зоні каталізатора можуть відбуватися вибухи, руйнуючі апаратуру. При перегріві котла-утилізатора, нестачі води або надмірному підвищенні в ньому тиску апарат може розірватися.

У завитках і на лопатках нітрозних вентиляторів, установлюваних перед абсорбційними баштами, іноді спостерігається відкладення амонійних солей азотної і азотистої кислоти. Утворення і накопичення цих солей відбувається при затяжному пуску контактного апарату, коли можливе проскакування аміаку через каталізатор, наступна його взаємодія з оксидами азоту і одержання амонійних солей. Контакт обертових частин ротору з відкладеннями солей на статорі вентилятора може привести до вибуху.

При обробці рідких оксидів азоту киснем в автоклаві у випадку влучення в нього мастила з редуктора мішалки або в результаті неакуратно виконаного ремонту апарата може відбутися вибух. Крім того, при випадковому влученні в рідкі оксиди азоту мастила може утворитися суміш, здатна вибухати при терті.

Самозаймання може відбутися при контакті деревної стружки,  соломи, кусків деревини або ганчірок з азотною кислотою. Промаслені і навіть сухі бавовняні матеріали можуть займатися при контакті з газоподібним киснем або повітрям, збагаченим киснем.

Таким чином, виробництво  азотної кислоти пов'язане з можливістю виникнення пожеж і вибухів, а також травматизму обслуговуючого персоналу.

При виникненні пожежі обслуговуючий  персонал зобов'язаний негайно вжити  заходів по ліквідації пожежі. Одночасно необхідно викликати заводську пожежну команду. Для полегшення робіт з ліквідації виниклої пожежі необхідно забезпечити вільний доступ до пожежного інвентарю, яким користуються працівники цеху до приїзду пожежної команди. Тому не дозволяється захаращувати сторонніми предметами проходи між апаратами, підходи до сходів і дверей.

Під'їзд до виробничої будівлі завжди повинен бути вільний. Тому ремонт підземних комунікацій, пов'язаний з розкопками і, отже, з порушенням цілісності під'їзних шляхів, проводиться в самі стислі строки тільки з дозволу пожежної охорони.

Зварювальні роботи, які необхідні при ремонті апаратури або комунікації, проводять у приміщенні цеху з дозволу і у присутності працівників пожежної охорони, які якщо буде потреба можуть вжити термінових заходів для ліквідації вогнища пожежі.

Відпрацьоване мастило рекомендується зберігати в спеціальному ізольованому приміщенні, використані обтиральні матеріали – у металевих ящиках, які встановлені осторонь від робочих місць. Для гасіння пожеж, що виникли в результаті загоряння електричних установок, які знаходяться під напругою, а також сильно розігрітих машин і апаратів, потрібно користуватися азотом з балонів.

Для ліквідації пожежі, викликаної палаючим газом, що виходить із апарата або комунікацій у приміщення, також застосовують азот: при малому вогнищі горіння можна користуватися балоном з азотом; у цехах з імовірністю загоряння більших кількостей газу передбачається спеціальна протипожежна лінія, у яку подається азот із центрального пункту.

У тих випадках, коли для  гасіння пожежі не можна використовувати воду, застосовують ручні пінні вогнегасники. При загорянні невеликої кількості пролитої рідини вогнище горіння потрібно засипати сухим піском. Невеликі ділянки пожежі можуть бути ліквідовані також шляхом накидання важких тканин, ковдр, азбестового полотна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

В курсовому проекті  розглянуте відділення контактного окислення аміаку у виробництві розбавленої азотної кислоти потужністю 350 тис. т/рік під підвищеним тиском.

В проекті дається характеристика сировини та готового продукту, фізико-хімічні основи окислення аміаку, описана технологічна схема виробництва, наведені матеріальні і теплові баланси відділення окислення аміаку, обране основне технологічне обладнання контактного відділення. Був виконаний конструктивний розрахунок контактного апарату.

Також були розглянуті питання охорони повітряного та водного басейнів, охорони праці і техніки безпеки у виробництві.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

 

1. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. – М.: Химия,  1970. – 496 с.
2. Справочник азотчика. Производство разбавленной и концентрированной азотной кислоты. – М.: Химия, 1987. – 464 с.
3. Соколов Р.С. Химическая технология. – М.: Владос, 2000. – 448 с.
4. Общая химическая технология. Ч.2. / Под ред. И.П. Мухленова. – М.:                    Высш. шк, 1977. – 288 с.
5. ГОСТ 6221-90 «Аммиак жидкий технический»
6. Атрощенко В.И. и др. Методы расчетом по технологии связанного азота. – К.: Вища шк., 1978. – 312 с.