Введение 5
1 Литературный обзор 9
1.1 Общая характеристика производства КФК 9
1.2 Поиск палладиевых катализаторов для установки нейтрализации
абгазов 10
1.2.1 Виды катализаторов и предъявляемые к ним требования 10
1.2.2 Выбор катализатора по предъявляемым требованиям 15
1.2.3 Подбор российских аналогов палладиевого катализатора по
сновным показателям 17
1.3 Результаты патентного поиска 20
2. Анализ работы действующей установки по производству КФК 23
2.1 Характеристика производимой продукции 23
2.2 Описание технологического процесса 24
2.2.1 Сущность основного процесса 24
2.2.2 Получение спиртовоздушной смеси 26
2.2.3 Получение формальдегида 28
2.2.4 Хемосорбция формальдегида и получение
карбамидоформальдегидного концентрата 32
2.2.5 Каталитическая конверсия газов, выбрасываемых в
атмосферу 37
2.3 Анализ работы реактора дожига при пуске установки КФК-85 в
технологический режим 38
3. Оптимизация оборудования на установке КФК-85 41
3.1 Разработка технических решений и практических рекомендаций по замене катализатора 41
3.2 Техническое предложение по установке паровой турбины для
подачи воздуха в технологическую систему 45
3.3 Составление принципиальной технологической схемы 50
3.4 Расчеты по замене катализатора в реакторе дожига 53
3.5 Расчет потребления электроэнергии электродвигателя 63
3.6 Сравнительный анализ экологических показаний 65
Заключение 67
Список используемых источников 68
Объект исследования: система очистки отходящих газов с
производства карбамидоформальдегидного концентрата и протекающий каталитический процесс.
Предметом исследования является палладиевый катализатор дожига отходящих газов марки PPd-47.
Целью работы является сокращение времени прогрева установки КФК-85 на производстве ПАО «Тольяттиазот».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ технологического процесса при пуске установки КФК-85 в режим работы, с последующим предложением, которое позволит сократить время пуска технологической установки, то есть применение более активного катализатора;
2. Подобрать катализатор, удовлетворяющий требования по температурному режиму для системы очистки отходящих газов;
3. Разработать техническое предложение и практические рекомендации к внедрению палладиевого катализатора в реактор дожига;
4. Рассчитать требуемый объем катализатора, необходимый для работы установки КФК при сниженном температурном режиме;
5. Предложить оптимизацию существующего оборудования для
снижения энергозатрат и представить технико-экономические
расчеты;
6. Провести сравнительный экологический анализ после применения катализатора марки PPd-47.
С учетом снижения температуры воспламенения с 200 0С до 150 0С на палладиевом катализаторе в реакторе очистки отходящих газов позволяет сократить время разогрева системы во время пуска установки до 36 часов. Как показали расчеты, заменив верхний слой платинового катализатора на 200 кг палладиевым катализатором от производителя Johnson Matthey Formox PPd-47, получаем экономический эффект за счёт сокращения затрат на энергоресурсы, что в свою очередь окупает стоимость затрат на приобретение палладиевого катализатора, который дороже на 60 % применяемого платинового катализатора. Кроме того, нельзя не принять во внимание недополученный готовый продукт около 600 тонн за потерянные часы прогрева системы очистки отходящих газов.
Показатели очистки отходящих газов, как показал сравнительный анализ, с применением комбинированного слоя катализатора, приблизились к 100 процентной полноте очистки от вредных веществ перед выбросом в атмосферу.
Оптимизация технологического процесса за счет экономии потребляемой электроэнергии включает применение паровых турбин в качестве привода воздуходувок. Экономический эффект за счёт снижения затрат электроэнергии составит около 24,5 млн. руб./год.
Исходя из приведенных данных, переход на использование в качестве привода компрессоров воздуходувок паровых турбин является экономически выгодным и рациональным предложением с технической точки зрения, так как добавляется резервное оборудование, что в свою очередь позволяет проводить ремонт электродвигателя без остановки производства КФК-85.
Если суммировать все сокращения затрат на энергоресурсы, то установка и использование паровых турбин окупят себя менее чем за 2 года.
