Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Алканоламины для процессов химической абсорбции 9
1.2 Механизм и кинетика процесса МДЭА очистки 12
1.3. Технология МДЭА очистки конвертированного газа от диоксида углерода 16
2 Исследовательская часть 22
2.1 Возможные способы интенсификации процесса очистки 22
2.2 Предлагаемый способ модернизации абсорбера очистки
конвертированного газа от кислых компонентов 27
3 Расчетная часть 31
3.1 Определение количества поглощаемого газа 31
3.2 Определение расхода МДЭА на очистку 32
3.3 Материальный баланс процесса 33
3.4 Тепловой баланс абсорбера
3.5 Определение диаметра абсорбера 38
3.6 Определение высоты колонны 40
Заключение 47
Список используемых источников 48
Аммиак представляет собой бесцветный газ с сильным запахом. Относится к списку одного из важнейших химических соединений. Основное применение аммиака в производстве азотных удобрений (мочевина, нитрат аммония), также из него производят взрывчатые вещества, полимеры, используют как растворитель.
В настоящий момент крупнейшим производителем аммиака в России является ПАО «ТольяттиАзот». Завод вблизи Тольятти в 1979 году начал производить аммиак на агрегате фирмы «Кемико», мощность установки составляла 450 тыс. тонн в год.
На предприятии работает 7 агрегатов аммиака: 4 агрегата фирмы «Кемико», а 3 других АМ-76. В год на заводе получают 3,15 млн. тонн. 10¬15% всего полученного аммиака используется в производстве карбамида, а остальная значительная часть отправляется на экспорт.
На внешнем рынке отгрузки аммиака из России занимают лидирующие позиции, составляя долю 16%. Внутренний рынок нуждается в увеличении объемов выпуска аммиака для производства удобрений. Представители отрасли сходятся во мнении, что для сохранения позиций российских производителей минеральных удобрений на внешних рынках должна произойти масштабная модернизация мощностей, для которых необходимы либо финансовые вложения, либо модернизация текущей технологии, позволяющей сократить расходы как экономические, так и энергетические, при этом увеличив производство целевого продукта.
Целью бакалаврской работы является оптимизация стадии абсорбции диоксида углерода из конвертированного газа производства аммиака ПАО «ТольяттиАзот».
В связи с поставленной целью в работе должны быть решены следующие задачи:
- Рассмотреть существующие методы очистки газов от кислых компонентов, таких как диоксид серы и диоксид углерода.
- Проанализировать достоинства и недостатки различных алканоламинов, применяемых в процессе хемосорбции кислых газов.
- Изучить физико-химические закономерности процесса МДЭА очистки конвертированного газа от диоксида углерода в производстве аммиака.
- Привести описание технологической схемы стадии абсорбции конвертированного газа на установке получения аммиака ПАО «ТольяттиАзот».
- Рассмотреть возможные способы модернизации технологии очистки.
- Выбрать способ оптимизации существующей технологии.
- Произвести технологической расчеты модернизированной технологии.
Объектом исследования представленной бакалаврской работы стала стадия аминовой очистки конвертированного газа от диоксида углерода в производстве аммиака ПАО «ТольяттиАзот».
В работе рассмотрены существующие способы очистки газа от кислых компонентов. Оптимальной технологией является аминовая очистка. В качестве абсорбента целесообразнее всего применение водного раствора МДЭА. Это обуславливается его низкой коррозионной активностью, простотой регенерации, сниженным расходом на абсорбцию по сравнению с моно- и диалконоламинами.
Рассмотрена действующая технология МДЭА очистки на производстве ПАО «ТольяттиАзот».
В качестве способа модернизации существующей технологии предложено использование абсорбера с перекрестноточными насадочными контактными устройствами вместо используемых тарельчатых конструкций.
Результатом применения предложенной модернизации станет:
- Улучшение качества очищенного газа (снижение содержания диоксида углерода до 0,01%) за счет увеличенной площади контактирования газовой фазы с жидкостью.
- Снижение расхода абсорбента на очистку (до 20 %), что связано с возможным увеличением рабочей степени насыщения абсорбента до 0,65 моль/моль.
- Снижение энергозатрат на процесс очистки и регенерации.
Произведены технологические расчеты. В работе представлен материальный и тепловой балансы процесса очистки, на ПАО «ТольяттиАзот». А также рассчитаны основные размеры абсорбера, такие как высота и диаметр. Так как высота реально существующей установки больше, модернизация не потребует большого количества вложений, как материальных, так и финансовых.
