Введение 3
Глава 1 Литературный обзор в области использования технологий производства карбамида 6
1.1 Описание существующих технологий производства карбамида 6
1.2 Анализ существующих методов дистилляции 20
1.3 Описание узла дистилляции среднего давления производства
карбамида в ПАО «ТольяттиАзот» 26
Глава 2 Оптимизация технологии производства карбамида в ПАО «ТольяттиАзот» 37
2.1 Предложения по оптимизации узла дистилляции среднего давления 37
2.2 Расчет материального баланса 49
2.3 Расчет теплового баланса конденсатора среднего давления 58
2.4 Расчет градирни 59
2.5 Расчет безвозвратных потерь воды 63
2.6 Расчет выбросов аммиака по проектному и базовому вариантам ... 64
2.7 Технико-экономическое обоснование проекта 67
Заключение 82
Список используемой литературы
Актуальность и научная значимость настоящего исследования
В современном мире существует тенденция увеличения производства карбамида, жидких азотных удобрений и минеральных удобрений, содержащих, наряду с другими элементами, азот (комплексных минеральных удобрений).
Производство азотных удобрений осуществляется на крупных предприятиях, что обосновано сложностью технологического цикла и необходимостью выпуска продукции в значительных количествах.
Повышение спроса на карбамид и стоимости чистой воды для использования ее в технологическом процессе требует от предприятия разработки мероприятий, позволяющих повысить рентабельность производства, снизить расходы на непроизводственные нужды и уменьшить стоимость продукции.
Одним из способов решения этих проблем является внедрение схем водопользования, позволяющих снизить объёмы потребления чистой воды из систем водоснабжения. Реализовать такую схему возможно за счет внедрения водооборотной охлаждающей системы, в состав которой входит градирня в качестве охлаждающего оборудования. Применение данного оборудования позволит улучшить не только экономические показатели предприятия, но и снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Объект исследования: производство карбамида ПАО «ТольяттиАзот».
Предмет исследования: узел дистилляции среднего давления.
Цель исследования: снижение выбросов аммиака в окружающую среду за счет оптимизации технологии переработки жидкого плава в производстве карбамида на ПАО «ТольяттиАзот».
Гипотеза исследования: установка градирни «мокрого» типа на узле дистилляции среднего давления позволит снизить выбросы аммиака в окружающую среду и снизить объем потребления обессоленной воды в процессе производства карбамида на ПАО «ТольяттиАзот».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ возможных способов снижения выбросов аммиака в окружающую среду в процессе переработки жидкого плава.
2. Совершенствование технологии переработки жидкого плава для обеспечения снижения негативного воздействия на окружающую среду и использования принципов ресурсосбережения.
3. Расчет технико-экономических показателей оптимизации технологии переработки жидкого плава в производстве карбамида на ПАО «ТольяттиАзот».
Теоретико-методологическую основу исследования составили: научные труды отечественных и зарубежных ученых: Сергеева Ю.А., Чиркова А.В., Лаптева А.Г., Жесткова С.В., Коджима Ю., Япагава Т..
Базовыми для настоящего исследования явились также: работы Островского С.В. «Совершенствование технологической схемы производства карбамида с целью снижения производственных потерь карбамида и сырья», Ведьгаевой И.А. «Устройство и расчет промышленных градирен», Сергеева Ю.А. «Карбамид: свойства, производство, применение».
Методы исследования: проведение анализа литературных источников, проведение сравнительного анализа технологий, проведение расчетов материального, теплового балансов и расчета технико-экономических показателей.
Опытно-экспериментальная база исследования: статистические данные для расчетов были наработаны специалистами производства карбамида ПАО «ТольяттиАзот» узла дистилляции среднего давления и экспертами ОАО «НИИК».
Научная новизна исследования заключается в оптимизации технологического процесса за счет внедрения оборудования по охлаждению водооборотной воды и аммиака.
Теоретическая значимость исследования заключается в анализе способов получения плава при производстве карбамида, путей снижения температуры энергоносителей.
Практическая значимость исследования заключается в подтверждении повышения технико-экономических показателей при производстве карбамида и снижение воздействия на окружающую среду за счет использования ресурсосберегающих технологий.
Достоверность и обоснованность результатов исследования подтверждено расчетами материального и теплового баланса узла дистилляции среднего давления и расчета градирни.
Личное участие автора заключается в проведение исследования способов снижения воздействия на окружающую среду. Проведение расчётов материального, теплового балансов и представление технико-экономического обоснования оптимизации технологии переработки жидкого плава в производстве карбамида на ПАО «ТольяттиАзот».
Апробация и внедрение результатов работы проводились в научном журнале «Инновации, Наука. Образование», №34 в мае 2021 года путем опубликования статьи «Совершенствование технологии переработки жидкого плава производства карбамида в ПАО «ТОАЗ».
На защиту выносятся: предложение по оптимизации узла дистилляции среднего давления за счет внедрения градирни в процессе переработки жидкого плава в производстве карбамида на ПАО «ТольяттиАзот».
Структура магистерской диссертации. Работа состоит из введения, 2 глав, заключения, содержит 22 рисунка, 9 таблиц, список использованной литературы (32 источника). Основной текст работы изложен на 84 страницах.
С развитием химической отрасли возникает потребность в оптимизации производственного процесса. Использование оборотных систем водоснабжения позволяет сократить потребление воды, исключить наличие сточных вод, использовать меньшее количество компонентов, необходимых для производственного процесса.
В магистерской работе были рассмотрены основные вопросы технологий и исследований в области производства карбамида, как мировых производств, так и производств в России. Проведенный патентный поиск показал, что производство карбамида не теряет своей актуальности и до сих пор является предметом научного интереса. Проведено исследование зависимости температурного баланса в аппарате Е7 на объемы выбросов аммиака в окружающую среду.
Основное внимание в данной работе было уделено производству карбамида по технологии Snamprogetti на территории ПАО «Тольяттиазот», а именно решению проблемы нехватки охлаждающей воды и созданию нового водооборотного цикла взамен существующего. Определение зависимости объемов выбросов аммиака от температуры окружающей среды.
В ходе работы проведены:
1. Расчеты материальных балансов:
1.1. Колонны синтеза с производительностью 62608 т/ч плава карбамида;
1.2. Узла дистилляции высокого давления со степенью разложения карбамата аммония 80% и степенью отгонки свободного аммиак 30%;
1.3. Узла дистилляции среднего давления со степенью разложения карбамата аммония 70% и степенью отгонки свободного аммиак 98%.
2. Расчет теплового баланса конденсатора среднего давления Е7.
3. Расчет градирни с определением площади орошения 90 м2и плотностью орошения 12,1*103кг/м2ч.
4. Расчет снижения выбросов аммиака на санитарную свечу до 0,9 кг/ч.
5. Экономический расчет, который показал, что введение нового ВОЦ на производстве карбамида при сохранении производительной мощности приводит к увеличению прибыли за счет снижения себестоимости на 211,71 руб./т.
На основании рассчитанных материального и теплового балансов был определен тип и размер оборудования, рассчитан экономический эффект, позволяющий снизить себестоимость продукции, рассмотрены экологические достоинства новой системы и вопросы безопасности.
Внедрение нового водооборотного цикла позволит облегчить ведение технологического процесса и позволит получать карбамид стабильно высокого качества, что повысит конкурентоспособность на рынке среди производителей данного вида продукции.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
