Введение 5
Глава 1. Анализ агрегатов аммиака с позиции ресурсосбережения 12
1.1 Технология производства аммиака 12
1.2 Очистка конвертированного газа от диоксида углерода 16
1.3 Характеристика применяемого сырья 25
1.4 Материальный баланс абсорбера очистки газа с МДЭА абсорбентом 27
1.5 Характеристика отхода этаноламина 33
1.6 Технологии хранения жидкого аммиака 34
Выводы по главе 1 39
Глава 2. Предложение технологических решений по переработке отходов этаноламинов в производстве аммиака 40
2.1 Использование отхода этаноламина при производстве проаминного модификатора карбамидоформальдегидных смол марки АМ-1 40
2.2 Использование отхода этаноламина при производстве лакокрасочных материалов 50
2.3 Использование отхода метилдиэтаноламина для получения ПСВ 52
Выводы к главе 2 54
Глава 3. Мероприятия в области ресурсосбережения изотермических хранилищ аммиака 55
3.1 Воздействие на окружающую среду агрегатов аммиака 55
3.2 Расчет потенциальных масштабов выбросов аммиака при аварии на изотермике 61
3.3 Мероприятия в области технического освидетельствования изотермических хранилищ 71
3.4 Очистка газовых выбросов с изотермических хранилищ аммиака 88
Выводы к главе 3 91
Заключение 93
Список используемых источников 95
Купить

Россия входит в десятку лидеров по производству аммиака. «Тольяттиазот» - химическое предприятие, производящее ежегодно около 3­х миллионов тонн аммиака. Аммиак используется в качестве источника азота для производства удобрений, в производстве пластмасс, взрывчатых веществ, гидразина, аминов, амидов, нитрилов и других органических азотных соединений, для производства красок и фармацевтических препаратов. Жидкий аммиак является важным растворителем, а также применяется в качестве хладагента (R-717).
Любое химическое производство является потенциально опасным объектом, оказывающим влияние на окружающую среду при производстве продукции. В современном мире ресурсосбережение является гарантом экологизации производства, снижения экологических рисков.
В последние годы существенно возросли требования к охране окружающей среды. По мнению специалистов, основной путь оздоровления заключается в переходе производства на безотходную технологию.
При производстве аммиака на крупнотонажных агрегатах типа АМ-76 образуются большие количества кубового остатка моноэтаноламинной очистки, подлежащие сжиганию. Эта процедура сопряжена со значительными финансовыми затратами и негативно отражается на экономических показателя работы агрегата аммиака. В работе с позиции ресурсосбережения анализируется проблема переработки отходов этаноламинов, образующихся в процессе длительной эксплуатации в качестве абсорбентов в технологических процессах выделения диоксида углерода из конвертированного газа (из смеси СО2 с водородом) на одной из стадий промышленного производстве аммиака.
Токсико-гигиеническими исследованиями показано, что отходы этаноламинов относятся ко второму классу опасности и представляют собой пожаровзрывоопасные вещества. Их попадание в повышенных концентрациях на очистные сооружения вызывает гибель активного ила, а в водоёмах с пониженной скоростью течения воды - размножение сине-зелёных бактерий.
Наряду с рассматриваемыми проблемами затронут и такой важный экологический вопрос, как снижение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ склада хранения аммиака. В настоящее время считается общепризнанным, что появление фотохимического смога в промышленных городах обусловлено высокой концентрацией в тропосфере формальдегида и оксидов азота.
Загрязнение воздушного бассейна промышленными отходами и неблагоприятные от этого последствия ставят проблему сохранения чистоты окружающей среды в число одной из важнейших.
Актуальность работы обусловлена тем, что:
1. На предприятии ПАО «ТольяттиАзот» в процессе длительной эксплуатации растворов этаноламинов в качестве абсорбентов в технологических процессах выделения диоксида углерода из конвертированного газа образуются отходы высокого класса опасности.
2. Изотермические хранилища аммиака относятся к опасным производственным объектам ввиду реальной вероятности разгерметизации и выхода больших объемов сжиженного газа на производственную площадку.
3. При «дыхании» изотермических хранилищ аммиака происходит выброс паров аммиака, которые поступают на сжигание на факел. В высокотемпературной зоне топочных камер образуется ИОх, который в 6-7 раз токсичнее SO2, что создает серьезную экологическую проблему для окружающей среды.
Цель исследования - снижение антропогенной нагрузки от агрегатов аммиака.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести анализ работы установки очистки конвертированного газа от диоксида углерода.
2. Предложить методы снижения антропогенной нагрузки от отработанных этаноламинов на окружающую среду путем их промышленной переработки.
3. Определить основные факторы, определяющие безопасную эксплуатацию изотермических хранилищ.
4. Предложить технологические решения, направленные на повышение безопасности эксплуатации изотермических хранилищ и снижения выбросов оксидов азота в атмосферу.
Объектами исследования в данной работе выступают:
1. Водные растворы моноэтаноламина и метилдиэтаноламина, проработавшие длительный срок на узле очистки от диоксида углерода, содержащемся в конвертированном газе.
2. Изотермическое хранилище аммиака.
Предметом исследования являются:
1. Способы переработки токсичных отходов этаноламинов.
2. Технологические решения по повышению безопасности эксплуатации изотермических хранилищ и снижения выбросов оксидов азота в атмосферу.
Теоретической и методологической основой исследования являются научные труды отечественных и зарубежных ученых в области химической технологии и ресурсосбережения.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. Предложено три принципиально различных инновационных варианта утилизации крупнотоннажных отходов этаноламинов в новые продукты, которые широко востребованы как модификаторы и регуляторы скорости в процессе кислотной поликонденсации карбамида с формальдегид-содержащим продуктом в клеевые и пропиточные смолы для деревообработки, в качестве сырьевого компонента в производстве олифы и нейтрализатора сероводорода при очистке нефти до достижения требуемой остаточной концентрации, направляемой далее на нефтеперерабатывающие заводы.
2. Предложен оригинальный подход к проведению технического освидетельствования изотермических хранилищ жидкого аммиака, позволяющий минимизировать потери аммиака при эксплуатации агрегата и добиться снижения экологических рисков.
3. По методике РД 52.04.253-90 проведен расчет потенциальных масштабов объемов выбросов аммиака при максимальном сценарии полного разрушения изотермического хранилища аммиака.
4. Предложена оригинальная технология очистки дымовых газов от оксидов азота.
Практическая значимость исследования:
В ходе проведенного исследования предложено три принципиально различных инновационных варианта утилизации крупнотоннажных отходов этаноламинов в новые продукты, которые широко востребованы как модификаторы и регуляторы скорости в процессе кислотной поликонденсации карбамида с формальдегид-содержащим продуктом в клеевые и пропиточные смолы для деревообработки, в качестве сырьевого компонента в производстве олифы и нейтрализатора сероводорода при очистке нефти до достижения требуемой остаточной концентрации, направляемой далее на нефтеперерабатывающие заводы.
По сравнению с неорганическими буферными составами разработанный на основе отхода моноэтаноламина модификатор карбамидоформальдегидных смол марки АМ-1 значительно дешевле. Модификатор целесообразно рекомендовать к широкому использованию при получении смол различного назначения.
Частичная замена дорогостоящих реагентов на АМ-1 при изготовлении синтетической и натуральной олиф позволяет одновременно сохранить на высоком уровне комплекс их рабочих свойств и снизить себестоимость производимых продуктов.
В роли поглотителя сероводорода предложена высокоэффективная композиция, содержащая отход метилдиэтаноламина.
Предложены технологические решения по повышению ресурсосбережения изотермических хранилищ, позволяющие снизить затраты, связанные с простоем оборудования. Результаты исследования в дальнейшем позволят проводить планирование мероприятий по ликвидации возможного заражения территории при аварии на изотермическом хранилище аммиака.
Предлагаемая технология очистки газовых выбросов с изотермического хранилища аммиака позволяет добиться эффективности удаления оксидов азота в пределах 90 % и более с проскоком аммиака ниже 50 ppm.
Защищаемые положения:
1. Технологические решения по переработке отходов этаноламинов.
2. Технологическое решение по повышению ресурсосбережения при проведении технического освидетельствования хранилищ жидкого аммиака.
3. Технология очистки газовых выбросов с изотермических хранилищ аммиака.
Личный вклад: автор лично проводил расчет материального баланса абсорбера очистки газа с МДЭА абсорбентом; систематизацию полученных экспериментальных данных, давая им научное обоснование; расчет потенциальных масштабов объемов выбросов аммиака по методике РД 52.04.253-90; осуществил аппаратурный подбор и обосновал «точки» акустического исследования, принимал участие в научном оформлении материалов по предлагаемой технологии очистки газовых выбросов.
Апробация результатов диссертации:
Результаты работы докладывались на конференциях:
1) Всероссийская научно-практическая конференция «Ресурсосбережение и экологическое развитие территорий»;
2) Региональная научно-практическая конференция «Инновации и «зеленые» технологии", 29 ноября 2017.
Опубликованность результатов:
По результатам исследований были написаны статьи:
1) Афанасьев С.В., Шевченко Ю.Н., Сергеев С.П. Каталитический способ очистки дымовых газов от оксидов азота // Материалы Всероссийской научной конференции «Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения» (3-5 ноября 2016 г.) / СамГТУ, г.Самара 2016 стр. 23-24.
2) Афанасьев С.В., Шевченко Ю.Н. Кравцова М.В., Сергеев С., Ярославцев К. Мониторинг изотермических хранилищ жидкого аммиака// Химическая техника. Межотраслевой журнал для главных специалистов предпрпиятий.2016. №12. С.28-30
3) Афанасьев С.В, Шевченко Ю.Н., Сайкин С.А., Сергеев С.П. Снижение выбросов паров метанола в атмосферу вследствие «глубокого дыхания» складских резервуаров// Химическая техника. Межотраслевой журнал для главных специалистов предпрпиятий.2017. №3. С.32-33
4) Афанасьев С.В, Шевченко Ю.Н. Аппараты для нейтрализации газовых выбросов, содержащих формальдегид и оксиды азота// Международная научно-практическая конференция (г.Уфа 23 мая 2017): Материалы конференции. -Уфа: Издательство ГУП ИНХП РБ,2017. с.232­234.
5) Афанасьев С.В., Шевченко Ю.Н., Сергеев С.П. Разработка эффективных способов переработки токсичных отходов этаноламинов, образующихся в производстве аммиака/ Региональная научно-практическая конференция «Инновации и «зеленые» технологии", 29 ноября 2017.
Структура и объем диссертации:
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 73 наименование, в том числе 7 иностранных источников. Объем работы составляет 102 страницы машинописного текста, содержит 23 рисунка, 16 таблиц, 27 формул.
Купить