Введение
1Аналитический обзор по теме исследования
1.1Основные характеристики и область применения аммиака
1.2Физико-химические основы процесса синтеза аммиака
1.3Развитие производства аммиака в мире
1.4Мировые тенденции в области производства аммиака
1.5Развитие промышленности аммиака в России
2Описание базового варианта производства аммиака
2.1Метод производства
2.1Характеристика производимой продукции
2.3 Область применения аммиака
3Технологическое предложение
3.1Контур синтеза и колонна синтеза аммиака
3.2Анализ и подбор катализатора синтеза аммиака
3.3Анализ и подбор аппаратов воздушного охлаждения
4Расчет основных параметров технологического процесса
4.1Материальный баланс базового варианта и исходные данные
4.2Материальный и тепловой балансы проектного варианта
4.2.1Материальный баланс проектного варианта
4.2.2Тепловой баланс проектного варианта
4.3. Расчет дополнительной колонны синтеза аммиака
5Экономическая эффективность проекта
Заключение
Список используемой литературы и используемых источников
Приложение А Принципиальная технологическая схема базового варианта
Приложение Б Принципиальная технологическая схема проектного варианта
Атомы азота необходимы для функционирования биологических молекул, при этом являются важной составляющей удобрений и медицинских препаратов. Связи азота также находят небиологическое применение в красителях, взрывчатых веществах и смолах. Синтез всех этих материалов требует наличия аммиака в качестве активированного азота, который играет роль «строительного блока». Таким образом, знание различных методов получения аммиака имеет фундаментальное значение для химии. Синтез Хабера-Босха был первой гетерогенной каталитической системой, используемой в химической промышленности, и используется до сих пор. Понимание механизма и перевода знания в техническое совершенство стало фундаментальным критерием научного развития в катализных исследованиях.
Необходимость получения аммиака в промышленных количествах стала остро возникать в конце XIX века, когда стали истощаться месторождения чилийской селитры, из которой в основном получали азотные соединения. Именно аммиак стал самым важным компонентом для производства различных химических соединений, которые оказали огромное влияние на разные стороны жизни человека: от военного дела, до сельского хозяйства.
Производство аммиака для России является важным стратегическим направлением. Основные производства, к которым относится синтез аммиака являются своего рода базой, которая ведет за собой все другие связанные с ним производства и в первую очередь - производство удобрений.
Внутренний рынок России сегодня нуждается в увеличении объемов выпуска аммиака для производства удобрений.
Цель работы - увеличение удельной производительности агрегата синтеза аммиака АМ70 с 1800 до 2100 тонн в сутки.
Для достижения поставленной цели в данной работе решаются следующие задачи:
- произвести аналитический обзор по теме исследование;
-разработать изменения в принципиальной технологической схеме синтеза аммиака;
-подобрать и рассчитать дополнительную колонну синтеза аммиака;
-осуществить подбор катализатора, обеспечивающего высокую конверсию синтез-газа в аммиак;
-произвести анализ и подбор аппаратов воздушного охлаждения;
-выполнить необходимые технологические расчеты;
-произвести экономическое обоснование реализации проекта.
В работе использовался комплексный подход к вопросу совершенствования технологического процесса получения аммиака. При проведении исследований использовались теоретические положения неорганической химии, процессов и аппаратов химических производств, химической технологии, методов проектирования и конструирования аппаратов и машин химических производств и пакета прикладных методик с использованием методов математической статистики, а также современных физико-химических методов исследования. Теоретические исследования и анализ экспериментальных данных проводились на вычислительной технике с применением программы для инженерно-математических вычислений Mathcad и MS Exel.
За последние несколько лет объемы производства аммиака значительно возросли. И тенденция к росту не уменьшается. В настоящее время во всем мире создаются производства с огромной мощностью, так как продукция, получаемая с помощью аммиака, обладает высоким спросом по всему миру и играет важнейшую роль в сельскохозяйственной промышленности, которая оказывает основное влияние на благосостояние страны и населения, что является важнейшей целью для государства.
В результате проведения данной научной работы были разработаны и внесены изменения в принципиальную технологическую схему синтеза аммиака, что позволило увеличить удельную производительность агрегата с 1800 до 2100 тонн в сутки, так же сократить энергию на цикл синтеза, конденсацию аммиака и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.
В ходе работы над магистерской диссертацией были решены следующие задачи:
-произведен аналитический обзор по теме исследование;
-предложены изменения в принципиальной технологической схеме синтеза аммиака;
-подобрана и рассчитана дополнительная колонна синтеза аммиака;
-осуществлен подбор катализатора, обеспечивающего высокую конверсию синтез-газа в аммиак;
-произведен анализ и подбор аппаратов воздушного охлаждения;
-выполнены необходимые технологические расчеты;
-произведено экономическое обоснование реализации проекта.
По результатам исследования опубликована статья:
Сухов Д.А. Способ увеличения производительности агрегата синтеза аммиака / Д.А. Сухов // Sciences of Europe - 2021 май №71.
