Аннотация 2
Введение 4
1 Теоретическая часть 5
1.1 Физико-химические свойства карбамида и его применение. Анализ
рынка карбамида 5
1.2 Способы получения карбамида 8
1.3 Патентный поиск 11
1.4 Основные свойства гидрокарбоната аммония его получение и применение. Анализ рынка гидрокарбоната аммония 14
1.5 Способы получения гидрокарбоната аммония 17
2 Технологическая часть 18
2.1 Общая характеристика производства 18
2.2 Описание технологической схемы стадии синтеза 19
2.2.1 Отделение подачи диоксида углерода 19
2.2.2 Отделение подачи жидкого аммиака 21
2.2.3 Отделение синтеза карбамида 22
2.3 Оптимизация стадии синтеза по получению карбамида 27
3 Расчетная часть 32
3.1 Расчет карбонизационной колонны 32
3.1.1 Материальный баланс 32
3.1.2 Тепловой баланс 35
3.1.3 Конструктивный расчет аппарата 39
3.2 Расчет центробежного насоса 60
3.3 Расчет используемой установки 62
3.3.1 Материальный баланс колонны синтеза карбамида поз. Р-1 62
3.3.2 Тепловой баланс колонны синтеза карбамида поз. Р-1 71
Заключение 81
Список используемой литературы и источников 82
Наибольшим спросом на мировом рынке среди азотных удобрений считается карбамид. Только за последние пять лет производительность данного продукта увеличилась на 5 млн. т. Согласно распоряжению IFA и некоторым экспертным данным производственная мощность карбамида будет с каждым годом только увеличиваться. Динамика роста производительности характеризуется тем, что карбамид применяется в разных сферах промышленности.
Актуальность исследования заключается в том, что современные установки стадии синтеза по получению карбамида с технологической точки зрения не имеют каких либо резервов по увеличению производительности готовой продукции. Единственными решениями являются увеличение масштабности применяемых установок и постройка новых линей производств [17].
Объектом исследования является технологическая схема синтеза карбамида цеха 08К предприятия ПАО «ТольяттиАзот».
Предмет исследования: стадия синтеза карбамида.
Цель выпускной квалификационной работы - разработка схемы по получению дополнительного порошкообразного азотного удобрения гидрокарбоната аммония, путем переработки раствора углеаммонийных солей.
Для достижения поставленной цели будут решаться следующие задачи:
- анализ используемой технологической схемы стадии синтеза цеха 08К на предприятии ПАО «ТольяттиАзот»;
- оптимизировать стадию синтеза карбамида, путем выведения углеаммонийных солей из рецикла для получения дополнительного товарного продукта, в виде гидрокарбоната аммония;
- привести расчеты материального и теплового баланса. Выполнить конструктивный расчет применяемых аппаратов.
В работе была рассмотрена стадия синтеза карбамида цеха №08К предприятия ПАО «ТольяттиАзот». Рассмотрена общая характеристика цеха, а также изучена технологическая схема. Проведя анализ технологической схемы на основании исследований, были выявлены недостатки, связанные с рециркуляцией образовавшегося раствора УАС на стадии синтеза.
Предложена разработка схемы по оптимизации стадии синтеза, путем выведения раствора УАС из рецикла с целью получения второго дополнительного продукта - гидрокарбоната аммония, тем самым повышая технико-экономические показатели колонны поз. P-1. Изучив рынок азотосодержащих удобрений, было выявлено, что гидрокарбонат аммония считается очень востребованным продуктом из-за широкого спектра применения в медицине, а также в химической, сельскохозяйственной и пищевой промышленности. По предложенной схеме рассчитаны аппараты:
1. Колонна карбонизации. Составление материального и теплового баланса колонны карбонизации. На основании расчетов было выявлено, что часть диоксида углерода не вступает в реакцию образования угольной кислоты для получения влажного гидрокарбоната аммония. Поэтому для выведения избыточного CO2, следует установить в колонну 5 тарелок провального типа. Для поглощения диоксида углерода используется поглотитель-вода. Также в колонне предусмотрена система охлаждения.
2. Аммиачный насос для перекачки влажного гидрокарбоната аммония в мешалку-кристаллизатор. По полученным расчетам был подобран насос марки ХМ-50/50 с номинальной подачей 50 м3/ч, с максимальным напором 50 м, с мощностью двигателя 22 кВт.
3. Рассчитан материальный и тепловой баланс колонны синтеза поз. Р-1 без участия раствора углеаммонийных солей. Благодаря такому решению, согласно расчетным данным, плав карбамида увеличился на 8,4% от существующей установки.
