Аннотация 2
Введение 8
1 Литературный обзор 12
1.1 Способы получения азотно-водородной смеси 17
1.2 Раздельный способ получения АВС 20
1.2.1 Термический крекинг метана 20
1.2.2 Получение азота разделением воздуха 25
1.3 Получение АВС на крупнотоннажных агрегатах АМ-76 29
1.3.1 Конверсия метана водяным паром 29
1.3.2 Первичный риформинг 33
1.3.3 Вторичный риформинг 35
1.4 Получение аммиака на крупнотоннажных производствах 38
1.5 Патентные сведения о совершенствовании способа получения АВС 40
1.5.1 Патентные сведения о существующих способах получения азотоводородной смеси 41
1.5.2 Инновационные разработки в области совершенствования способа получения АВС 42
1.5.3 Перспективы использования патентных решений для улучшения
производства азотоводородной смеси 44
1.5.4 Патентный поиск 45
1.6 Анализ путей совершенствования способа получения АВС 51
1.6.1 Увеличение производительности агрегата путем внедрения комбинированного реактора 53
1.7 Оптимизация стадии риформинга крупнотоннажного производства аммиака 58
1.7.1 Анализ текущих методов оптимизации стадии риформинга 60
1.7.2 Инновационные подходы к оптимизации риформинга аммиака 61
1.7.3 Практические рекомендации по оптимизации стадии риформинга 62
1.7.4 Перспективы развития оптимизации риформинга крупнотоннажного производства аммиака 64
2 Расчетная часть 66
2.1 Зависимость выхода водорода от рабочих параметров агрегата 66
2.2 Расчет материального баланса 79
2.3 Конструкционный расчет четырех канального смесителя 84
Заключение 90
Список используемой литературы и используемых источников 91
Купить

В связи с важной ролью аммиака в качестве удобрения в сельском хозяйстве и его многообещающими перспективами в качестве энергоносителя, во многих исследованиях в последнее время предпринимались попытки найти наиболее экологически безопасный, энергоэффективный и экономически выгодный производственный процесс синтеза аммиака. Наиболее распространенным методом производства аммиака является процесс Габера-Боша.
Обратной стороной этой технологии являются высокие выбросы парниковых газов, превышающие 2,16 кгОС2 -экв/кг NH3 , и высокий уровень энергопотребления (более 30 ГДж/тонну NH3), главным образом, из-за строгих условий эксплуатации при высоких температуре и давлении. Наиболее широко распространенной технологией устойчивого производства водорода, используемой для синтеза аммиака, является электролиз воды в сочетании с возобновляемыми технологиями, такими как ветер и солнечная энергия. Как правило, для работы электролизера воды требуется непрерывная подача предварительно очищенной воды высокой степени чистоты. При этом для производства 1 тонны водорода требуется 9 тонн воды. Исходя из этих данных, для производства такого же количества аммиака электролизом воды требуется 233,6 млн тонн воды в год.
Согласно статистике, в 2019 году мировое производство аммиака (NH3) составило 235 миллионов тонн, что делает его вторым по объему производства химическим продуктом после серной кислоты (H2SO4). Аммиак играет важную роль в сельскохозяйственной промышленности при производстве удобрений. Другие промышленные применения аммиака включают его использование в качестве энергоносителя для хранения и транспортировки энергии. Его также можно использовать в производстве полиимидов, азотной кислоты, нейлона, фармацевтических препаратов, взрывчатых веществ, хладагентов, красителей, чистящих растворов и других промышленных химикатов.
В настоящее время азотная промышленность является одной из ведущих высокотехнологичных отраслей во всех промышленно развитых странах, о чем свидетельствуют цифры стремительного роста производства фиксированного азота. В 1955 году мировое производство составляло около 8 млн. т, в 1965 году - 20 млн. т, в 1975 году - 66 млн. т, в 1980 году - 100 млн. т, в 1985 году - 120 млн. т.
Бурное развитие азотной промышленности было обусловлено главным образом необходимостью удовлетворения постоянно растущего населения планеты сельскохозяйственной продукцией. Проблема повышения эффективности сельского хозяйства не может быть решена без обеспечения минеральными удобрениями, в частности азотными.
«Примерно 88% производимого ежегодно аммиака потребляется при производстве удобрений. Большая часть остатка идет на производство формальдегида. В 2014 году Китай произвел около 32,6% мирового производства, а Россия, Индия и США — 8,1%, 7,6% и 6,4% соответственно. Хотя большая часть мирового производства аммиака основана на паровой конверсии природного газа, значительные его количества производятся путем газификации угля; большая часть заводов по газификации расположена в Китае» [1].
«Производство аммиака, как известно, отличается большой энергоемкостью. Историю развития производства аммиака можно рассматривать как борьбу за повышение полезного использования электрической, тепловой, и механической энергии. На первых установках производства аммиака кпд. на превышал 10-11%. Использование природного газа в производстве аммиака увеличило общий энергетический кпд до 40%. Современные энерготехнологические агрегаты аммиака практически автономны и имеют производительность 450-500 тыс. т. в год и общий энергетический кпд.50-52%.
...
Купить