Исследование современных методов очистки хвостового газа от содержания NOx при производстве неконцентрированной азотной кислоты на базе агрегатов 1/3,5
и УКЛ - 7 - 76 ПАО «КуйбышевАзот»
Введение 3
Термины и определения 10
Перечень сокращений и обозначений 12
1 Анализ процессов очистки хвостового газа в действующем
производстве ПАО «КуйбышевАзот» 13
1.1 Анализ действующего процесса очистки хвостового газа 13
1.2 Анализ результатов производственного контроля процесса
очистки хвостового газа. Перечень выявленных проблем, рисков для безопасной очистки хвостового газа 23
2 Методы и средства обеспечения безопасности
при очистке хвостового газа 48
2.1 Анализ методов и средств обеспечения безопасности 48
2.2 Описание и возможность внедрения прогрессивных
методов и средств обеспечения безопасности при очистке хвостового газа.. 53
3 Опытно - экспериментальная апробация предлагаемых решений
по обеспечению безопасности при очистке хвостового газа 56
3.1 Технология (программа) внедрения методов и средств
обеспечения безопасности при очистке хвостового газа. Результаты внедрения новых методов и средств обеспечения безопасности
при очистке хвостового газа 56
3.2 Анализ и оценка эффективности внедрения предлагаемых методов и
средств обеспечения безопасности при очистке хвостового газа 61
Заключение 65
Список используемых источников 67
Приложение А Схема производства азотной кислоты УКЛ - 7 - 76 71
Приложение Б Схема производства азотной кислоты агрегата 1/3,5 72
Впервые получить оксиды азота с помощью контактного окисления аммиака на платиновом катализаторе получилось в 1828 году французскому химику Шарлю Фредерику Кульманну. К сожалению, из - за стоимости аммиака, это открытие не удалось использовать в коммерческих целях.
В 1901 году химик - физик Вильгельм Оствальд разработал принцип контактного окисления аммиака и создал условия для получения максимального выхода оксидов азота. Агрегаты для получения азотной кислоты впервые начали эксплуатировать в первом десятилетии XX века.
Немецкий инженер Фридрих Уде вместе с Вильгельмом Оствальдом спроектировали и построили первую пилотную установку для получения азотной кислоты в 1905 году по технологии конверсии аммиака в воздухе в присутствии катализатора.
В связи с ростом потребности в азотной кислоте, установки постоянно совершенствовались несмотря на то, что способ получения мало подвергся изменениям.
Основным производственным методом получения азотной кислоты в настоящее время является контактное окисление аммиака кислородом воздуха на платино - родиево - палладиевом катализаторе в виде сеток.
Аммиак получают паровой конверсией метана по реакции:
CH3 + H2O = CO+ 3H2 (1)
С последующей паровой конверсией монооксида углерода на железохромовых катализаторах:
CO + H2O = CO2+ H2 (2)
Получение аммиака в результате взаимодействия Н2 и N2:
3H2 + N2 = 2NH3
Неконцентрированную азотную кислоту получают окислением аммиака с образованием нитрозного газа, который абсорбируют водой:
4NH3+ 5O2= 4NO + 6H2O (4)
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (5)
Получение азотной кислоты возможно в современных модернизированных установках под монодавлением, либо под двумя стадиями давления. Технология с двумя стадиями давления отличается от технологии единого давления, проведением процесса окисления аммиака при среднем давлении, а абсорбцией нитрозного газа под повышенном давлении.
В таблице 1 причислены виды современных установок производства азотной кислоты.
Таблица 1 - Виды современных установок производства азотной кислоты
Типы установок Контактное окисление Абсорбция
Установка среднего давления 4 - 6 бар 4 - 6 бар
Установка высокого давления 7 - 12 бар 7 - 12 бар
Установка среднего - высокого давления 4 - 6 бар 10 - 14 бар
В настоящее время, по всему миру производится около 60 миллионов тон в год азотной кислоты. Около ~ 80% полученной HNO3 используется в качестве сырья для производства азотосодержащих минеральных удобрений.
...
Производство неконцентрированной азотной кислоты имеет технологическую схему без рецикла, поэтому отходящие газы в полном объеме сбрасываются в атмосферу.
Очистка отходящих газов имеет большое значение, так как она обеспечивает экологическую безопасность производства в соответствии с современными требованиями.
Хвостовой газ состоит из вредных веществ, таких как оксиды азота, суммарную концентрацию которых обозначают - NOxи оксид азота (I) - N2O.
Оксиды азота способны оказывать отрицательное воздействие при объемной доле, превышающей 0,005%. Оксид азота (I) - является сильным парниковым и озоноразрушающим газом.
В связи с этим, поиск возможностей уменьшения выбросов оксидов азота, включая оксид азота (I) является актуальным и необходимым.
В последние годы, проблема, связанная с выбросом оксидов азота из экологической, носящее скорее эфемерный характер, переросла в экономическую, путем выплат за выбросы парниковых газов.
В середине 1990 - х годов, главенствующее место по выбросам парниковых газов принадлежало адипиновой кислоте, но с разработкой технологии очистки выхлопных газов, адипиновая кислота уступила это место азотной кислоте с общим выбросом оксидов азота приблизительно 400 тысяч тонн.
В выпускной квалификационной работе, рассмотрен и проанализирован действующий процесс очистки хвостового газа на производстве неконцентрированной азотной кислоты на базе агрегатов 1/3,5 и УКЛ - 7 - 76.
Процесс заключается в восстановлении оксидов азота, содержащихся в хвостовом газе после процесса абсорбции на алюмованадиевом катализаторе.
Рассмотрен производственный контроль: аналитический контроль, системы управления технологическим процессом и ПАЗ, контроль за выбросами вредных веществ в атмосферу, нормы технологического режима узла селективной каталитической очистки, сведенья об опасной токсичности веществ.
Одним из методов обеспечения безопасности в производстве неконцентрированной азотной кислоты является очистка выбросов с помощью селективной каталитической очистки. В качестве газа - восстановителя используется газообразный аммиак, что позволяет проводить процесс в одну стадию.
С помощью изменения АВК - 10 на железо - цеолитный катализатор возможно проводить процесс очистки в 2 ступени: очистку от NOxи N2O.
Данное решение позволит добиться высокой степени очистки: N2O до 99 % и NOxпочти до 0 ppm.
Преимуществом предложенного решения, является отсутствие риска, связанного с взаимодействием с продуктами производства или потери в производительности агрегата.
