Файл: Однак, в цих дослідах карбамід одержати взагалі не вдалося.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.05.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2 (з вузла компресії СО2), з домішкою NH3 або також СО2 і CO(NH2)2 (після охолодження сальників аміачних та інших насосів);
2) конденсат сокової пари з вузла вакуум-концентрування розчинів карбаміду;
3) повітря системи гранулювання та охолодження гранул карбаміду;
4) інертні по відношенню до процесу синтезу карбаміду гази.
До числа джерел періодичних викидів відносяться:
1) вода після промивці апаратури;
2) вода після змиву підлог;
3) скидання від запобіжних клапанів;
4) скиди пускового і аварійного періодів.
З вище перерахованих джерел забруднення навколишнього середовищає: пилкарбаміду уносимий з повітрям охолодження гранул і конденсат сокового пара з вузла вакуум-концентрування розчину карбаміду. Для зменшення викидів забруднюючих середовищ передбачені такі удосконалення технологічної схеми як:
1) промивка повітря з грануляційної вежі розчином карбаміду;
2) термічна обробка стічних вод у вузлі гідролізу;
3) утилізація непрореаговуючого NH3 з отриманням солей амонію або товарної аміачної води.
Повітря, що відводиться з грануляційної вежі, містить пил карбаміду з розміром частинок 200-400 мкм. Джерелом забруднення повітря служать не тільки розтріскуються при охолодженні гранули і дрібні гранули (супутників фракція, що утворюється в процесі гранулювання при диспергируютвані плаву), але і аерозоль, що виникає внаслідок сильного пересичення пари карбаміду, що потрапляють з поверхні крапель розплаву в повітряний потік. Вміст пилу карбаміду в повітрі на виході з башти складає 500 - 1000 мг/м3. Зрозуміло, чим вище швидкість повітря, тим вища концентрація пилу в повітрі.
У баштах, де максимальний допустимий перепад тиску становить усього лише кілька десятків Па, для очищення повітря часто використовують відбійні пристрої з перегородкою і системою водяної завіси. Відпрацьоване повітря спочатку вдаряється об відбійну перегородку, змінює свій напрямок вниз, до поверхні водозбірника, і, перш ніж потрапити в атмосферу, проходить через водяну завісу.
Метод простий і ефективний для порівняно великих частинок, які легко відокремлюються в результаті гравітаційного осадження і для яких досить досить незначного перепаду тиску. Однак для дрібного пилу ефективність цього процесу низька. У викидається повітрі все ще залишається 200 - 500 мг/м
3 пилу карбаміду.
Основна частина стічних вод виробництва карбаміду утворюється у вузлі конденсації сокових парів, що виділяються при зневодненні розчину карбаміду. Відповідно до стехіометричним рівнянням синтезу, кількість води, яку слід вивести з процесу, теоретично не може бути менше 0,3 т/т карбаміду. У зв'язку з застосуванням парових ежекторів для створення вакууму в системах зневоднення ця кількість сягає м3/т. Гранично допустима концентрація (ГДК) карбаміду у воді водойм складає 0,01 кг/м3; для аміаку і амонійних солей ГДК (у перерахунку на азот) 0,002 кг/м3. При скидання стічних вод у системи біологічної очистки допустимий вміст амонійного азоту майже не збільшується, хоча, за деякими даними, біологічне очищення може успішно функціонувати при утриманні NH3 у стоках до 0,05 і навіть 0,1 кг/м3; вміст карбаміду може бути доведене до 0,1-0,3 кг/м3. Очевидно, що навіть розбавлення стоків виробництва карбаміду в загальнозаводських колекторі далеко не завжди дозволяє задовольнити вимоги охорони навколишнього середовища. Тому інтенсивно розроблялися методи очищення стічних вод від аміаку і карбаміду.
Широко поширена у промисловості система очищення стічних вод включає гідроліз карбаміду і двоступеневу абсорбцію-десорбцію. Велику роль при остаточному очищенню стічних вод грає біологічні методи.
Промисловий синтез карбаміду характеризується порівняно великим споживанням охолоджуючої води. Питома (у розрахунку на 1 т продукту) витрата свіжої води з джерела водопостачання підприємства для поповнення водо обігового системи складає 1-3 м3/т. У той же час при отриманні карбаміду в промислову каналізацію зливають близько 1 м3/т стічних вод з домішкою цільового продукту і аміаку. Очевидно, при раціональному використанні стічних вод споживання свіжої води можна скоротити. Найбільш простий метод повної ліквідації стічних вод - створення в цеху карбаміду внутрішнього водообігового циклу, що включає градирню. Воду цього циклу доцільно використовувати в якості охолоджуючого агента в теплообмінниках агрегату синтезу карбаміду.
При цьому покриваються витрати теплоти на випаровування води в градирні та майже на 50% скорочується витрата охолоджуючої води із зовнішнього оборотного циклу.
В даному курсовому проекті цеху виробництва карбаміду відходів і викидів в атмосферу нема.
6 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА З ЕЛЕМЕНТАМИ НОВОЇ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ ТА АПАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕННЯ
Газоподібний діоксид вуглецю, попередньо осушений і очищений від механічних домішок, від сірководню та органічних сірковмісних сполук, стискається в 4-х ступінчастому компресорі до 20 МПа і за 95-100°С направляється в змішувач 6. Сюди ж під тиском 20 МПа плунжерним насосом 3 подається рідкий аміак, а плунжерним нассосом 7 - розчин вуглеамонійних солей у вигляді якого повертаються в цикл NH3 і CO2. У результаті перемішування компонентів в змішувачі при 175°С починається утворення карбамат амонію. Потім реакційна суміш надходить у колону синтезу 5, в якій при 185°С і 20 МПа завершується освіту карбамат амонію та його розкладання до карбаміду.
Колона синтезу карбаміду є порожній циліндричний апарат зі сферичним днищем, виготовлений з вуглецевої сталі; сопрекасающіеся з плавом внутрішні поверхні захищені листовими хромонікельмолібденовой сталлю Х17Н16М3Т або титаном. Багатошаровий корпус високого тиску виготовляється з листової вуглецевої сталі. Використання титану в якості каорозійонно-стійкого матеріалу дозволяє підвищити температуру синтезу до 200С. Для контролю за станом футіровкі в корпусі колони є отвори, з'єднані із загальним колектором. Реакційна маса надходить у колону через нижній штуцер і поступово рухається до вихідного штуцера в плоскій кришці.
Отриманий в колоні синтезу плав карбаміду, що містить 30-31% карбаміду, 21-22% карбамат амонію, 33-34% надлишкового аміаку і 16-17% води, направляється на двоступеневу дистиляцію. Агрегат дистиляції кожному ступені складається з трьох апаратів: ректифікаційної колони, підігрівача і сепаратора.
Плав карбаміду, що виходить з колони 5, дроселюється від 20 до 1,8 - 2,0 МПа і надходить у верхню частину ректифікаційної колони 9 агрегату дистиляції першого ступеня. Тут при 120 - 125°С відбувається виділення в газову фазу надлишкового аміаку. Потім плав для розкладання карбамат амонію нагрівається до 158 - 162°С в теплообміннику 10, і утворилася парорідинная суміш поділяється в сепараторі 11, а газова фаза повертається в нижню частину ректифікаційної колони 9, а рідка фаза дроселюється до тиску 0,25 - 0,4 МПа і спрямовується на дистиляцію другого ступеня.
Газова фаза з ректифікаційної колони 9, містить 75 - 76% NH3, 21 - 22% CO2 і близько 3% води, направляється в нижню частину промивної колони 8, де за допомогою парового підігрівача підтримують температуру 92 – 96°С; сюди ж подається розчин вуглеамонійних солей з другої сходинки дистиляції. Тут поглинається основна кількість СО2 і конденсується водяна пара з утворенням розчину, що містить 38 - 45% NH3, 30 - 37% СО2 і 22 - 27% води, цей розчин стискається плунжерним насосом 7 до 20 МПа і повертається в змішувач 6. Газоподібний аміак при 45 - 50°С остаточно відділяється від СО2 у верхній насадок частини колони 8, зрошуваний концентрованим водним аміаком і прямує в конденсатор 4, де він стискається і через танк 2 повертається в цикл. Не сконденсировавшиеся гази відмиваються від залишку аміаку в системі абсорбції, дроселюється до атмосферного тиску і скидаються в атмосферу.
Розчин, що надходить на дистиляцію другого ступеня, містить 55 - 61% карбаміду, 4 - 5% карбамат амонію, 6 - 7% надлишкового аміаку і 28 - 35% води. Дистиляція в другому ступені протікає так само як і в першій, тобто спочатку розчин проходить через ректифікаційної колона 12, охолоджувач до 110°С за рахунок випаровування аміаку і розкладання карбамат амонію, потім у підігрівач 13 нагрівається до 140 - 142°С і надходить у сепаратор 14, де відбувається розкладання газоподібної і рідкої фаз. У другому рівні дистиляції завершується розкладання карбамат амонію та отгонка аміаку і двоокису вуглецю. Що залишається розчин, який містить 70 - 72% карбаміду, з сепаратора 14 дроселюється і надходить у вакуум-випарник 15, в якому при залишковому при залишковому тиску 40 кПа відбувається його концентрування до 74 - 76% і охолодження до 90С за рахунок самовіпарювання. Далі цей розчин через збірник 16 і масловіддільник 17 направляється на переробку в готовий продукт.
Газова фаза з ректифікаційної колони 12, що містить 55 - 56% аміаку, 24 - 25% двоокису вуглецю і 20 - 21% води, прямує в конденсатор 21. Утворився тут при 40°С слабкий розчин вуглеамонійних солей через резервуар 22 насосом 23 подається в промивну колону 8. Газова фаза з конденсатора 21 і інші гази, що відходять, містять NH3 та СО2, направляються в абсорбер 24, в якому вони поглинаються розчином вуглеамонійних солей, циркулюючим через холодильник 27.
Інертні гази з абсорбера викидаються в атмосферу.
Утворився в абсорбері 24 розчин вуглеамонійних солей підігрівається в теплообміннику 28 до 90 - 95°С і подається в десорбер 26; тут при 0,3 - 0,4 МПа і 135 - 145°С за допомогою гострої пари відбувається повне його розкладання на NH3, CO2 і H2O. Газоподібні аміак і двоокис вуглецю разом з водяними парами направляються в конденсатор другого ступеня 21, а вода що залашилася віддаляється в каналізацію.
2) конденсат сокової пари з вузла вакуум-концентрування розчинів карбаміду;
3) повітря системи гранулювання та охолодження гранул карбаміду;
4) інертні по відношенню до процесу синтезу карбаміду гази.
До числа джерел періодичних викидів відносяться:
1) вода після промивці апаратури;
2) вода після змиву підлог;
3) скидання від запобіжних клапанів;
4) скиди пускового і аварійного періодів.
З вище перерахованих джерел забруднення навколишнього середовищає: пилкарбаміду уносимий з повітрям охолодження гранул і конденсат сокового пара з вузла вакуум-концентрування розчину карбаміду. Для зменшення викидів забруднюючих середовищ передбачені такі удосконалення технологічної схеми як:
1) промивка повітря з грануляційної вежі розчином карбаміду;
2) термічна обробка стічних вод у вузлі гідролізу;
3) утилізація непрореаговуючого NH3 з отриманням солей амонію або товарної аміачної води.
Повітря, що відводиться з грануляційної вежі, містить пил карбаміду з розміром частинок 200-400 мкм. Джерелом забруднення повітря служать не тільки розтріскуються при охолодженні гранули і дрібні гранули (супутників фракція, що утворюється в процесі гранулювання при диспергируютвані плаву), але і аерозоль, що виникає внаслідок сильного пересичення пари карбаміду, що потрапляють з поверхні крапель розплаву в повітряний потік. Вміст пилу карбаміду в повітрі на виході з башти складає 500 - 1000 мг/м3. Зрозуміло, чим вище швидкість повітря, тим вища концентрація пилу в повітрі.
У баштах, де максимальний допустимий перепад тиску становить усього лише кілька десятків Па, для очищення повітря часто використовують відбійні пристрої з перегородкою і системою водяної завіси. Відпрацьоване повітря спочатку вдаряється об відбійну перегородку, змінює свій напрямок вниз, до поверхні водозбірника, і, перш ніж потрапити в атмосферу, проходить через водяну завісу.
Метод простий і ефективний для порівняно великих частинок, які легко відокремлюються в результаті гравітаційного осадження і для яких досить досить незначного перепаду тиску. Однак для дрібного пилу ефективність цього процесу низька. У викидається повітрі все ще залишається 200 - 500 мг/м
3 пилу карбаміду.
Основна частина стічних вод виробництва карбаміду утворюється у вузлі конденсації сокових парів, що виділяються при зневодненні розчину карбаміду. Відповідно до стехіометричним рівнянням синтезу, кількість води, яку слід вивести з процесу, теоретично не може бути менше 0,3 т/т карбаміду. У зв'язку з застосуванням парових ежекторів для створення вакууму в системах зневоднення ця кількість сягає м3/т. Гранично допустима концентрація (ГДК) карбаміду у воді водойм складає 0,01 кг/м3; для аміаку і амонійних солей ГДК (у перерахунку на азот) 0,002 кг/м3. При скидання стічних вод у системи біологічної очистки допустимий вміст амонійного азоту майже не збільшується, хоча, за деякими даними, біологічне очищення може успішно функціонувати при утриманні NH3 у стоках до 0,05 і навіть 0,1 кг/м3; вміст карбаміду може бути доведене до 0,1-0,3 кг/м3. Очевидно, що навіть розбавлення стоків виробництва карбаміду в загальнозаводських колекторі далеко не завжди дозволяє задовольнити вимоги охорони навколишнього середовища. Тому інтенсивно розроблялися методи очищення стічних вод від аміаку і карбаміду.
Широко поширена у промисловості система очищення стічних вод включає гідроліз карбаміду і двоступеневу абсорбцію-десорбцію. Велику роль при остаточному очищенню стічних вод грає біологічні методи.
Промисловий синтез карбаміду характеризується порівняно великим споживанням охолоджуючої води. Питома (у розрахунку на 1 т продукту) витрата свіжої води з джерела водопостачання підприємства для поповнення водо обігового системи складає 1-3 м3/т. У той же час при отриманні карбаміду в промислову каналізацію зливають близько 1 м3/т стічних вод з домішкою цільового продукту і аміаку. Очевидно, при раціональному використанні стічних вод споживання свіжої води можна скоротити. Найбільш простий метод повної ліквідації стічних вод - створення в цеху карбаміду внутрішнього водообігового циклу, що включає градирню. Воду цього циклу доцільно використовувати в якості охолоджуючого агента в теплообмінниках агрегату синтезу карбаміду.
При цьому покриваються витрати теплоти на випаровування води в градирні та майже на 50% скорочується витрата охолоджуючої води із зовнішнього оборотного циклу.
В даному курсовому проекті цеху виробництва карбаміду відходів і викидів в атмосферу нема.
6 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА З ЕЛЕМЕНТАМИ НОВОЇ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ ТА АПАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕННЯ
Газоподібний діоксид вуглецю, попередньо осушений і очищений від механічних домішок, від сірководню та органічних сірковмісних сполук, стискається в 4-х ступінчастому компресорі до 20 МПа і за 95-100°С направляється в змішувач 6. Сюди ж під тиском 20 МПа плунжерним насосом 3 подається рідкий аміак, а плунжерним нассосом 7 - розчин вуглеамонійних солей у вигляді якого повертаються в цикл NH3 і CO2. У результаті перемішування компонентів в змішувачі при 175°С починається утворення карбамат амонію. Потім реакційна суміш надходить у колону синтезу 5, в якій при 185°С і 20 МПа завершується освіту карбамат амонію та його розкладання до карбаміду.
Колона синтезу карбаміду є порожній циліндричний апарат зі сферичним днищем, виготовлений з вуглецевої сталі; сопрекасающіеся з плавом внутрішні поверхні захищені листовими хромонікельмолібденовой сталлю Х17Н16М3Т або титаном. Багатошаровий корпус високого тиску виготовляється з листової вуглецевої сталі. Використання титану в якості каорозійонно-стійкого матеріалу дозволяє підвищити температуру синтезу до 200С. Для контролю за станом футіровкі в корпусі колони є отвори, з'єднані із загальним колектором. Реакційна маса надходить у колону через нижній штуцер і поступово рухається до вихідного штуцера в плоскій кришці.
Отриманий в колоні синтезу плав карбаміду, що містить 30-31% карбаміду, 21-22% карбамат амонію, 33-34% надлишкового аміаку і 16-17% води, направляється на двоступеневу дистиляцію. Агрегат дистиляції кожному ступені складається з трьох апаратів: ректифікаційної колони, підігрівача і сепаратора.
Плав карбаміду, що виходить з колони 5, дроселюється від 20 до 1,8 - 2,0 МПа і надходить у верхню частину ректифікаційної колони 9 агрегату дистиляції першого ступеня. Тут при 120 - 125°С відбувається виділення в газову фазу надлишкового аміаку. Потім плав для розкладання карбамат амонію нагрівається до 158 - 162°С в теплообміннику 10, і утворилася парорідинная суміш поділяється в сепараторі 11, а газова фаза повертається в нижню частину ректифікаційної колони 9, а рідка фаза дроселюється до тиску 0,25 - 0,4 МПа і спрямовується на дистиляцію другого ступеня.
Газова фаза з ректифікаційної колони 9, містить 75 - 76% NH3, 21 - 22% CO2 і близько 3% води, направляється в нижню частину промивної колони 8, де за допомогою парового підігрівача підтримують температуру 92 – 96°С; сюди ж подається розчин вуглеамонійних солей з другої сходинки дистиляції. Тут поглинається основна кількість СО2 і конденсується водяна пара з утворенням розчину, що містить 38 - 45% NH3, 30 - 37% СО2 і 22 - 27% води, цей розчин стискається плунжерним насосом 7 до 20 МПа і повертається в змішувач 6. Газоподібний аміак при 45 - 50°С остаточно відділяється від СО2 у верхній насадок частини колони 8, зрошуваний концентрованим водним аміаком і прямує в конденсатор 4, де він стискається і через танк 2 повертається в цикл. Не сконденсировавшиеся гази відмиваються від залишку аміаку в системі абсорбції, дроселюється до атмосферного тиску і скидаються в атмосферу.
Розчин, що надходить на дистиляцію другого ступеня, містить 55 - 61% карбаміду, 4 - 5% карбамат амонію, 6 - 7% надлишкового аміаку і 28 - 35% води. Дистиляція в другому ступені протікає так само як і в першій, тобто спочатку розчин проходить через ректифікаційної колона 12, охолоджувач до 110°С за рахунок випаровування аміаку і розкладання карбамат амонію, потім у підігрівач 13 нагрівається до 140 - 142°С і надходить у сепаратор 14, де відбувається розкладання газоподібної і рідкої фаз. У другому рівні дистиляції завершується розкладання карбамат амонію та отгонка аміаку і двоокису вуглецю. Що залишається розчин, який містить 70 - 72% карбаміду, з сепаратора 14 дроселюється і надходить у вакуум-випарник 15, в якому при залишковому при залишковому тиску 40 кПа відбувається його концентрування до 74 - 76% і охолодження до 90С за рахунок самовіпарювання. Далі цей розчин через збірник 16 і масловіддільник 17 направляється на переробку в готовий продукт.
Газова фаза з ректифікаційної колони 12, що містить 55 - 56% аміаку, 24 - 25% двоокису вуглецю і 20 - 21% води, прямує в конденсатор 21. Утворився тут при 40°С слабкий розчин вуглеамонійних солей через резервуар 22 насосом 23 подається в промивну колону 8. Газова фаза з конденсатора 21 і інші гази, що відходять, містять NH3 та СО2, направляються в абсорбер 24, в якому вони поглинаються розчином вуглеамонійних солей, циркулюючим через холодильник 27.
Інертні гази з абсорбера викидаються в атмосферу.
Утворився в абсорбері 24 розчин вуглеамонійних солей підігрівається в теплообміннику 28 до 90 - 95°С і подається в десорбер 26; тут при 0,3 - 0,4 МПа і 135 - 145°С за допомогою гострої пари відбувається повне його розкладання на NH3, CO2 і H2O. Газоподібні аміак і двоокис вуглецю разом з водяними парами направляються в конденсатор другого ступеня 21, а вода що залашилася віддаляється в каналізацію.
