Файл: Курсовая работа предмет Химическая технология неорганических веществ.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.02.2024
Просмотров: 40
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
МАНГИСТАУСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИМЕНИ Н. БЕКБОСЫНОВА
Специальность: 07110100 «Химическая технология и производство (по видам)»
Квалификация: 4S071101102 «Техник -Технолог»
КУРСОВАЯ РАБОТА
Предмет: Химическая технология неорганических веществ__________________
Тема: Эффективность и обоснование выбора технологической схемы производства синтетического аммиака____________________________________
_______ Выполнил: Сагизбаев А.Н
(оценка) (Ф.И.О.)
Группа:___ХТП1/19_______
Проверил: Бекжанова А.У ⸏ ⸏ ⸏ ⸏
(Ф.И.О.)
г. Актау 20 г.
«УТВЕРЖДАЮ»
заместитель руководителя
по учебной работе
«» 20 г
ЗАДАНИЕ
ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Предмет Химическая технология неорганических веществ__________________
Курс 4
Группа ХТП 1/19
ГККП «Мангистауский энергетический колледж имени Н.Бекбосынова».
(наименование учебного заведения)
07110100 «Химическая технология и производство (по видам)»______________________________________________________________
(специальность)
Сагизбаев Алимжан Нуржанович
Ф.И.О.)
Тема и необходимые данные
Эффективность и обоснование выбора технологической схемы производства среднего давления синтетического аммиака
При выполнении курсовой работы, по теме, должны быть сданы:
1. Физико-химическая характеристика процесса: Методы производства
1.1 Физико-химическая характеристика сырья и готовой продукции
1.2 Физико-химические основы процесса (реакции получения)
2. Технологическая часть
2.1 Анализ существующих технологий производства синтетического аммиака
2.2 Обоснование выбора технологической схемы
2.3 Основное оборудование
2.4 Автоматизация производства
3 Расчетная часть
3.1 Материальный расчет (баланс)
3.2 Тепловой расчет
3.3 Конструктивный расчет
4 Охрана труда и окружающей среды
4.1 Требования безопасности к технологическому процессу производства синтетического аммиака
4.2 Об охране окружающей среды.
Заключение содержит обзор по курсовой работе, подведение итогов -значение, эффективность метода.
Использованная литература
2.Графическая часть
Лист 1 ____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Лист 2
Дата выдачи задания 202 ж. «___» __________
Срок окончания 202 ж. «___»__________
Руководитель курсовой работы
Рассмотрено на предметно – цикловой комиссии.
Протокол №___ «___»__________202 ж.
Председатель комиссии__________
Содержание
Введение……………..……………………………………………………………..5-6
1 Физико-технологическая часть
1.1 Физико-химические характеристики процесса……….……………………….7
1.2 Сырье для готовой продукции………………………………………………8-10
2 Технологическая часть
2.1 Основная технологическая часть…………………………..………………11-12
2.2Обзор различных технологических схем производства синтетического аммиака…..……………………………………………………13-20
2.3 Выбор схемы производства………………...………………………………21-22
3 Расчетная часть………………………………..………………………………22-27
3.1 Материальный рассчет……………………………………………………..24-26
3.2 Тепловой рассчет………………………………………………………………27
4.1 Охрана труда и окружающей среды……..………………………………...28-31
4.2 Вопросы безопасности при производстве синтетического аммиака………..32
Заключение…………………………………………….………………………...33-34
Список использованной литературы……………………...………………………35
Введение
Одна из наиболее высокотехнологичных отраслей промышленности Казахстана – химическая. Она является важной сферой экономики республики. Продукция отрасли применяется при изготовлении разных потребительских товаров. Всего в химической отрасли Казахстана работают около 800 предприятий, основной объем производства обеспечивают 12 крупнейших заводов.
Фундамент химической промышленности Республики Казахстан – богатые запасы фосфоритов в южной и западной части и различных видов солей на севере, развитая нефтегазовая промышленность и пр. На территории страны выявлено около 100 элементов таблицы Менделеева, а активно используются около 60 из них. Структурно химическую промышленность можно разделить агрохимию, нефтехимию и потребительскую химию.
Аммиачные удобрения — азотные удобрения, содержащие азот в аммиачной (аммонийной) форме. К ним относятся нитрат аммония NH4NO3, сульфат аммония (NH4)2SO4, хлорид аммония NH4Cl, карбонат аммония (NH4)2CO3 и гидрокарбонат аммония NH4HCO3 , аммиак жидкий, аммиачная вода, сульфид аммония (NH4)2S, а также азотно-фосфорные удобрения (аммофос и диаммофос), азотно-калийные удобрения и др. Все аммиачные удобрения хорошо растворимы в воде, и их азот быстро усваивается растениями.
Производство синтетического аммиака является важным процессом в химической промышленности. Это важнейший компонент в производстве удобрений и других химических продуктов. Процесс включает реакцию азота и водорода под высоким давлением и температурой с образованием аммиака. Производство синтетического аммиака было серьезной проблемой из-за сложности процесса. В этой статье мы обсудим физические и химические характеристики проекта, технологические аспекты производства синтетического аммиака, предполагаемые затраты и меры по охране окружающей среды, а также будущие направления исследований и разработок.
Производство синтетического аммиака было впервые разработано Фрицем Габером и Карлом Бошем в начале 20 века. Их процесс, известный как процесс Габера-Боша, произвел революцию в производстве аммиака, позволив производить аммиак в больших масштабах. Процесс включает реакцию азота и водорода в присутствии катализатора при высоком давлении и температуре. Производство синтетического аммиака сыграло значительную роль в развитии сельского хозяйства и химической промышленности.
Аммиак является важным соединением в химической промышленности из-за его универсальности и многочисленных применений. В основном он используется в качестве сырья для производства других химических веществ, включая удобрения, пластмассы, фармацевтические препараты и чистящие средства.
Производство удобрений Большая часть аммиака используется в производстве удобрений, особенно удобрений на основе азота. Азот является важным питательным веществом для роста растений, а наличие азота в почве определяет урожайность сельскохозяйственных культур. Азотные удобрения, такие как мочевина, сульфат аммония и нитрат аммония, имеют решающее значение для обеспечения достаточного количества азота для роста сельскохозяйственных культур, особенно в районах, где почвенный азот ограничен.
Производство пластмасс Аммиак используется в качестве сырья для производства различных пластмасс, включая нейлон, карбамидоформальдегидные смолы и меламиновые смолы. Нейлон - это синтетическое волокно, которое широко используется в одежде, коврах и других применениях. Карбамидоформальдегидные и меламиновые смолы используются в качестве клеев и покрытий в изделиях из дерева, слоистых материалах и покрытиях.
Фармацевтическое производство Аммиак используется в производстве различных фармацевтических препаратов
, включая антибиотики, противомалярийные препараты и гипотензивные препараты. Например, аммиак используется в качестве реагента при синтезе противомалярийного препарата хинолина.
Чистящие средства Аммиак также используется в качестве чистящего средства из-за его щелочных свойств. Он особенно эффективен при расщеплении жиров и масел, что делает его полезным при уборке кухонь и других областей пищевой промышленности. Кроме того, аммиак используется в производстве моющих средств, особенно тех, которые предназначены для интенсивной уборки.
В целом, важность аммиака в химической промышленности невозможно переоценить. Это универсальное и незаменимое соединение, которое используется в производстве многочисленных продуктов, на которые мы полагаемся в повседневной жизни.
Важность эффективности и обоснования проектирования технологической схемы производства
Эффективность и рациональность имеют решающее значение при разработке технологической схемы производства синтетического аммиака. Производственный процесс включает несколько стадий и требует значительного количества энергии и сырья.
1.1 Физико-химические характеристики процесса
Области использования аммиака Аммиак – ключевой продукт для получения многочисленных азотсодержащих веществ, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту. На основе аммиака в настоящее время производятся практически все соединения азота, используемые в качестве целевых продуктов и полупродуктов неорганической и органической технологии
Физические свойства азота и водорода играют решающую роль в производстве синтетического аммиака. Азот — это инертный газ, относительно нереакционноспособный, тогда как водород обладает высокой реакционной способностью. Химическая реакция между азотом и водородом требует высокой температуры и давления, что делает процесс энергоемким. Термодинамика процесса синтеза аммиака играет решающую роль в эффективности производства синтетического аммиака.
Азот и водород являются газами при стандартной температуре и давлении. Азот представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса, который составляет около 78% атмосферы Земли. Водород также представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса и является самым распространенным элементом во Вселенной. Физические свойства азота и водорода важно учитывать при производстве синтетического аммиака.
1.2 Сырье для готовой продукции
Сырьем в производстве аммиака является азотоводородная смесь (АВС) стехиометрического состава N2 : H2 = 1 : 3. Так как ресурсы атмосферного азота практически неисчерпаемы, сырьевая база аммиачного производства определяется вторым компонентом смеси – водородом, который может быть получен разделением обратного коксового газа, газификацией твердого топлива, конверсией природного газа. Структура сырьевой базы производства аммиака менялась, и сейчас свыше 90% аммиака вырабатывается на основе природного газа. Азотоводородная смесь независимо от метода ее получения содержит примеси веществ, некоторые из которых являются каталитическими ядами, вызывающими как обратимое (кислород, оксиды углерода, пары воды), так и необратимое (различные соединения серы и фосфора) отравление катализатора. С целью удаления этих веществ АВС подвергается предварительной очистке, методы и глубина которой зависят от их природы и содержания, то есть от способа производства АВС. Обычно АВС, получаемая конверсией природного газа, содержит оксид углерода (IV), метан, аргон, следы кислорода и до 0,4% об. оксида углерода (II). Для очистки АВС в промышленности используются методы абсорбции жидкими поглотителями (мокрый метод) и адсорбции твердыми поглотителями (сухой метод). При этом процесс очистки может производиться на различных стадиях производства: – исходного газа перед подачей его на конверсию; – конвертированного газа для удаления из него оксида углерода (IV); – азотоводородной смеси непосредственно перед синтезом аммиака (тонкая очистка АВС). Первые два процесса рассматриваются при описании соответствующих производств. 12 Тонкая очистка АВС достигается хемосорбцией примесей жидкими реагентами и окончательно каталитическим гидрированием их или промыванием АВС жидким азотом. Для удаления оксида углерода (IV) и сероводорода АВС промывают в башнях с насадкой щелочными реагентами, образующими с ними нестойкие термические соли: водным раствором этаноламина или горячим, активированным добавкой диэтаноламина, раствором карбоната калия.
При этом протекают соответственно реакции:
H2S + CH2OH–CH2NH2 [CH2OH–CH2NH3] +HS– – H,
CO2 + K2CO3 + H2O 2KHCO3 – H.
Оксид углерода (II) удаляют из АВС промывкой ее медно-аммиачным раствором ацетата меди
CO + NH3 + [Cu(NH3)2] + Ац– [Cu(NH3)3CO]+Ац– – Н, где Ац = СН3СОО–
Применяемые для хемосорбции абсорберы образуют с поглощаемыми из АВС нестойкие соединения. Поэтому при нагревании их растворов и снижении давления происходит десорбция растворенных примесей, что позволяет легко регенерировать абсорбент, возвратить его в процесс и обеспечить цикличность операции абсорбции.Более эффективным методом очистки АВС от оксида углерода (II) является применяемая в современных установках промывка АВС жидким азотом при –1900С, в процессе которой из нее удаляются, помимо оксида углерода (II), метан и аргон. Окончательная очистка АВС достигается каталитическим гидрированием примесей, получившим название метанирования, или предкатализа. Этот процесс проводится в специальных установках метнирования при температуре 250–3000С и давлении около 30 МПа на никель–алюминиевом катализаторе (Ni + Al2O3). При этом протекают экзотермические реакции восстановления кислородсодержащих примесей до метана, который не является ядом для железного катализатора, а вода конденсируется при охлаждении очищенного газа и удаляется из него:
CO + 3H2 CH4 +H2O – H,
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O – H,
O2 + 2H2 2H2O – H.
Если в предкатализе используется железный катализатор, то в процессе гидрирования также образуется некоторое количество аммиака, в этом случае предкатализ называется продуцирующим. Очищенная АВС, поступающая на синтез, содержит до 0,0025 об.долей аргона, 0,0075 об.долей метана и не более 0,00004 об.долей оксида углерода (II), являющегося наиболее сильным каталитическим ядом.
Азот и водород являются двумя основными сырьевыми материалами, используемыми в производстве аммиака. Азот — бесцветный газ без запаха, который составляет около 78% атмосферы Земли. Он нетоксичен и негорюч, его температура кипения составляет -196°C.
Водород представляет собой бесцветный газ без запаха, легко воспламеняющийся и взрывоопасный на воздухе. Он имеет температуру кипения -253°C и является самым распространенным элементом во Вселенной.
И азот, и водород получают из природного газа в процессе, известном как паровая конверсия метана. Природный газ сначала преобразуется в синтетический газ, представляющий собой смесь монооксида углерода, водорода и диоксида углерода. Затем синтетический газ разделяется на составляющие его газы, при этом азот получается в результате разделения воздуха, а водород получается в результате паровой конверсии метана.
