Технология мембранного разделения газов

Современные установки по производству азота используют технологически совершенные мембраны пятого поколения, зарекомендовавшие себя как идеальное устройство, которое позволяет получать азот с чистотой от 90% до 99, 95%. Основной элемент установки – газоразделительная мембрана, представляющая полое волокно, на внешнюю поверхность которого нанесен специальный слой, обладающий селективными свойствами по отношению к различным компонентам газа. Подогретый, тщательно отфильтрованный воздух подается в мембранный модуль, состоящий из тысяч полых волокон, при этом кислород проходит сквозь стенку мембраны, а азот под давлением выходит из противоположного конца мембраны.

2.4 Производство аммиака

В основу производства аммиака положены принцип циркуляции, согласно которому процесс идет непрерывно, причем остатки исходных компонентов отделяются от конечного продукта и используются вновь. Процесс синтеза происходит без остановки.

2.4.1 Сырьё

В отличие от азота, который содержится в воздухе в больших количествах, водород в чистом виде в природе практически не присутствует, а выделять его из воды - довольно трудоемкий и энергозатратный процесс. Поэтом у в качестве сырья для производства аммиака в основном используются углеводороды, содержащиеся в природном газе. В настоящее время именно природный газ является одной из основ аммиачной промышленности.

2.4.2 Технология

Прежде чем попасть в колонну синтеза, газ проходит несколько стадий обработки. Начинается процесс с того что производится очистка исходного сырья от серы при помощи десульфуратора.

Далее идет так называемый процесс риформинга, который заключается в том, что в его ходе углеводороды сначала превращаются в метан, потом происходит довольно сложный процесс превращения метана в смесь водяного пара, угарного газа, углекислого газа и водорода. При этом также происходит очистка смеси от углекислого газа, после чего водород попадает в колонну синтеза под большим давлением вместе с азотом. Таким образом, прежде чем начать непосредственно производство аммиака, технология предполагает предварительную обработку сырья. Все процессы риформинга, как и непосредственно сам синтез конечного продукта, происходят при высоком давлении и большой температуре.

После прохождения цикла синтеза смесь попадает в холодильник, где от нее оделяется аммиак в жидком виде, а оставшиеся после реакции компоненты снова идут в производство.

2.5 Производство азотной кислоты

Процесс производства разбавленной азотной кислоты склады­вается из трех стадий:

· конверсии аммиака с целью получения оксида азота

4NH₃ + 5О₂ → 4NO + 6Н₂О;

· окисления оксида азота до диоксида азота

2NO + О₂ → 2NO₂;

· абсорбции оксидов азота водой

4NO₂ + О₂ + 2Н₂О → 4HNO₃;

Суммарная реакция образования азотной кислоты выражается:

NH₃ + 2О₂ → HNO₃ + Н₂О.

Принципиальная технологическая схема процесса приведена на рисунке [9]. Воздух забирают из атмосферы через трубу 25, очищают от пыли в фильтре 24, сжимают воздушным компрессором 23 и, разделив на два потока, подают в контактный аппарат и подогреватель аммиака. Жидкий аммиак (парожидкостная смесь) через ресивер 1 поступает в испаритель 2, где испаряется при 10–16 °С и давлении.

После испарителя газообразный аммиак очищают от масла и механических примесей в фильтре 3 и направляют в подогреватель аммиака 4, где он нагревается до 80–120 °С воздухом.

Очищенный воздух и аммиак поступают в смесительную камеру 22 контактного аппарата 20. Пройдя тонкую очистку в фильтре, встроенном в контактный аппарат, аммиачно-воздушная смесь поступает на двухступенчатый катализатор, состоящий из трех платиноидных сеток и слоя катализатора. Нитрозные газы при температуре 840–860 °С поступают в котел-утилизатор 19, расположенный под контактным аппаратом, где за счет их охлаждения получают пар давлением 40 МПа с температурой 440 °С. Котел питают химически очищенной водой в колонне 17. Вода проходит теплообменник 16, где нагревается нитрозными газами до 150 °С, экономайзер 18 и затем поступает в барабан котла-утилизатора 21.

Нитрозные газы после котла-утилизатора охлаждаются в экономайзере 18, отдают свою теплоту в подогревателе 15 и затем поступают в водяной холодильник 14 для дальнейшего охлаждения. При охлаждении нитрозных газов происходит конденсация паров воды с образованием 40–45%-ной азотной кислоты, которая подается в газовый промыватель 13. Сюда же поступают нитрозные газы.

В промывателе происходит одновременно с охлаждением промывка нитрозных газов от солей и дальнейшая конденсация азотной кислоты. Кислота из нижней части промывателя подается в абсорбционную колонну 10, а нитрозные газы сжимаются в компрессоре 12. После сжатия нитрозные газы охлаждают в холодильнике 16 до 155–165 °С. На тарелках абсорбционной колонны расположены змеевики для охлаждения кислоты. Сверху в колонну поступает паровой конденсат с температурой не выше 40 °С. Снизу колонны выводится 58–60%-ная азотная кислота; она поступает в продувочную колонну 9 для удаления растворенных в ней оксидов азота и далее направляется в хранилище.

Рисунок 9–Технологическая схема производства азотной кислоты АК-72

Заключение

Во время прохождения первой учебной практики можно сделать вывод о том, что на каждом из заводов производство несёт вред для здоровья человека. Асбестовая пыль, специфические запахи, углеродная пыль – всё это неблагоприятно отражается на организме. Поэтому для работников производства был сокращён пенсионный возраст. Трудовая пенсия по старости назначается женщинам по достижении возраста 45 лет, если они проработали 7 лет 6 месяцев на работах с вредными условиями труда.

Если говорить о дальнейших перспективах развития, то каждый завод стремится всё больше и больше усовершенствовать схему своего производства, закупая новейшее оборудование для облегчения процесса изготовления и т.д. Например, на АШК появилась установка «Квадроплекс», позволяющая производить протекторы одновременно из 4-х резиновых смесей. Всё производители устанавливают новые связи с различными поставщиками, тем самым, повышая свою значимость на рынке.

Создание экологически безопасного предприятия – одна из приоритетных целей любого предприятия. Уделяя внимание экологии, компании заботятся о будущем региона, в котором живут и работают ее сотрудники. Например, около 138 миллионов рублей было направлено в течение 2013 года ОАО «Алтай-Кокс» на реализацию различных природоохранных мероприятий, нацеленных на снижение влияния производства на окружающую среду.

Что касается второй части практики, то она имеет лишь ознакомительный характер, а именно знакомство с подробным описанием производства кокса, азотной кислоты и т.д. Суть получения данных продуктов крайне сложна для понимания и требует внимательного изучения.

Источники информации

1 ОАО ПО «Алтайский шинный комбинат» http://ashkom.ru;

2 ООО «Конти» http://aconti.ru;

3 ООО «Martika» http://www.martika-home.ru;

4 ООО «РТИ Барнаул» http://www.rti-barnaul.ru;

5 ООО «Барнаул РТИ» http://barnaul-rti.ru;

6 ОАО «БзАТИ» http://www.barnaul-ati.ru.

7 Беушева О.С. Методические указания по учебной практике для студентов направления 18.03.01 «Химическая технология»/ О.С. Беушева, Н.Л. Пантелеева; Алт.гос.техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2015.-39 с.

8 ОАО «Алтай-кокс» http://www.altai-koks.ru/production/coke

9 ОАО«Кучуксульфат» http://ru.kuchuk.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=19&Itemid=102

10 Производство сульфата натрия из рассолов озера Кучук / Под ред. Е.Е. Фролонского. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2001. – 444 с.

11 Технология связанного азота / В. И. Атрощенко, А. М. Алексеев, А. П. Засорин и др.; Под ред. акад. АН УССР В. И. Атрощенко. — К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985. — 327 с.