Примеры выполнения и описания технологических схем

3.1 Технологическая схема абсорбционно-холодильной установки

(чертёж КП-02068108-ПАХТ-170500-4.33-97-00.000 Т3)

Абсорбционно-холодильная установка используется в производстве аммиака для трёх целей: выделения продукционного аммиака из синтез-газа, танковых и продувочных газов цикла синтеза и его охлаждения до минус 33,4 °C (с этой температурой аммиак может подаваться в изотермическое хранилище); межступенчатого охлаждения (на одной из ступеней) компрессора синтез-газа; охлаждения конвертированного газа.

Принципиальная технологическая схема абсорбционно-холодильной установки включает в себя следующие аппараты. В генераторе-ректификаторе ГР аммиак выделяется из раствора за счёт охлаждения конвертированного газа и водяного пара. Генератор-ректификатор представляет собой вертикальный кожухотрубчатый аппарат плёночного типа с теплообменными трубками диаметром 38 мм. Аппарат состоит из трёх основных частей: теплообменной, ректификационной и кубовой. Крепкий водоаммиачный раствор подают в ректификационную часть аппарата в кольцевую перфорированную трубу. Раствор равномерно орошает слой металлических колец Рашига. Через отверстия в колосниковой решётке водоаммиачный раствор попадает в теплообменную часть аппарата, стекая по внутренней поверхности теплообменных труб. В межтрубное пространство теплообменника подают теплоноситель - конвертированный газ с содержанием оксида углерода до 0,5 %, имевший после конвертора оксида углерода второй ступени температуру 240-275 °C и прошедший предварительно охладитель-испаритель, кипятильники регенератора раствора моноэтаноламина и сепаратор. Охлаждённый конвертированный газ направляют для дальнейшего охлаждения в воздушные холодильники, после чего он поступает на абсорбцию диоксида углерода (вышеназванные аппараты без обозначения на схеме не указаны). В трубчатом теплообменнике генератора-ректификатора за счёт теплоты конвертированного газа из водоаммиачного раствора испаряется большая часть аммиака, которая поднимается вверх, проходит слой колец Рашига и поступает на колпачковые тарелки, которые орошаются флегмой. Здесь в верхней части генератора-ректификатора происходит окончательная ректификация аммиака, который в виде паров покидает аппарат через штуцер в крышке и поступает в дефлегматор Д. В дефлегматоре пары аммиака охлаждаются и окончательно очищаются от водяных паров. Из дефлегматора аммиачные пары поступают в конденсатор воздушного охлаждения КВ, где происходит их конденсация при давлении 1,6 МПа. Конденсатор воздушного охлаждения представляет собой аппарат, выполненный в виде горизонтальных секций, расположенных зигзагообразно. Секции аппарата собраны из оребренных труб диаметром 25 мм и толщиной стенки 2 мм.. Секции аппарата обдуваются потоком воздуха, нагнетаемого вентиляторами В, установленными совместно с приводами под секциями. Воздух от вентиляторов проходит через диффузоры, попадает на ребристую поверхность труб и охлаждает протекающий по ним аммиак до минус 34 °C. Жидкий аммиак из конденсатора поступает в ресивер Р1, откуда подаётся в переохладитель ПО, представляющий собой теплообменник типа “труба в трубе”, где в межтрубном пространстве охлаждаются пары аммиака, поступающие из испарителя И. Из трубного пространства переохладителя жидкий аммиак поступает в испаритель И, в котором его давление снижается в дроссельном устройстве до 0,2 МПа (испаритель, а также сборник жидкого аммиака С1 устанавливают в цехе синтеза аммиака). За счёт испарения жидкого аммиака на теплообменной поверхности происходит охлаждение циркуляционного синтез-газа, поступающего в испаритель из конденсационной колонны цеха синтеза аммиака (на схеме не показана), до минус 10 °C и выделение из него продукционного аммиака. Жидкий аммиак из испарителя поступает в сборник жидкого аммиака С1, куда также поступает жидкий аммиак из конденсационной колонны цеха синтеза аммиака. Пары аммиака из испарителя поступают в межтрубное пространство переохладителя и далее – в нижнюю часть абсорбера А. В верхнюю часть абсорбера поступает охлаждённый в теплообменнике Т до 21 ^оС слабый водоаммиачный раствор, подаваемый насосом Н1. Абсорбер представляет собой аппарат колонного типа с насадкой из беспорядочного засыпанных колец Рашига 50х50х5 мм. Подаваемый в верхнюю часть аппарата слабый водоаммиачный раствор равномерно орошает насадку, стекая в плёночном режиме по кольцам Рашига, и поглощает пары аммиака из смеси, поступающей в нижнюю часть абсорбера и поднимающейся через слой насадки вверх. Из нижней части абсорбера крепкий водоаммиачный раствор собирают в ресивер Р2, откуда он насосом Н2 через трубчатку теплообменника Т и дефлегматора Д поступает на орошение в генератор-ректификатор ГР. Отходящая воздушная смесь с оставшимися в ней парами аммиака из абсорбера, а также воздушные смеси с парами аммиака из сборника жидкого аммиака С1, ресиверов Р1 и Р2, конденсатора воздушного охлаждения КВ, поступают в воздухоохладитель ВО, где вследствие охлаждения пары аммиака и воды конденсируются и водоаммиачный раствор направляется в ресивер Р2, а охлаждённая воздушная смесь с оставшимися парами аммиака направляется в отделитель аммиака О, в котором происходит окончательное отделение паров аммиака от воздуха.

3.2 Установка производства аммиака конверсией углеводородных газов

(чертёж КП-02068108-ПАХТ-170500-3.55-97-00.000 Т3)

Сущность конверсионного метода получения необходимой для синтеза аммиака азотоводородной смеси заключается в разложении при высокой температуре природного газа (чаще метана) на водород и углекислый газ с помощью окислителей – водяного пара и кислорода. Для осуществления процесса первичной конверсии, смесь водорода и предварительно нагретого в подогревателе П метана очищается от серосодержащих соединений в реакторе гидрирования органической серы Р и адсорбере АД, смешивается с водяным паром в соотношении 3:1 и после подогрева в теплообменнике Т1 поступает в трубчатую печь ТП первичной конверсии, в которой при температуре 800-850 °С, создаваемой путём непрерывной подачи в топку печи природного газа и сжатого атмосферного воздуха, метан разлагается в присутствии никелевого катализатора на водород и оксид углерода. Содержание метана после первой ступени конверсии составляет 9-10 %.

После трубчатой печи образовавшаяся азотоводородная смесь с примесью оксида углерода и остаточного метана проходит в шахтный конвертор метана КМ, в котором кислородом воздуха, поступающим в аппарат, осуществляется конверсия остаточного метана при температуре 800-1000 °С. Далее азотоводородная смесь с примесью оксида углерода поступает в котёл-утилизатор КУ1, где за счёт высокой температуры смеси осуществляется нагрев и испарение поступающей в котёл питательной воды с образованием пара высоких параметров.

Охлаждённая в результате прохождения котла-утилизатора газовая смесь направляется на двухступенчатую конверсию оксида углерода: сначала конверсия происходит в конверторе К1 на среднетемпературном железохромовом катализаторе при температуре 430-470 °С, а затем в конвертор К2 с низкотемпературным (около 200-260 °С) цинкохромомедным катализатором. Понижение температуры газовой смеси после первой ступени конверсии оксида углерода производится в котле-утилизаторе КУ2, в котором как и в первом котле-утилизаторе получают пар высоких параметров путём нагрева и испарения высокотемпературной азотоводородной смесью питательной воды, поступающей в котёл.

Удаление образовавшегося в азотоводородной смеси в результате двухступенчатой конверсии оксида углерода углекислого газа осуществляется в насадочном абсорбере А, перед которым установлен холодильник Х1, предназначенный для охлаждения азотоводородной смеси с примесями углекислого газа, поступающей из конвертора оксида углерода К1 в абсорбер А. Охлаждённая этиленгликолем в холодильнике Х1 азотоводородная смесь, проходя насадочный абсорбер, очищается от углекислого газа в результате поглощения последнего водой и в виде смеси чистой газовой фазы и капель воды направляется в сепаратор С1 на разделение на жидкую (отработанная вода) и газообразную (чистая азотоводородная смесь) фазы.

Поступающая с нижней части абсорбера А через дроссель ДР, снижающий давление в сети до атмосферного, насыщенная углекислым газом вода проходит через теплообменник Т2, обогреваемый водяным паром, в десорбер Д для первичной очистки и далее в десорбционную колонну ДК, в которой производятся окончательная очистка воды от углекислого газа. Из десорбционной колонны ДК дегазированная вода насосом Н, через холодильник Х2 предназначенный для её охлаждения до рабочей температуры, подаётся на орошение насадочного абсорбера А.

Для сжатия очищенной азотоводородной смеси, поступающей из сепаратора С1, смешения азотоводородной и циркуляционной смесей, а также циркуляции газовой смеси с невысоким содержанием аммиака в цепи аппаратов синтеза, предусмотрен турбокомпрессор ТК с приводом от паровой конденсационной турбины ПТ. Свежая азотоводородная смесь смешивается с циркуляционной смесью, представляющей собой не прореагировавшие в полочной колонне синтеза ПК газы, и поступает в систему конденсации, состоящую из холодильника Х3, охлаждаемого этиленгликолем, и сепаратора С2, предназначенного для разделения азотоводородной смеси и циркуляционных газов на жидкую (аммиак) и газообразную фазы. Газообразная фаза, включающая пары низкоконцентрированного аммиака и смесь циркуляционных газов и азотоводородной смеси, подогревается в теплообменниках Т3 и Т4 и направляется в полочную колонну синтеза ПК, в которой составляющие газовой фазы при давлении 30 МПа реагируют при непосредственном участии железных катализаторов. Выходящая из колонны с температурой 320-350 °С смесь, содержащая 15-20 % аммиака, проходит последовательно “горячий” теплообменник Т4, отдавая тепло поступающей в полочную колонну ПК газообразной фазе; аппарат воздушного охлаждения Х3, “холодный” теплообменник Т3, работающий с теми же теплоносителями, что и “горячий” теплообменник Т4. Охлаждённая газовая смесь с высоким содержанием аммиака после “холодного” теплообменника Т3 поступает в сепаратор С3 для разделения на жидкий аммиак и циркуляционные (не прореагировавшие) газы, которые затем идут на смешение с чистой азотоводородной смесью в турбокомпрессоре ТК. Аммиак из сепараторов С2 и С3 направляется в хранилище жидкого аммиака.

3.3 Установка производства этанола сернокислотной гидратацией этилена (чертёж КП-02068108-ПАХТ-170500-1.99-97-00.000 Т3)

Этан-этиленовая фракция с содержанием 50-60 % этилена из цеха газоразделения подаётся в нижнюю часть абсорбционной колонны КА. В верхнюю часть колонны подаётся серная кислота с концентрацией 96-98 %. В колонне КА при давлении 2,5 МПа и температуре 67-75 градусов происходит абсорбция этилена серной кислотой с образованием этилсульфата.

Этан выходит из верхней части колонны КА с содержанием этилена 2-4 %. Отходящие из колонны КА газы после дросселирования до 0,7-0,8 МПа в дросселе ДР промываются водой в скруббере С1, нейтрализуются щёлочью в скруббере С2 и после сушки в брызгоуловителе Б направляются на пиролиз в виде возвратной этаноловой фракции. Насос Н1 перекачивает раствор щёлочи из нижней части скруббера С2 на орошение в верхнюю часть. Распределитель Р1 служит для удаления части отработанной щёлочи.

Раствор этилсульфатов из нижней части колонны КА после охлаждения в холодильнике Х1 поступает в гидролизер Г, где смешивается в инжекторе с водой. Гидролиз этилсульфатов осуществляется при давлении 0,2 МПа и температуре 95-100 °С. В результате снижения давления и повышения температуры из раствора выделяются растворённые газы, которые вместе с парами диэтилового эфира выводятся из верхней части гидролизера Г и подаются на промывку в скруббер С1 и нейтрализацию в скруббер С2 вместе с отработанным этаном.

В гидролизате, отходящем из нижней части гидролизера Г, помимо воды, серной кислоты и этилового спирта, содержится также диэтиловый эфир, непрогидролизовавшиеся этилсульфаты и растворённые газы.

Окончательный гидролиз происходит в отпарной колонне КО, куда вместе с гидролизатом вводят острый пар. В отпарной колонне КО при давлении 0,15 МПа и температуре куба 125 °С и верха 95 °С происходит отгонка из гидролизата спирта, диэтилового эфира и части водяных паров. Отработанная серная кислота с концентрацией около 40 % после отпарной колонны КО направляется на очистку от смолистых соединений.

Отходящая из отпарной колонны КО парогазовая смесь подаётся в нейтрализационно-отпарную колонну КН, куб который обогревается острым паром. Парогазовая смесь нейтрализуется в колонне КН 5 %-ым раствором едкого натра и направляется в конденсатор К. Сконденсированный этиловый спирт обрабатывается в сепараторе СП, где из конденсата выделяются растворённые газы. Газы из сепаратора СП после промывки в скруббере С3, выбрасываются в атмосферу.

После сепаратора СП спирт-сырец направляется в ёмкость Е1, откуда насосом Н2 подаётся в подогреватель П. Нагретый до температуры кипения, равной 94 °С, спирт-сырец поступает в ректификационную насадочную колонну КР, куб которой обогревается глухим паром. Ректификация идёт при атмосферном давлении. Обогащённые этанолом пары конденсируются в дефлегматоре Д. Полученный дистиллят разделяется в разделителе Р2: одна часть, в виде флегмы, идёт на орошение колонны КР, другая часть охлаждается в холодильнике Х3 и попадает в ёмкость дистиллята Е3. Кубовый остаток охлаждается в холодильнике Х2, после чего скапливается в ёмкости Е2.

Ёмкости Е2 и Е3 оснащены насосами Н3 и Н4 для дальнейшего транспортирования жидкостей.

4 Нормативные ссылки

В настоящих методических указаниях использованы следующие стандарты:

ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению;

ГОСТ 2.780-96 ЕСКД. Обозначения условные графические. Кондиционеры рабочей среды, ёмкости гидравлические и пневматические;

ГОСТ 2.782-96 ЕСКД. Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневматические;

ГОСТ 2.785-70 ЕСКД. Обозначения условные графические. Арматура трубопроводная;

ГОСТ 2.788-74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты выпарные;

ГОСТ 2.789-74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты теплообменные;

ГОСТ 2.790-74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты колонные;

ГОСТ 2.791-74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Отстойники и фильтры;

ГОСТ 2.792-74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Аппараты сушильные;

ГОСТ 2.793-79 ЕСКД. Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств;

ГОСТ 2.794-74 ЕСКД. Обозначения условные графические. Устройства питающие и дозирующие;

ГОСТ 2.795-80 ЕСКД. Обозначения условные графические. Центрифуги;

ГОСТ 14202-69. Трубопроводы промышленных предприятий.

Date: 2015-07-02; view: 5597; Нарушение авторских прав