На головну

аналітичний огляд

  1.  Forensic - судовий; аналітичний
  2.  I. ВСТУП В лінійної алгебри. КОРОТКИЙ ОГЛЯД
  3.  аналітична доповідь
  4.  аналітичний метод
  5.  аналітичний модуль
  6.  аналітичний прогноз

1.1. Огляд існуючих технологічних схем

Агрегат АС-72

В агрегаті АС-72 компоновка основного технологічного обладнання нейтралізації і упарювання розчинів розміщено на позначці ± 0,00 у відкритій металевій етажерці. У верхній частині грануляційної вежі розміщені промивної скрубер, вентилятори і гранулятори. Замість залізобетонної, футерованной кислототривким цеглою вежі застосована полегшена металева вежа з несучими металевими конструкціями заводського виготовлення. Прийняті рішення здешевили і скоротили терміни будівництва агрегату, спростили експлуатацію і ремонт обладнання.

Така компоновка обладнання стала можливою в результаті застосування спеціальних насосів для перекачування плаву на висоту приблизно 70 м. Практика експлуатації показала, що насоси надійні в роботі, а система автоматичного контролю і регулювання забезпечує безпеку їх експлуатації. Для підвищення якості аміачної селітри в агрегаті АС-72 було передбачено застосування сульфатно-фосфатної добавки, покращена конструкція грануляторов, встановлений трисекційний внесений апарат КС для охолодження гранульованої селітри. Обробку гранул диспергаторів НФ проводять в апараті поліпшеної конструкції. [4]

У верхній частині апарату соковий пар з реакційної частини відмивається від бризок аміачної селітри, парів HNO3 і NH3 20% -ним розчином аміачної селітри з промивного скруббера 18 і конденсатом сокового пара з підігрівача азотної кислоти 2, які подають на ковпачкові тарілки верхній частині апарату. Частина сокового пара використовують на підігрів азотної кислоти в підігрівачі 2, а основну його масу направляють в промивної скрубер 18, де змішують з повітрям з грануляційної вежі, з пароповітряної сумішшю з випарного апарату 6 і промивають на перемовинах тарілках скруббера. Промиту паровоздушную суміш викидають в атмосферу вентилятором 19.

Розчин з апаратів ІТН 3 послідовно проходить донейтралізатор 4 и

контрольний донейтралізатор 5. У донейтралізатор 4 дозують сірчану і фосфорну кислоти в кількості, що забезпечує утримання в готовому продукті 0,05 - 0,2% сульфату амонію і 0,3 - 0,5% Р2О5. Дозування кислот ведуть плунжерним-ми насосами і регулюють в залежності від навантаження агрегату [5].

Рис.1. Технологічна схема агрегату АС-72:

1,2 - підігрівачі відповідно газоподібного аміаку і азотної кислоти; 3 - Апарат ИТН; 4, 5 - донентралізатори; 6 - Комбінований випарний апарат; 7, 24 - Підігріву-ки повітря; 8 - нагнітач повітря; 9 - Гідрозатвор-донейтралізатор; 10 - Фільтр плаву; 11 - Бак для плаву аміачної селітри; 12 - погружной насос; 13 - Насос відцентровий; 14 - Бак для розчину аміачної селітри; 15 - Бак напірний; 16, 17 - гранулятори відповідно акустичний і монодисперсні; 18 - Скрубер; 19, 23 - вентилятори; 20 - грануляційна вежа; 21, 25 - Стрічкові конвеєри; 22 - апарат для охолодження аміачної селітри в киплячому шарі; 23 - Вентилятор; 26 - Елеватор; 27 - Апарат для обробки гранул ПАР.

Після нейтралізації надлишкової HNO3 в розчині аміачної селітри з апаратів ІТН і введених сірчаної та фосфорної кислот в донейтралізаторе 4, розчин проходить контрольний донейтралізатор 5 (Куди аміак автоматично подається тільки в разі проскока кислоти з донейтралізатора 4) і надходить в випарний апарат 6. Верхня частина випарного апарату 6 забезпечена двома сітчатимі промивними тарілками, на які подають парової конденсат, відмивають ПВС з випарного апарату від аміачної селітри. Плав селітри з випарного апарату 6, пройшовши гідрозатвор-донейтралізатор 9 і фільтр 10, надходить в бак 11, звідки його занурювальним насосом 12 по трубопроводу з антидетонаційної насадкою подають в напірний бак 15, а потім до грануляторів виброакустическому 16 або монодисперсні 17. Безпека вузла перекачування плаву забезпечується системою автоматичної підтримки температури плаву до 190 ° С при його упарюванні в випарної апараті, контролем та регулюванням середовища плаву після донейтралізатора 9 (В межах 0,1- 0,5 г / л NH3), Контролем температури плаву в баку 11, корпусі насоса 12 і напірному трубопроводі. При відхиленні регламентних параметрів процесу перекачування плаву автоматично припиняється, а плав в баках 11 і випарної апараті 6 при підвищенні температури розбавляють конденсатом [4].

Плав гранулюють в прямокутної металевої вежі 20.. Висота польоту гранул 55 м забезпечує кристалізацію і охолодження гранул діаметром 2-3 мм до 90-120 ° С при зустрічному потоці повітря влітку до 500 тис. М3/ Ч і взимку до 300-400 тис. М3/ Ч. У нижній частині башти розташовані приймальні конуса, з яких гранули стрічковим конвеєром 21 направляють в апарат охолодження КС 22.

Апарат охолодження КСразделен на три секції з автономної подачею повітря під кожну секцію решітки киплячого шару. У головній його частині є вбудований-ний гуркіт, на якому відсіваються грудки селітри, що утворилися внаслідок порушення режиму роботи грануляторів. Грудки направляють на розчинення. Повітря, що подається в секції апарату охолодження вентиляторами 23, підігрівають в апараті 24 за рахунок тепла сокового пара з апаратів ІТН. Підігрів виробляють при вологості атмосферного повітря вище 60%, а в зимовий час, щоб уникнути різкого охолодження гранул [6].

Гранули аміачної селітри послідовно проходять одну, дві або три секції апарату охолодження в залежності від навантаження агрегату і температури атмосферного повітря. Рекомендована температура охолодження гранульованого продукту в зимовий час - нижче 27 ° С, влітку до 40-50 ° С.

Кількість повітря, що подається в кожну секцію, 75-80 тис. М3/ Ч. Відпрацьоване повітря із секцій апарату при температурі 45-60 ° С, що містить до 0,52 г / м3 пилу аміачної селітри, направляють в грануляційної вежу, де він змішується з атмосферним повітрям і надходить на промивання в промивної скрубер 18.

Охолоджений продукт направляють на склад або на обробку ПАР (дісперга-тором НФ), а потім на відвантаження навалом або на упаковку в мішки. Обробку дисперсних-Гатор НФ ведуть в підлогою апараті 27 з центрально розташованої форсункою, обприскують кільцевої вертикальний потік гранул, або в обертовому барабані. Якість обробки гранульованого продукту в усіх застосовуваних апаратах задовольняє вимогу ГОСТ 2-85 [5].

Гранульовану аміачну селітру зберігають на складі навалом в буртах висотою до 11 м. Перед відправкою споживачеві селітру з складу подають на розсівання. Нестандартний продукт розчиняють, розчин повертають на упарки. Стандартний продукт обробляють диспергаторів НФ і відвантажують споживачам.

Ємності для сірчаної та фосфорної кислот і насосне обладнання для їх дозування скомпоновано в самостійний блок.

Агрегат АС-72М

У ГИАП розроблена технологічна схема агрегату АС-72М, в якій враховано узагальнений досвід експлуатації агрегатів АС-72. Основні відмінності модернізує-ванного агрегата полягають в наступному:

-для кондиціонування застосована магнезіальних добавка, що виключило споживання сірчаної та фосфорної кислот, а також необхідність обробки гранул ПАР;

-Встановлено скруббер-нейтралізатор 8 для уловлювання, що не прореагувала аміаку в донейтралізаторах 4 и 5;

-Встановлено скруббер 7 з фільтрує насадкою для промивання пароповітряної суміші з випарного апарату;

-промивной скруббер 18 грануляційної вежі оснащений елементами для фільтрує очищення вихлопних газів;

-в схемою КВП вдосконалені блокування, що забезпечують захист процесу від підвищень температури в апаратах ИТН, випарної апараті, баках і насосах для перекачування плаву селітри за рахунок дублювання приладів вимірювання температур і вимірювання рН розчинів і плаву.

В іншому основне обладнання відповідає обладнанню агрегатів АС-72 з невеликими змінами, що підвищують надійність його експлуатації.

Прийняті рішення в технологічній і будівельної частинах поліпшили умови експлуатації і підвищили надійність роботи агрегату. Нижче описана установка для приготування магнезіальною добавки. Магнезіальних добавку готують у вигляді 30-40% -ного розчину нітрату магнію шляхом розкладання азотною кислотою каустичної магнезиту. Порошок магнезиту з критих залізничних вагонів за допомогою пневматичного вакуумного розвантажувача 7 подають в силос 5. Вакуум створюється насосом 8. Повітря з силосів очищають в рукавному фільтрі 4 і видаляють в атмосферу вентилятором 3. З силосів порошок магнезиту пневматичним підйомником 9 через об'ємний дозатор 6 подають на приготування магнезіальною добавки в три реактора 2.

Магнезит дозують у кількості, що забезпечує повну нейтралізацію азотної кислоти. Для забезпечення кращого контакту реагентів через розчин Барби-тирует повітря. Для відводу тепла в реакторах є змійовики, в яких цирку-лирует оборотна вода. Процес розкладання магнезиту відбувається протягом 3-5 год при температурі не вище 80 ° С. Розчин з реакторів збирають в ємність 10 і насосом 14 подають на фільтрпрессамі 1, Де розчин відділяється від нерозчинного шламу. Очищений розчин направляють в сховище 12, звідки насосом 15 подають у виробництво аміачної селітри [7].

У реактор за рівнем заливають 10 м3 58% -ної азотної кислоти і розбавляють її конденсатом сокового пара з агрегату АС-72 і промивної водою з фільтр-преса до концентрації 35% HNO3.

Промивні води з фільтр-преса збирають в ємкості 11, звідки її насосом 13 направляють в реактори 2 для розведення азотної кислоти. На установці для приготування магнезіальною добавки в розрахунку на 1 т аміачної селітри расхо-дметься: 6,0 кг магнезиального порошку ПМК-83; 27 кг 58% -ної азотної кислоти; 17,1 кг конденсату сокового пара; 0,23 кВт-год електроенергії; 0,35 м3 оборотної води.

Мал. 2. Технологічна схема агрегату АС-72М:

/, 2 - Підігрівачі відповідно газоподібного аміаку і азотної кислоти; 3 - Апарат ИТН; 4, 5 - Донентралізатори; 6 - Комбінований випарний апарат; 7 - промивач пароповітряної суміші; 8, 18 - скрубери; 9 - Гідрозатвор-донейтралізатор; 10 - Фільтр плаву; 11- бак для плаву; 12 - Погружной насос; 13 - відцентровий насос; 14 - бак для розчину аміачної селітри; 15 - напірний бак; 16 - гранулятор акустичний; 17 - Грануляційна вежа; 19, 22 - Вентилятори; 20 - стрічковий конвеєр; 21 - Апарат охолодження аміачної селітри в киплячому шарі; 23, 24 - підігрівачі повітря; 25 - Нагнітач повітря працюють періодично.

1.2 Кондиционирующие добавки, що поліпшують якість продукту

Специфічні фізико-хімічні властивості аміачної селітри, такі як поліморфні перетворення, які відбуваються при кристалізації її плавів або при нагріванні і охолодженні кристалів цієї солі, а також їх гігроскопічність, дуже ускладнюють отримання гранульованого продукту, який задовольняє вимогам споживачів. Для отримання такого продукту доводилося вдаватися до застосування різного роду добавок, що вводяться в аміачну селітру.

Основним призначенням добавок є зменшення негативного впливу процесу поліморфних перетворень, що протікають в кристалах аміачної селітри з помітною зміною їх обсягу. Незважаючи на численність і різноманіття таких добавок, їх можна поділити на такі основні групи [9]:

Добавки, що зв'язують вільну вологу:

- Нітрат магнію Мg (NO3)2 (Магнезіальних добавка). Він добре розчинний у воді і в розчинах аміачної селітри. У безводному стані може приєднувати шість молекул води, утворюючи гексагідрат нітрату магнію. Одна масова частина безводного нітрату магнію може зв'язати близько 0,7 масових частин води. У технологічному процесі виробництва аміачної селітри нітрат магнію використовують у вигляді водного розчину, який вводять в розчин аміачної селітри, що надходить на гранулювання. Що знаходиться в розчині аміачної селітри нітрат магнію поступово зневоднюється в процесі отримання висококонцентрі-рованного плаву аміачної селітри.

Гранульована селітра з магнезіальною добавкою володіє дуже хорошими фізико-хімічними властивостями. Упакована в поліетиленові мішки, вона протягом тривалого часу (більше шести місяців) зберігає сипкість; вона придатна для безтарного перевезення у вагонах; може також зберігатися насипом в звичайних закритих складах. У звичайних паперових мішках, які не забезпечують достатньої герметизації, аміачна селітра з цією добавкою при тривалому зберіганні може при несприятливих умовах сильно зволожувати і рекрістал-лізованного [10].

- Доломітний добавка (ДЛМ), одержувана розкладанням азотною кислотою доломіту, що містять 32-33% карбонату кальцію і 16-19% карбонату магнію і 43-44% діоксиду вуглецю. Одержуваний при цьому розчин містить нітрат магнію і нітрат кальцію, причому з великим переважанням нітрату кальцію. Необхідний ефект щодо зменшення слеживаемости аміачної селітри ця добавка дає при меншому вмісті вологи в готовому продукті. При зберіганні на складах селітри з добавкою ДЛМ в паперових мішках вона сильно рекресталлізуется, перетворюючись в сипучу кристалічну масу.

Добавки, що впливають на процес поліморфних перетворень:

- Сульфатна добавка являє собою сульфат амонію, що вводиться в розчин аміачної селітри. Для цього в розчин аміачної селітри, що надходить після апаратів ІТН на донейтралізацію, за допомогою дозуючих насосів вводять відповідну кількість сірчаної кислоти і газоподібного аміаку.

Додавання до розчину аміачної селітри невеликої кількості сульфату амонію практично усувається запилювання в грануляційної вежі. Причому при використанні грануляторов існуючих типів забезпечується отримання гран-ізольованого продукту, зміст дрібних (менше 1 мм) гранул в якому відпо-ствует вимогам ГОСТ 2-85. Зміна змісту сульфату амонію в аміачну селітру від 0,3 до 1,0% при вмісті вологи в продукті 0,3 до 0,4% не робить істотного впливу на фізичні властивості продукту. Тому на вітчизняних підприємствах, що випускають аміачну селітру з сульфатної добавкою, прийнята норма витрати сульфату амонію 4 кг на 1т готового продукту.

При утриманні цієї добавки 0,17 до 0,83% гранична концентрація вологи для стабілізації переходу II®IV зростає з 0,06 - 0,08% до 0,15%.

Константа швидкості перетворення IV®III селітри з сульфатної добавкою (0,27%) майже в десять разів менше, ніж для чистої селітри. Присутність сульфатної добавки істотно підвищує також дисперсність кристалічної структури в межах зміни добавки від 0,45 до 0,85%. Гігроскопічність продукту із зазначеним вмістом сульфатної добавки практично не відрізняється від гігроскопічності чистої селітри.

Незважаючи на те, що застосування сульфатної добавки покращує технологію виробництва гранульованої аміачної селітри і фізико-хімічні властивості продукту, її не можна визнати найбільш ефективною. Істотним недоліком цієї добавки є те, що вона в застосовуваних кількостях (0,4%) не запобігання утворення-ращает руйнування гранул селітри в результаті модифікаційних перетворень, що відбуваються при змінному зміні температури. При тривалому зберіганні в несприятливих умовах така стійкість гранул недостатня, так як їх міцність може значно знизитися, і якість товару не буде відповідати вимогам споживачів.

Також для збереження 100% сипучості товарної селітри з сульфатної добавкою обов'язковою умовою є обробка гранул ПАР.

- Фосфатно-сульфатна добавка складається з фосфатів амонію і сульфату амонію, що вводяться в розчин аміачної селітри у вигляді розчинів цих солей, або у вигляді фосфатних і сірчаної кислот, нейтралізуемих потім газоподібним аміаком до рН розчину 5,5-6,8. Гранули аміачної селітри, що містять добавку, мають значно більшу стійкість до впливу змінної температури, ніж гранули самої селітри. Ця добавка уповільнює розкладання плаву аміачної селітри і підвищення його кислотності [6].

- Фосфатно-сульфатно-боратного добавка ( «Пермален-34») відрізняється від фосфатно-сульфатної тим, що крім фосфату і сульфату амонію містить орто-борну кислоту. Ці компоненти вводять в розчин аміачної селітри у вигляді водних розчинів ортоборної кислоти, чистого діамонійфосфат і технічного сульфату амонію. Гранули аміачної селітри практично не руйнуються від температурних коливань.

Добавки, що утворюють центри кристалізації:

- Внесення твердих нерозчинних домішок в плав аміачної селітри сприяє утворенню гранул з мелкокристаллической структурою, що володіють високою щільністю і міцністю. До добавок такого типу відноситься в першу чергу тонкоподрібненому сухий порошок бентонітової глини.

Добавка 2% бентоніту до плаву аміачної селітри стабілізує поліморфний перехід II®IV до вмісту вологи в продукті 0,4%, але не впливає на швидкість вологопоглинання.

Ефективність цієї добавки була перевірена в нашій країні в одному з цехів з виробництва аміачної селітри. У плав селітри, що містить 0,4% вологи, вводили 2% порошку бентоніту з розміром частинок менш 0,04% мм і вологістю не більше 2%.

Отриманий продукт мав кращими фізичними властивостями, ніж селітра без добавки, що містить 0,15% вологи. Після тривалого зберігання в запаяних поліетиленових мішках на звичайному складі селітра з добавкою бентоніту зберегла сипкість і високу міцність гранул, в той час як гранули селітри без добавки в тих же умовах помітно злежалися і мали меншу міцність [7].

Речовинами, що сприяють утворенню центрів кристалізації плаву нітрату амонію, можуть також служити вермикуліт, кизельгур, перліт, аеросил, каолін. Як правило, в разі застосування добавок, що утворюють центри кристалізації плаву, підвищується міцність гранул, не надаючи вирішального впливу на зменшення їх слеживаемости. У той же час операція приготування введення в плав таких добавок істотно ускладнює технологічну схему виробництва гранульованої аміачної селітри, так як в цьому випадку доводиться, як правило, оперувати з сухими, пилять матеріалами. Транспор-вання, складування, зберігання і дозування їх в плав аміачної селітри набагато складніше, ніж рідких добавок.

Крім того, присутність у вступнику на грануляцію плаву аміачної селітри нерозчинних частинок ускладнює роботу статичних грануляторов. У цьому випадку необхідна ретельна фільтрація плаву для відділення частинок добавки, неприпустимих за розміром для даного типу гранулятора. Тим не менше добавки такого типу можуть виявитися перспективними, якщо виникає необхідність значного збільшення міцності гранул аміачної селітри [9].

З аналізу наведених вище відомостей випливають переваги виробництва САФУ:

-дуже хороші фізико-хімічні властивості;

-Збереження сипучості протягом тривалого часу;

- Застосування цієї добавки полегшує технологічну схему виробництва;

- Підвищення якості готового продукту.

1.3 Вибір і обгрунтування технологічної схеми

Застосування ЖКП в якості добавки підвищує якість продукції, продукт стає менш гігроскопічним. Метою даного проекту з економічної точки зору є підвищення рентабельності за рахунок економії, що гріє пара, що витрачається на упаривание розчину добрива, при заміні магнезіальною добавки на ЖКП на агрегаті великої одиничної потужності АС-72М.

При проведенні процесу нейтралізації ЖКП вносить додатковий внесок тепла, що дозволяє отримувати в апараті ІТН більш концентровані розчини, тим самим знижує енерговитрати на упаривание плаву до продуктного змісту в ньому вологи.

На агрегаті АС-72М передбачено введення ЖКП в ІТН для забезпечення змісту фосфату в кінцевому продукті на рівні 0,05%.

Таблиця 1.1

Витратні коефіцієнти на 1 т аміачної селітри

 Найменування  АС-72  АС-72М  
 на 1 тпродукта (34,7% N)  на 1 т  на 1 тпродукта (34,5% N)  на 1 т  
 
 100% NH3, кг  214,5  
 100% HNO3, кг  792,6  
 100% H2SO4, Кг100% Н3РВ4, кг  1,24,0  3,511,5  - -  - -  
 пар  0,75  2,18  0,84  2,4  
 Електроенергія, кВт-год  19,8  57,1  28,24  81,7  
 Хіміческіочіщенная вода, м3  0,2  0,6  0,1  0,3  
 Оборотна вода, м3  0,8  2,3  0,7  2,2  
 Каустичний магнезит, кг  -  -  14,46.  
 Технологічний повітря, м3  14,4  14,4  
 Повітря для КВП  2,6  7,5  2,6  7,5  

Для виробництва САФУ найбільш підходящим є агрегат великої одиничної потужності АС-72М. Так як в порівнянні з агрегатом АС-72 він є найбільш економічним і екологічно-безпечним.

Промислові випробування отримання САФУ із застосуванням в якості фосфорсодержащего сировини проводили в два етапи: перший - в грудні 2007 року (випущено 187 тонн продукту), другий - з травня 2008 року по березень 2009 року (випущено 157333 тонн продукту) [1].

На першому етапі була з'ясована принципова можливість отримання NP-добрива із заданим хімічним складом і якістю, що відповідає вимогам нормативної документації не вносили ніяких змін і доповнень в технологічну схему виробництва аміачної селітри, користувалися обладнанням цеху .. На підставі результатів лабораторних досліджень була розроблена програма першого випуску дослідно-промислової партії з вмістом фосфату 5-7% в перерахунку на P2O5 з метою вивчення особливостей технологічного процесу, якості одержуваного добрива, його придатності для тривалого зберігання, вивчення попиту на ринку.

Процес отримання САФУ здійснювався відповідно до прийнятої технологією, що полягає в приготуванні NP-розчину шляхом зміщення аміачної селітри концентрацією не менше 89% при температурі 148-1650З з розчином ЖКП з подальшою донейтралізаціей, упариванием до стану високо концентрованого плаву при температурі 175-1850З і грануляцією NP-плаву методом пріллірованія.

У початковий період другого етапу випробувань прийняту технологічну схему виробництва кілька разів змінювали в частині підготовки та подачі ЖКП в технологічний цикл з метою зниження осадкообразованіе і оптимізації процесу отримання NP-добрива.

У перші дні роботи виробництва розчин ЖКП, що подається в суміші з поворотним NP-розчином на установку слабкою випарювання в апарат Т-101, піддавався нагріву до високих температур (в межах 128-1640С), що сприяло інтенсивність-пасивного утворення в системі нерозчинних опадів в результаті гідролізу поліформ фосфатів і забиванні трубчатка випарного апарату. Після поділу потоків ЖКП і зворотних NP-розчинів температуру подаваного в технологи-ний процес ЖКП знизили до 60-80 0З [3].

Температура розчину ЖКП в баках Е-34 /2,3 протягом червня 2002 року перевищувала регламентовану норму (не більше 25 0С), складаючи в середньому 43-66 0З внаслідок переливу ЖКП, підігрітого в апараті Т-101 /1, З напірного бака Е-101 /1, В баки Е-34 /2,3. Порушення температурного режиму в баках ЖКП Е-34 /2,3 і тривалість перебування ЖКП в умовах високих температур призвели до зниження ступеня конверсії фосфатів в результаті гідролізу конденсованих форм P2O5 в ЖКП, наслідком стало помутніння розчину ЖКП і випадання осаду

В існуючу технологічну схему виробництва аміачної селітри на великотоннажному агрегаті АС-72М на підставі виконаних досліджень потрібно внести суттєві зміни і доповнення:

- Змонтувати відділення прийому сировини;

- Спроектувати і виконати монтаж вузла підготовки ЖКП;

- Спроектувати і виконати монтаж вузла дозування ЖКП.

До складу проекту приймального комплексу сировини входить:

- Заглиблена ємності ЖКП, об'ємом 6,3 м3;

- Піддон для запобігання проток ЖКП з транспортних засобів;

- Пристрій для зливу ЖКП з залізничних цистерн з низьким розвантажувальним пристроєм;

- Пристрій для зливу ЖКП з залізничних цистерн з верхнім розвантажувальним пристроєм.

На додаток до існуючої технологічної схеми агрегату АС-72М потрібно встановити наступне обладнання:

- Ємність видаткова для ЖКП об'ємом 5 м3;

- Технологічні трубопровідні лінії для переобв'язкою існуючого обладнання;

- Металоконструкції для кріплення обладнання і трубопроводів.

Проект вузла допоміжних технологічних промивок по семи різних контурах був виконаний в зв'язку з тим, що при експлуатації обладнання на новому вигляді добрива, внаслідок особливостей його розчину, утворюється досить велика кількість труднорастворимого осаду.

Розроблено проект обприскування ПАР з метою надання їм властивостей антіслежіваемості. У вихідних даних на проектування установки поверхневої обробки гранул САФУ були враховані рекомендації передових фірм, специализи-ючий в обробці гранул різними добавками [7].

Проект включає в себе вузол прийому і зберігання ПАД виконаний на базі існуючого обладнання, а також вузол підготовки і обприскування гранул, компактно і раціонально вписаний в діючу систему конвеєрів і пересипок. Норми технологічного режиму процесу підготовки добавки до обприскування підтримуються за допомогою автоматичних засобів контролю і регулювання параметрів процесу.

У проекті застосовані трансзвуковие малоінерційні насоси для підігріву води, що дозволяють з меншими витратами енергоносія підтримувати необхідну температуру. Оригінальна проектне рішення дає можливість, використану на обігріві ємностей воду застосувати для обігріву підвідних трубопроводів від вузла зберігання до вузла обприскування. У зв'язку з великою в'язкістю добавки при звичайних температурах має важливе значення швидкість перемикання потоків. Для вирішення цієї проблеми проектом передбачена спеціальна арматура. Щоб уникнути забивання форсунок і труб при зупинках процесу, запроектовані воздухоподогреватели для продувки ліній гарячим повітрям.

1.4 Порівняльна характеристика САФУ і аміачної селітри

САФУ є сумішшю аміачної селітри з масовою часткою 87-91% NH4NO3, Орто- і поліфосфатів амонію з масовою часткою 7-8% і 1,7-2% відповідно. У чистому вигляді аміачна селітра являє собою біла кристалічна речовина, що містить 35% азоту, 60% кисню і 5% водню.

Таблиця 1.2

Порівняльна характеристика аміачної селітри і САФУ

 показник  Аміачна селітра  САФУ
 Сумарна масова частка нітритного і амонійного азоту в перерахунку на суху речовину азот,%, не менше  34,4  
 Масова частка води,%, не більше  0,3  0,5
 Гранулометричний склад: - мас. частка гранул від 1 до 4 мм,%, не менше; - мас. частка гранул від 2 до 4 мм,%, не менше; - мас. частка гранул розміром менше 1,%, не більше; - мас. частка гранул розміром більше 6 мм,%.    
 Розсипчастість,%, не менше
 Температура плавлення, 0С  169,6
 кристалічна модифікація  Від -17 до +169,6 0З має 5 модифікує-ций  Визначається крис-таллліческой моди-фікації речовин, що входять до складу добрива
 Розчинність при 20 0С, г / 100г розчину,%
 злежуваність  злежується  не злежується
 вибухонебезпечність  вибухонебезпечне  Чи не вибухонебезпечне
 Коефіцієнт гігроскопічний, моль води / г годину (? = 80%)  4,6  3,6

Таким чином, для САФУ висока гігроскопічність в силу зв'язування і утримання вологи кристалогідрату не робить такого істотного впливу на злежуваність, як гігроскопічність чистої аміачної селітри. САФУ не розпливається на повітрі на відміну від аміачної селітри навіть при досить високому вмісті вологи в добриві. Введення в аміачну селітру фосфоровмісних добавок призводить до ущільнення структури гранул і підвищенню їх міцності до роздавлювання і стирання, що в кінцевому підсумку впливає на зниження злежується продукту при зберіганні.

Вивчення розчинності аміачної селітри і САФУ в воді виявило істотні відмінності в швидкості цього процесу. САФУ розчиняється значно повільніше, ніж аміачна селітра. Отже, маючи більш низькою швидкістю розчинення, ніж аміачна селітра фосфати, присутні в САФУ сприяють поступовому вивільненню азоту, що запобігає велику ступінь його використання (внаслідок зменшення втрат від вимивання) і наділяють його властивостями добрива пролонгованої дії.

Фосфати роблять кристалічні гранули міцними, ніж гальмують процес перекристалізації. Гранули мало подрібнюються. Різко зменшується кількість пилу, дрібна фракція практично відсутня. Відсутність пилу знижує злежуваність продукту. Зниженню слеживаемости також сприяє гранулювання продукту, підвищення міцності гранул, обробка гранул поверхнево речовинами, упаковка продукту в герметичну тару, зниження температури затарювання продукту.

Таким чином, на підставі вище сказаного встановлено, що введення фосфатной добавки в аміачну селітру в кількості не менше 5% P2O5 призводить до значного поліпшення фізико-хімічних властивостей продукту.

1.5 Апарат ІТН

Апарат ІТН призначений для отримання розчину аміачної селітри шляхом нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком з використанням тепла реакції для часткового випаровування води з розчину під атмосферним тиском.

Вертикальної циліндричної форми апарат складається з двох частин: реакційної і сепарационной. Усередині корпусу реакційної частини перебувати реакційний склянку з отворами внизу. Реакційний склянку забезпечує час перебування реагентів в реакційній зоні 0,5-1,0 с, що забезпечує незначні втрати азоту за рахунок термічного розкладання HNO3 і нітратів амонію. Всередину склянки надходять аміак і розчин азотної кислоти через титанові барботери. Швидкість аміаку в отворах барботера 30-50 м / с. швидкість HNO3 2-3 м / с. За рахунок теплоти реакції нейтралізації з утворюється розчину NH4NO3 випаровується частина води. Внаслідок цього виникає підйомна сила, і парожидкостная емульсія викидається з верху реакційного склянки через завихритель, сприяє розділенню парожидкостной суміші. Температура процесу нейтралізації становить 150-160 оС. Розчин, що виходить з завихрителя по кільцевому зазору між склянкою і корпусом апарату, рухається вниз, продовжуючи упарюється за рахунок тепла, одержуваного через стінку склянки [12] ..

Соковий пар, відокремлюваний в Завихрювачі від розчину, містить бризки раст-злодія NH4NO3, NH3 або пари HNO3. Очищення сокового пара виробляється у верхній сепарационной частини. При цьому соковий пар, піднімаючись зі швидкістю 0,6 м / с про-промивали на 4-х барботажних ковпачкових тарілках. На 2-х нижніх тарілках пар відмивається від аміаку 15-20% розчином NH4NO3, Підкисленим HNO3. При цьому розчин подається на 2-у тарілку, потім перетікає на 1-шу тарілку, а з неї по пере-зливи трубі перетікає в реакційну зону, змішуючись з циркулюючим 90% розчином. На 2-х верхніх тарілках з сокового пара уловлюються пари HNO3 і бризки розчину NH4NO3 за допомогою конденсату сокового пара. При цьому конденсат сокового пара подається на 4 тарілку, потім перетікає на 3 та виводиться з апарату. З апарату ІТН виходить 89-91% NH4NO3.

2. Техніко-економічне обґрунтування проекту

Виробництво САФУ є складним технологічним процесом, а з огляду на те, що до складу ЖКП входять сполуки Fe, Al, Mg, Ca, S, Se, можливо перебіг цілого ряду супутніх реакцій з утворенням опадів, склад яких змінюється в залежності від pH середовища [4 ].

З підвищенням температури зростає утворення нерозчинних сполук, які схильні з плином часу укрупнюватися і осідати на обладнанні (на стадіях випаровування і гранулювання) [4].

Припускаємо, що ціна на САФУ при впровадженні нової добавки збільшиться на 10000 руб за 1 тонну, так як покращиться однорідність гранул за хімічним складом, а також підвищиться їх міцність і щільність. Внаслідок цього збільшиться прибуток підприємства від даного виробництва.

Собівартість САФУ складе 14907376,048 руб; нова ціна NP-добрив передбачається - 36000 руб / т; потужність виробництва не змінюється - 450 тис. тонн в рік.

Прибуток виробництва: 195000 руб. на рік.

Використання у виробництві нової добавки ЖКП дозволяє отримати нове мінеральне добриво - САФУ з поліпшеними фізико-хімічними властивостями і підвищити якість і отримати прибуток.

Економічний розрахунок показує економічну доцільність заміни магнезіальною добавки на ЖКП.

3. Характеристика вихідної сировини і готового продукту

3.1 Характеристика вихідної сировини

Сировиною для виробництва САФУ є рідке комплексне добриво (ЖКП), рідкий аміак, азотна кислота, антіслежівающіе добавки.

3.1.1 Технічне найменування продукту - рідке комплексне добриво. Як фосфоровмісних добавки при отриманні добрива використовують рідке комплексне добриво марки 11: 37: 0 представляють собою водний розчин орто- і поліфосфатів амонію, що містять 11% азоту і 37% фосфору в перерахунку на діоксид фосфору. Ортофосфати амонію, що входять до складу ЖКП, містять один атом фосфору і представлені моноамонійфосфат (NH4H2PO4) І діаммо-нійфосфатом ((NH4)2HPO4). Поліфосфатів амонію, що містять в своєму складі два і більше атомів фосфору, представлені в ЖКП діаммонійпірофосфатом ((NH4)2H2P2O7), Тріаммонійпірофосфатом ((NH4)3HP2O7), А також невеликим кіль-кість триполифосфата амонію ((NH4)3H2P3O10). Крім основних компонентів до складу ЖКП входять водорозчинні сполуки заліза, алюмінію, магнію, кальцію, сірки, фтору, що є домішками в вихідній сировині. Їх кількість залежить від складу вихідної сировини і становить (в перерахунку на оксиди) 1,5-2,5%.

У ЖКП може також бути присутнім невелику кількість (до 0,4%) твердих домішок - амонійних пірофосфатів заліза і алюмінію складу ((FeAl) NH4H2P2O7• 3H2O) з деяким включенням органічних речовин, що утворюють дрібнодисперсний, повільно осідає і легко взмучивают осад. Загальний вміст солей в розчині ЖКП становить понад 60%.

Розчин ЖКП має нейтральну реакцію. Масовій частці азоту в ЖКП, складовою 11%, відповідає рН, що дорівнює 6,4-6,8. Залежно від якості кислоти, використовуваної для отримання ЖКП, ця величина може незначно змінюватися.

Оскільки ЖКП не містить вільного аміаку, рівноважний парціальний тиск NH3 над розчином незначно. В інтервалі рН, рівному 6,4-6,8, рівноважний тиск аміаку становить:

Таблиця 3.1

Рівноважний тиск аміаку при різних температурах

 температура, 0С  Тиск, Па
-
 10,6
 141,3
 625,3

Щільність ЖКП при 20 0З становить 1,44 ± 0,03 г / см3 і залежить в основному від суми поживних речовин в добриві і складу вихідної сировини. Збільшення концентрації поживних речовин і зростання кількості домішок у вихідній суперфосфорної кислоті приводить до збільшення щільності ЖКП.

При нагріванні ЖКП вище 25 0З починається процес гідролізу поліфосфатів з утворенням ортофосфатов і поява осаду. Результати лабораторних досліджень по вивченню зміни конверсії розчинів ЖКП марки 11: 37: 0 в процесі зберігання при різних температурах представлені в таблиці:

Таблиця 3.2

Зміна ступеня конверсії ЖКП від часу і температури зберігання.

 температура, 0С  Зниження конверсії в% від вихідного в залежності від часу зберігання (добу)
 6 ± 3  0,8  14,1  1,2  1,2  2,3
 26 ± 4  1,8  2,5  3,9  4,5  5,4
 36 ± 2  6,3  10,1  12,5  15,8  17,2
 13,1  20,4  27,4  35,2  39,1

3.1.2 Технічне найменування продукту - рідкий аміак технічний. Хімічна формула NH3. Основні технічні вимоги: аміак повинен випускається відповідно до вимог ГОСТ 6221-90 двох сортів:

Таблиця 3.4

Основні технологічні вимоги аміаку

 показник  1 сорт  2 сорт
 Аміак,%, не менше  99,9  99,6
 Вода,%, не більше  0,1  0,4
 Масло, мг / л, не більше
 Залізо, мг / л, не більше  не нормується

При звичайних умовах рідкий аміак технічний - безбарвний газ з різким, задушливим запахом, щільністю 0,771 кг / м3. При охолодженні до -33,5 ° С під атмосферним тиском газоподібний аміак перетворюється в безбарвну рідину, що твердіє при температурі -77,8 ° С (температура плавлення аміаку). Критична температура аміаку 132,4 ° С; критичний тиск 111,5ат; теплоємність газоподібного аміаку при 25 ° С дорівнює 8,523 ккал / (моль · град).

Таблиця 3.5

Тиск насичених парів рідкого аміаку при різній температурі:

 Температура, ° С  -35  -25  -15  -5
 Тиск, ат  0,95  1,55  2,41  3,62  5,26  7,48  10,23

Рідкий аміак технічний перевозять в цистернах двох типів: в цістер-нах, розрахованих на тиск 16 ат, без теплової ізоляції, і в цистернах на тиск 2,5 ат з тепловою ізоляцією [9]. Аміак добре розчинний у воді.

Таблиця 3.6

Розчинність рідкого аміаку при різній температурі.

 Тиск, ат  Температура, ° С
 0,1  0,22  0,085  0,043 -
 0,5  0,57  0,337  0,247  0,105
 0,88  0,515  0,400  0,224
 1,62  0,812  0,632  0,389

3.1.3 Технічне найменування продукту - азотна кислота. Хімічна формула-HNO3 [10].

За зовнішнім виглядом азотна кислота являє собою безбарвну рідину або злегка жовтувату рідину, температура кипіння якої залежить від концентрації HNO3. Так, 100% -ва азотна кислота кипить при 86 ° С, а при 68,4% -ва має найвищу точку кипіння, рівну 122 ° С. При охолодженні кислота твердне, причому температура плавлення також залежить від концентрації HNO3.

Основні технічні вимоги: азотна кислота випускається двох видів: розбавлена ??і концентрована. Розбавлена ??азотна кислота має три сорти:

Таблиця 3.7

Основні технічні вимоги азотної кислоти

 показник  1 сорт  2 сорт  3 сорт
 HNO3, %, не менше
N2О4, %, не більше  0,15  0,2  0,2
 Твердий залишок,%, не більше  0,05  0,1  0,1

Теплота плавлення 100% -ної азотної кислоти становить 39,8 Дж / г; теплота випаровування 481 Дж / г. Теплоємність азотної кислоти з підвищенням її концентрації зменшується від 1 до 0,46 кал / (г * град). Щільність водних розчинів азотної кислоти зростає зі збільшенням концентрації.

3.2 Характеристика готового продукту

3.2.1 Складне азотно-фосфатне добриво являє собою суміш аміачної селітри з масовою часткою 87-91% NH4NO3, Орто- і поліфосфатів амонію з масовою часткою 7-8% і 1,7-2% відповідно (поліфосфати амонію представлені в основному пірофосфати (NH4) H2P2O7), Що містить азоту загального 32-33%, фосфору в перерахунку на Р2О5 - 5-7% і конверсії поліфосфатів 18-27% [7].

Таблиця 3.8

Хімічний склад аміачної селітри, фосфатів амонію і САФУ.

 Формула  Молек.масса  Склад,%  СуммаP2O5+ N  Мас. отн.P2O5: N
P2O5  NH3  HNO3 N
 NH4NO3  80,0 -  21,3  78,7  35,0 - -
 САФУ -  6,0  21,0  71,8  33,1  38,8  0,18: 1

Таблиця 3.9

Температура кипіння водних розчинів САФУ.

 Масова частка САФУ,%  Температура, ° С

Однією з важливих характеристик добрива є рівень рН 10% -го водного розчину.

Як показали дослідження, рН готового продукту САФУ склав від 4,0 до 5,0 од., Що нижче в порівнянні з рН аміачної селітри (норма не менше 5,0). Це пов'язано з протіканням в процесі отримання САФУ гідролізу солей амонію, в результаті чого в системі зростає концентрація вільних іонів водню (Н+), Що призводить до зниження значення рН одержуваного продукту.

Таблиця 3.10

Розчинність САФУ і його компонентів у воді.

 Температура, ° С  Розчинність, г / 100г розчину (%)
 NH4NO3  NH4H2PO4  поліфосфати  САФУ
 -17  42,4  1,0 - -
 54,3  18,5  51,0 -
 60,3  22,8 - -
 65,5  27,2 -
- -  63,3 -
 70,2  31,7 - -
 74,1  36,2 - -
 77,6  40,5 - -
 80,8  45,2 - -

3.2.2 Область застосування САФУ.

САФУ рекомендується застосовувати на всіх типах грунтів для основного (допосівного) внесення і для підгодівлі під всі культури. Застосовуючи САФУ, можна забезпечити живлення рослин азотом і частково фосфором.

 




 Опис технологічного процесу і схеми. 2 сторінка |  Опис технологічного процесу і схеми. 3 сторінка |  Опис технологічного процесу і схеми. 4 сторінка |  Опис технологічного процесу і схеми. 5 сторінка |  Амортизаційні відрахування на будівлю |  Розвиток хімічної науки / Под ред. Жаворонкова Н. Г.-м.: Іваново, 2006.- 168 с. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати