Уловлювання аміаку з коксового газу з отриманням сульфату амонію. Конструкція барабанної сушарки, випарника, абсорберу та конденсатору. Обґрунтування необхідності уловлювання піридинових основ. Визначення поверхні теплопередачі та тепловий розрахунок.
Аннотация к работе
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ2.2 Характеристика продукції,що випускається5.1 Конструкція абсорберу МАТЕРІАЛЬНІ РОЗРАХУНКИ БЕЗСАТУРАТОРНОГО МЕТОДУ ОТРИМАННЯ СУЛЬФАТУ АМОНІЮ 6.2 Розподіл поглинання аміаку по ступеням абсорберу РОЗРАХУНОК АБСОРБЕРУ 7.3 Розрахунок 2-го ступеня абсорберу10.1 Обґрунтування необхідності уловлювання піридинових основ 10.2 Опис схеми піридинової установки 10.5 Розрахунок конденсатору легких піридинових основ12.1 Визначення капітальних витрат 12.2 Розрахунок чисельності працівників 12.3 Розрахунок фонду оплати праці основних виробничих працівників. 12.5 Визначення виробничої собівартості уловлювання піридинових основ.Аміак утворюється в процесі коксування з азоту і водню камяного вугілля. Велика частка азоту вугілля (до 60%) залишається в коксі у вигляді термічно стійких азотистих поєднань, а остання частка видаляється з вугілля разом з леткими продуктами коксування - газом, смолою і надсмольною водою. Норми допустимого вмісту аміаку в газі: не більше 0,03 г/м3[2], тобто повнота витягання аміаку з газу повинна складати 99,7 - 99,8 % мас. аміак з ціаністим воднем, що знаходиться в газі, різко посилює корозію устаткування, утворюючи добре розчинне комплексне зєднання - гексацианферрат - (NH4)4[FECN6]; аміак, що залишається в газі, при спалюванні перетворюється переважно на токсичні і корозійно-небезпечні оксиди азоту;На вітчизняних коксохімічних для виробництва сульфату амонію використовується сірчана кислота наступних видів: баштова, контактна технічна (привізна і з власних цехів мокрого каталізу); відпрацьована з підприємств органічного синтезу ; регенерована після мийки фракцій сирого бензолу та інших коксохімічних продуктів. Для виробництва сульфату амонію вищого і першого сортів використовується контактна сірчана кислота поліпшеної марки Б концентрації 92,5-94,0% з вмістом заліза не більше 0,015%, оксидів азоту та мишяку 0,0001%; для виробництва сульфату амонію другого сорту використовуються контактна технічна кислота концентрації ? 92,5 %, що містить 0,02 % заліза; баштова кислота марки А концентрацією ? 75% і вмістом 0,02 % заліза. Ємність складу сірчаної кислоти залежить від розмірів виробництва сульфату амонію і від того, на якій кислоті працює сульфатне відділення (на привізної або власної). За державним стандартом (ГОСТ-9097-74) сульфат амонію повинен характеризуватися такими показниками (таблиця 2.1): Важливим показником якості сульфату амонію є розмір кристалів Дрібнокристалічна структура солі з сильно розвиненою поверхнею являє собою причиною підвищеного вмісту в ній вологи і сірчаної кислоти, що Таблиця 2.1 - Показники сульфату амонію При підвищенні кислотності розчину до 34% середня сіль переходить практично повністю в кислу, яка має кращу розчинність у воді і в кислих розчинах.Відомо, що складові величини прямих капітальних вкладень включають: - витрати на будівництво будинків і споруджень, - вартість складських і підсобних приміщень, - вартість основного технологічного устаткування, - витрати на монтаж, футеровку, приладів КВП. Шукані величини капітальних вкладень, основу яких становлять основні виробничі фонди проектованого підрозділу, визначаємо за укрупненими показниками. При виконанні цього розділу треба керуватися принципом забезпечення планового обсягу випуску продукції економічно обґрунтованою чисельністю працюючих за рахунок застосування прогресивних норм часу, багатоверстатного обслуговування, поєднання професій. Розрахунок калькуляції собівартості продукції проводиться на основі обсягу виробництва, норм використання матеріалів, палива, енергії й планово-заготівельних цін, розрахункового фонду заробітної плати працівників, кошторису цехових витрат і інших показників. Витрати на виробництво та збиту виробничої продукції регламентується галузевим та заводськими нормативними документами.Сульфат амонію являється дуже ефективним азотним добривом. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Використовується в технології хлорування води з амонізацією, вводиться в оброблювану воду за декілька секунд до хлору, з хлором утворює хлораміни - звязуючи вільний хлор, завдяки чому значно скорочується утворення хлорорганіки шкідливої для організму людини, скорочується витрата хлору, зменшується корозія трубопроводів.
Вывод
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
ВСТУП
Аміак утворюється в процесі коксування з азоту і водню кам"яного вугілля. Велика частка азоту вугілля (до 60%) залишається в коксі у вигляді термічно стійких азотистих поєднань, а остання частка видаляється з вугілля разом з леткими продуктами коксування - газом, смолою і надсмольною водою.
Утворення аміаку при коксуванні вугілля починається при температурі біля 600°С, а максимальний вихід його досягається при температурах 800-900°С.
За даними [1] вихід аміаку від сухої шихти для донецького вугілля варіюється в межах 0,25-0,30%, а для кузнецьких може досягати 0,45 %.
Вміст аміаку в газі для різного вугілля [1] може варіюватися в межах 5,5 - 12,5 г/м3 (0 °С).
Вилучення аміаку з коксового газу - обов"язкова технологічна операція при підготовці газу до його подальшого використання. Норми допустимого вмісту аміаку в газі: не більше 0,03 г/м3[2], тобто повнота витягання аміаку з газу повинна складати 99,7 - 99,8 % мас. Такі серйозні вимоги визначаються чисто технологічними причинами [3]: - необхідність видалення компонента, який призводить до корозії газопроводів та обладнання;
- для попередження виникнення відкладань в газопровідних комунікаціях і регулюючих пристроях коксових батарей;
- для нормальної експлуатації бензольно-скруберних відділень і цехів сірко очистки;
- аміак з ціаністим воднем, що знаходиться в газі, різко посилює корозію устаткування, утворюючи добре розчинне комплексне зєднання - гексацианферрат - (NH4)4[FECN6];
- аміак, що залишається в газі, при спалюванні перетворюється переважно на токсичні і корозійно-небезпечні оксиди азоту;
- аміак стабілізує емульсії води і олії при уловлюванні бензольних вуглеводнів.
У результаті уловлювання аміаку сірчаною кислотою утворюється сульфат амонію.
Сульфат амонію виробляється на коксохімічних заводах у великих кількостях. На 1 т сухої шихти виробництво сульфату амонію (сухого) складає 11,0-11,5 кг.
Сульфат амонію являється дуже ефективним азотним добривом. Особливістю цього вигляду добрива є ті, що він дозволяє підпитувати ґрунт не лише азотом, але і сіркою. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Продукт володіє важливою для життєдіяльності рослин властивістю. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Це дозволяє понизити кількість фосфорних добрив, що вносяться до ґрунту.
Не дивлячись на те, що продукт найширше використовується в сільському господарстві, він також застосовується і в інших галузях. Наприклад, у біохімії переосадження сульфатом амонію є загальним методом очищення білків. Використовується в технології хлорування води з амонізацією, вводиться в оброблювану воду за декілька секунд до хлору, з хлором утворює хлораміни - зв"язуючи вільний хлор, завдяки чому значно скорочується утворення хлорорганіки шкідливої для організму людини, скорочується витрата хлору, зменшується корозія трубопроводів. В харчовій промисловості його використовують як харчову добавку Є517 (речовини проти злежування). В промисловості сульфат амонію використовують як сировину при виробництві акумуляторів, у виробництві віскозного волокна і як основу при виробництві вогнезахисних просочень для дерева.
Так як сатураторний метод не дає можливості регулювати розмір отримуваних кристалів, то пропонується для впровадження безсатураторний метод отримання сульфату амонію на ПАТ «Авдіївський КХЗ», у якому на стадії абсорбції отримують ненасичений розчин солі, що піддається вакууму, - випарці в умовах інтенсивної циркуляції, що забезпечує незначне пересичення і керований ріст кристалів.
1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУТУВАННЯ ПРОЕКТУ
Авдіївський коксохімічний завод має у своєму складі сульфатне відділення для очистки коксового газу від аміаку з отриманням сульфату амонію.
До складу сульфатного відділення входить також аміачне відділення, призначення якого полягає у витяганні аміаку з надлишкової аміачної води для переробки його у сульфат амонію.
Може стати можливим впровадження піридинової установки для уловлювання легких піридинових основ. Ця установка призначена для витягання піридинових основ (які містять піридин і його гомологи: піколіни, лутідини, колоїдини та хінолін) з маточного розчину сульфатного відділення. Таким чином ще буде додаткове очищення маточного розчину для більш кращого уловлення аміаку з коксового газу.
Ця установка вже на заводі є, бо піридинові основи раніше уловлювалися, але собівартість не окупалася і керівництво вирішило не робити цього. Тому не треба великих капітальних затрат, треба тільки пересвідчитися у справності обладнання, і якщо ми збільшимо ринки збуту, то прибуток буде досить великий (він наведений у розділі економічне обґрунтування проекту, у таблиці 16.7).
Піридинові основи досить цінні, тому треба їх уловлювати, тому що основним джерелом отримання легких піридинових основ є коксовий газ і частково надсмольна аміачна вода, що містить 0,3-0,4 г/л піридинових основ.
Піридин і його гомологи легко розчиняють багато органічні і мінеральні речовини і тому використовуються як розчинник на заводах гумової і лакофарбової промисловості і заводах пластмас. Піридинові основи використовуються при виробництві фарб і деяких хімікатів; при виробництві речовин, які надають водонепроникність тканин і шкіри; для денатурації спирту; у виробництві отрутохімікатів для боротьби з шкідниками сільського господарства; для виробництва цінних синтетичних продуктів, що використовуються в медицині; для отримання фунгіцидів, тобто речовин, які застосовуються для боротьби з паразитним грибом і бактеріями, що викликають захворювання культурних рослин.
Піридин є вихідною речовиною для виробництва лікарських та фармацевтичних препаратів і вітамінів. Джерелом отримання протитуберкульозних препаратів - фтевазида, салюзида та ін. служить g-піколін. Комплексні сполуки піридину можуть застосовуватися в якості інгібіторів.
Не достовірно відомо скільки ще ми зможемо робити кокс з вугілля, тому що вугілля це вичерпна сировина, а так як основним джерелом отримання легких піридинових основ є коксовий газ, дуже важливо вилучати всі цінні компоненти з нього.
Може зараз і піридинові основи не дуже затребувані на ринку, бо ціна висока, але дуже скоро можуть стати взагалі дефіцитом. Не варто упускати можливості їх отримувати.Сульфат амонію являється дуже ефективним азотним добривом. Особливістю цього вигляду добрива є ті, що він дозволяє підпитувати ґрунт не лише азотом, але і сіркою. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Продукт володіє важливою для життєдіяльності рослин властивістю. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Це дозволяє понизити кількість фосфорних добрив, що вносяться до ґрунту.
Не дивлячись на те, що продукт найширше використовується в сільському господарстві, він також застосовується і в інших галузях. Наприклад, у біохімії переосадження сульфатом амонію є загальним методом очищення білків. Використовується в технології хлорування води з амонізацією, вводиться в оброблювану воду за декілька секунд до хлору, з хлором утворює хлораміни - зв"язуючи вільний хлор, завдяки чому значно скорочується утворення хлорорганіки шкідливої для організму людини, скорочується витрата хлору, зменшується корозія трубопроводів. В харчовій промисловості його використовують як харчову добавку Є517 (речовини проти злежування). В промисловості сульфат амонію використовують як сировину при виробництві акумуляторів, у виробництві віскозного волокна і як основу при виробництві вогнезахисних просочень для дерева.
Так як сатураторний метод не дає можливості регулювати розмір отримуваних кристалів, то пропонується для впровадження безсатураторний метод отримання сульфату амонію на ПАТ «Авдіївський КХЗ», у якому на стадії абсорбції отримують ненасичений розчин солі, що піддається вакууму, - випарці в умовах інтенсивної циркуляції, що забезпечує незначне пересичення і керований ріст кристалів.
У дипломному проекті наведена технологічна схема сульфатного відділення та піридинової установки, креслення основних апаратів: абсорберу, барабанної сушарки, випарника та нейтралізатора. Розрахунки усіх основних апаратів: абсорберу, випарника, сушарки, нейтралізатора та всієї піридинової установки.
Наведені фізико-хімічні основи процесу уловлення аміаку з коксового газу та отримання піридинових основ, описані основні апарати та технологічні схеми. Розрахунок випарника виконаний за допомогою ЕОМ.
Список литературы
1. Берсудский В.Е., Крысин В.Н., Лесных С.И. Технология изготовления конструкций. -М. : Машиностроение, 1975
2. Кардашов Д.А. «Синтетические клеи»
3. Інформаційні технології в освіті, науці та виробництві. Вип 1(2): I-74 наук. Праць. О.: А. О. Бахва, 2013, - 344 с.
4. Процес і обладнання струминно-лазерного різання: Монографія. - Харків. - В-во «Точка», 2013. - 288 с. - іл..
5. Билик Ш. М. Макрогеометрия деталей машин. М., «Машиностроение», 1973. 344 с.
6. Борисов М. В., Павлов И. А., Постников В. М. Ускоренные испытания машин на износостойкость, как основа повышения их качества. М., Издательство стандартов, 1976. 352 с.
7. Бруевич Н. Г., Сергеев В. И. Основы нелинейной теории точности и надежности устройств. М., «Наука», 1976. 136 с.
8. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М., «Наука», 1969. 576 с.
9. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М., «Наука», 1965. 524 с.
10. Гоулдстейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеноскопический анализ. - М.: Мир, 1995. - 432 с. - ил.
11. Дальский А. М. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М., «Машиностроение», 1975. 224 с.
12. Коваленко В.С. Лазерная технология. - К.: Вища школа, - 1989. - 280 с.
13. Коваленко В.С., Романенко В.В., Олещук Л.М. Малоотходные процессы резки лучом лазера. - К.: Техника, 1987. - 112 с. - ил.
14. Кузнецов Ю.Н. и др. Компоновки станков с механизмами параллельной структуры. - Киев-Херсон: ПП «Вишемирский» - 2010. - 471 с.
15. Лыков, А.В. Теория тепло- и массопереноса / А.В.Лыков, Ю.А.Михайлов. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 535 с.
17. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие /под ред. Туманова А.Т. - М.: Машиностроение, 1973. - т.3. - 282 с.
18. Михайлов А.Н. Разработка технологий на основе функционально ориентированного похода. - Донецк, из-ВОДОННТУ, 2008. - 450 с. - ил.