Рассмотрение методов получения азотной кислоты. Сущность процесса абсорбции. Описание технологической схемы и проектируемой колонны. Выбор и обоснование параметров контроля и управления, систем автоматизации. Анализ опасных факторов производства.
Аннотация к работе
Азотная кислота широко применяется для производства многих продуктов, используемых в промышленности и сельском хозяйстве. Одной из составных частей воздуха является азот, который используется в процессах получения аммиака, цианамида кальция и других продуктов азотной технологии [1]. При производстве азотной кислоты сначала получают нитрозные газы (NO, NO2), которые затем вступают в реакцию с водой с образованием 60% азотной кислоты. В основу схемы АК-72, разработанной в СССР, положен замкнутый энерготехнологический цикл с двухступенчатой конверсией аммиака и охлаждением нитрозных газов под давлением 0,42-0,47 МПА и абсорбцией оксидов азота при давлении 1,1-1,26 МПА; продукция выпускается в виде 60%-ной HNO3. В холодильнике-конденсаторе пары азотной кислоты при температуре около 30 °С конденсируются с образованием 98-99%-ной HNO3, при этом оксиды азота частично поглощаются этой кислотой.Схема к расчету приведена на рисунке 2.5. Принимаем одинаковый диаметр для всасывающего и нагнетательного трубопровода. В соответствии с рекомендациями [4] принимаем скорость движения воды в трубопроводе w = 2 м/с Тогда диаметр трубопровода d = 4 ? 0,00199 = 0,0268 м Принимаем трубу с внутренним диаметром 25 мм и толщиной стенки 2 мм. Для этой зоны значение коэффициента трения [3] ? = 0.11 (e 68 / Re)0.25 = 0,11 ? (0,0032 68 / 64146)0,25 = 0,0281 Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений [3]3.1 Описание конструкции аппарата Конструкция аппарата показана на рисунке 3.1. s D Схема к расчету обечайки на прочность приведена ниже на рисунке 3.2 S D Схема к расчету эллиптического днища приведена на рисунке 3.3. Рисунок 3.4 - Схема к расчету фланца Принимаем hв = 75 мм. При расчете аппарат разбивается на некоторое число вертикальных элементов и для каждого определяется действующая на него сила от ветра.Управление технологическими процессами с использованием автоматических устройств включает в себя решение следующих основных задач: контроль параметров процессов, регулирование параметров, сигнализацию об отклонениях значений за допускаемые пределы, защиту оборудования в аварийных ситуациях. В качестве объекта управления при автоматизации процесса абсорбции примем одну из абсорбционных установок для получения азотной кислоты, состоящую из тарельчатой колонны, сепаратора и теплообменника для охлаждения поглотителя (воды). Для передачи сигнала на расстояние принимаем по аналогии с существующим промышленным объектом пневматическую систему передачи сигнала на рас-Лист Изм. Для измерения концентрации азотной кислоты выбран датчик ИС-4М, работающий в колоннах с агрессивными средами. Температура захоложенной воды, азотной кислоты и выходящего из колонны газа осуществляется с помощью хромель копелевой термопары ТХК, установленной на трубопроводе, сигнал передается на многоточечный потенциометр типа КСП4.Для достижения этой цели в дипломном проекте предусмотрены следующие мероприятия: 1) проанализированы существующие схемы производства азотной кислоты и выбрана установка, обеспечивающая наиболее полное превращение оксидов азота в кислоту (см. раздел 1); 2) выполнены расчеты, определяющие оптимальные параметры для процесса абсорбции нитрозных газов в аппарате (см. раздел 2); Для обезвреживания кислых стоков производства и разбавления стоков, со-держащих значительное количество примесей, не позволяющих подавать их непосредственно на очистительные сооружения предприятия, в составе производства предусмотрены нейтрализатор и усреднитель стоков. При остановке на ремонт, а также после ремонта перед включением в работу должна производиться продувка оборудования азотом, воздухом, паром. Для планирования, учета и калькулирования себестоимости продукции использован налоговый кодекс Российской Федерации в соответствии с которым, расходы, в зависимости от их характера, условий осуществления и направлений деятельности организаций, подразделяются на расходы внереализационные, а также связанные с производством и реализацией.
1 Обзор состояния вопроса..........................................................................................5 1.1 Сырье для получения азотной кислоты..................................................................5 1.2 Методы получения азотной кислоты......................................................................5 1.3 Сущность процесса абсорбции..............................................................................11 1.4 Конструкции абсорберов........................................................................................11
2 Технологический раздел.........................................................................................15 2.1 Описание технологической схемы и проектируемого оборудования...............15 2.2 Технологический расчет.........................................................................................20
3 Расчетно-конструкторский раздел.......................................................................36 3.1 Описание конструкции аппарата...........................................................................36 3.2 Выбор материала.....................................................................................................37 3.3 Расчет обечайки.......................................................................................................38 3.4 Расчет днища ...........................................................................................................40 3.5 Расчет фланцевого соединения..............................................................................41 3.6 Расчет аппарата на действие ветровой нагрузки .................................................43
4 Специальный раздел ...............................................................................................49 4.1 Монтаж колонны.....................................................................................................49 4.2 Технические условия на эксплуатацию и ремонт колонны................................59
5 Автоматизация оборудования...............................................................................64 5.1 Выбор и обоснование параметров контроля и управления................................64 5.2 Выбор и обоснование технических средств и систем автоматизации...............65
6 Безопасность и экологичность проекта...............................................................72 6.1 Анализ опасных и вредных факторов производства...........................................73 6.2 Мероприятияпопредотвращениювоздействияопасныхивредныхфакторов.............74