Разработка, внедрение и испытание промышленной установки для абсорбции аммиака в производстве минеральных удобрений на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», г. Салават

УДК 66.074.037

В. И. Петров, А. Ф. Махоткин

Разработка, внедрение и испытание промышленной установки для абсорбции аммиака в производстве минеральных удобрений на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», г. Салават

Казанский государственный технологический университет 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68; тел.: (843) 2318854; факс: (843) 2691250

Разработана промышленная установка для абсорбции аммиака в производстве карбамида. Процесс осуществляется в многоступенчатом аппарате с вихревыми контактными устройствами, что повышает степень абсорбции газов, улучшает сепарацию газо-жидкостного потока, уменьшает унос жидкой фазы.

Ключевые слова: абсорбция, вихревые контактные устройства, многоступенчатый аппарат, производство карбамида.

В настоящее время известны различные промышленные схемы производства карбамида и интенсивно ведутся научно-исследовательские и инженерные разработки в области совершенствования технологии 1 2. Новые разработки направлены на снижение энергетических затрат, загрязнения окружающей среды, капитальных вложений, на повышение качества продукции и производительности труда.

В процессе производства карбамида происходит выделение аммиака в составе отходящих газов, которые являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Улов аммиака в действующем производстве происходит в аппаратах колонного типа с ситчатыми или колпачковыми тарелками или в аппаратах насадочного типа. Недостатком таких аппаратов является их низкая эффективность и повышенный унос жидкой фазы. Аппараты не обеспечивают предельно допустимый выброс (ПДВ) по аммиаку, что приводит к повышению его предельно допустимой концентрации (ПДК) на промышленной площадке. Наиболее распространенным способом улавливания аммиака является его поглощение водой или аммиачным раствором. На процесс абсорбции аммиака влияет множество факторов: концентрация газообразного аммиака в отходящих газах, наличие примесей других газов, температурный режим процесса абсорбции, давление в системе абсорбции, тип используемого сорбента, концентрация получаемой аммиачной воды, тип мас-сообменной тарелки или аппарата, число

Дата поступления 24.08.07

ступеней поглощения, степень поглощения аммиака.

Для интенсификации работы основного и газоочистного оборудования необходима разработка новых многоступенчатых аппаратов с интенсивным взаимодействием фаз. Так, для улавливания отходящих газов, состоящих в основном из аммиака, наиболее перспективным является применение контактных устройств с закрученным потоком фаз 3 4. При этом повышается степень абсорбции газов, улучшается сепарация газо-жидкостного потока, уменьшается унос жидкой фазы.

На рис. 1 представлена внедренная нами на заводе минеральных удобрений ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» технологическая схема улавливания аммиака в производстве карбамида. Предлагаемый вихревой многоступенчатый абсорбер устанавливается вместо брызгоот-делителя для улова газов, содержащих аммиак, поступающих после насадочного и тарельчатого абсорберов. Орошение аппарата осуществляется химочищенной водой (ХОВ). Отходящие газы после действующих абсорберов под избыточным давлением подаются в нижнюю часть вихревого аппарата, схема которого представлена на рис. 2.

Аппарат состоит из четырех ступеней, различающихся между собой, брызголовушки, переливных труб, входных и выходных патрубков для газового потока. В нижней части аппарата расположено одно вихревое контактное устройство распылительного типа, самонастраивающееся во время работы 5. На трех последующих тарелках расположены вихревые контактные устройства (ВКУ) с завихри-телем газового потока, установленным внутри контактного патрубка 6.

Установка работает следующим образом: отходящие газы, содержащие газообразный аммиак, отсасываются из технологических аппаратов и через входной патрубок аппарата поступают в ВКУ. Газовый поток, проходя за-вихрители, приобретает вращательное движение, причем скорости движения газа в щелях

Рис. 1. Схема улова отходящих газов, содержащих газообразный аммиак: 1 — вихревой многоступенчатый абсорбер; 2 — емкость для приема аммиачной воды; 3 — труба выброса

Рис. 2. Схема внедренного промышленного вихревого многоступенчатого абсорбера улова аммиака

составляют 15—20 м/с. Сорбент с тарелки через прорези в контактном патрубке попадает внутрь контактного устройства, подхватывается газовым потоком и абсорбируется. Газожидкостной поток поднимается вверх по патрубку до отбойника, где происходит сепарация — отделение жидкой фазы от газового потока.

С целью ликвидации микрокапельного уноса жидкой фазы с вышележащей тарелки аппарат должен быть укомплектован брызго-ловушкой, изготовленной из нержавеющей стали, на которой располагается полипропиленовое иглопробивное полотно, намотанное в два слоя. После прохождения четырех ступеней и брызголовушки газовый поток направляется в трубу выброса. Аппарат в целом работает в противоточном режиме, а ВКУ — в прямоточном. На последнюю по ходу газа ступень подается по материальному балансу сорбент (ХОВ или конденсат соковых паров).

Сорбент, находящийся на тарелке, многократно циркулирует в ВКУ, абсорбируется, затем по переливным трубам стекает на нижележащие ступени. Перетекая со ступени на ступень, сорбент укрепляется на первой ступени и направляется в хранилище, откуда поступает вновь на технологические нужды. Результаты внедрения и промышленные испытания вихревых абсорберов представлены в табл. 1.

Таким образом, результаты проведенных промышленных испытаний многоступенчатого вихревого аппарата абсорбции аммиака позволяют рекомендовать его для широкого

Таблица 1

Характеристика вихревых абсорберов, внедренных в производстве карбамида на Заводе минеральных удобрений ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»

Наименование параметров ЦЕХ 50 ЦЕХ 24

Производительность по газу, м3/ч 2800 2000

Внутренний диаметр абсорбера, м 1.2 1.2

Количество ВКУ на тарелках, шт. 1  3 - 3  2 1  3 - 3  2

Наличие полипропиленовых фильтров нет нет

Высота абсорбера, м 5.04 5.04

Концентрация аммиака, на входе в аппарат, г/м3 100 100

Расход сорбента, м3/ч:

- хим. очищ. вода - 1.0

- конденсат соковых паров 1.8  3.0 -

Концентрация конденсата соковых паров на входе 38.4  42.8 -

в аппарат, г/ л

Концентрация ам. воды на выходе, г/л 54.7  58.5 43.0  57.8

Эффективность абсорбции, % 88  92 86  90

Средний улов газообразного аммиака, т/год 1840 1100

Расстояние между тарелками, м 0.8 0.8

Материал абсорбера и ВКУ Нерж. сталь 12Х18Н10Т

Вес абсорбера, т 1.7 1.7

промышленного внедрения на аналогичных предприятиях производства минеральных удобрений.

Литература

1. Справочник азотчика. 2-е изд. перераб.— М.: Химия, 1987.- 464 с.

2. Горловский Д. М., Альтшулер Л. Н., Кучерявый В. И. Технология карбамида.- М.-Л.: Химия, 1981.- 432 с.

3. Петров В. И., Балыбердин А. С., Махот-кин И. А. // Материалы Межд. науч.-практ.

конф. Экология: образование, наука, промышленность и здоровье.- Белгород: Вестник БГТУ, 2004.- №8, чЛУ. - С. 142.

4. Пат. 2232043. Россия / Петров В. И., Балыбердин А. С., Замдиханов И. М., Петров А. В., Махоткин И. А. // Б. И.- 2004.- № 19.

5. А.с. 593706 (СССР). Вихревой распылительный аппарат / Махоткин А. Ф., Шамсутди-нов А. М. // Б.И.- 1978.- № 7.

6. А.с. 1655532 (СССР). Вихревой тепло-массооб-менный аппарат / Петров В. И., Махот-кин А. Ф., Халитов Р. А. и др. // Б.И.-1991.- № 22.