Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза
режима наиболее нежелательные последствия
вызываются неправильной выдачей жидкого аммиака на склад. При этом
повышается уровень жидкости в конденсационных колоннах, что может привести
к попаданию жидкого аммиака в колонны, резкому снижению температуры
катализатора, следствием чего часто является поломка насадки колонн
синтеза.
Превышение уровня жидкого аммиака в первичных сепараторах может
закончиться их переполнением и перебросом жидкого аммиака в циркуляционные
компрессоры. Вследствие этого в цилиндрах нагнетателей возникают
гидравлические удары, которые могут привести к разрушению машин.
Опасно также понижение уровней в указанных аппаратах {ниже нормы), так как
при этом может исчезнуть гидравлический затвор, и газ под давлением 300 ат
устремится в трубопроводы для жидкого аммиака. В результате возможно
разрушение газоотделителя. Если даже при этом сработают предохранительные
устрой- ства, неизбежно разлитие жидкого аммиака с возможностью отрав-ления
им людей. При малейших неполадках в работе автоматического управления
следует переходить на ручное обслуживание с выдачей жидкого аммиака из
сепаратора («под- газ») и следить за давлением по манометрам, установленным
на трубопроводах для жидкого аммиака.
Аварии могут возникать, кроме того, при нарушении режима работы
циркуляционных нагнетателей. Увеличение сверх 30 ат перепада давления между
всасывающей и нагнетательной линиями может привести к обрыву штоков в
поршневых машинах, к сдвигу вала и разрушению подшипников циркуляционных
нагнетателей. При возрастании перепада нагрузка нагнетателей должна быть
немедленно снижена.
Следует также иметь в виду, что резкое уменьшение интенсивности
циркуляции газа вызывает резкий скачок температуры в колонне. Если в этом
случае колонна находится на разогреве, возможен перегрев спиралей
электрического подогревателя, что приводит к выходу его из строя.
При возникновении неполадок на одном участке технологического процесса
необходимо обращать серьезное внимание на все связанные с ним другие
звенья, чтобы меры, принятые к ликвидации одного из нарушений, не вызвали
возможных аварий на смежном участке.
Спецификация оборудования
Насадки колонн синтеза
Колонны синтеза состоят из корпуса и насадки, включающей теплообменник и
катализаторную коробку.
Применяемые в настоящее время конструкции насадок можно свести к
следующим типам:
1. Трубчатые насадки с теплообменником в зоне катализа, подразделяемые на
противоточные, в которых потоки газа в теп-лообменных трубках и в слое
катализатора имеют встречное направление (см. рис. VI-10), и прямоточные
(обычно с двойными теплообменными трубками), в которых потоки газа движутся
в трубках и в слое катализатора параллельно друг другу (см. рис. VI-! 1).
2. Полочные насадки с катализатором, загруженным сплошным слоем на полки,
и подводом холодного газа в пространство между полками (см. рис. VI-13).
Известны также многочисленные варианты конструкции насадок, являющихся
комбинациями перечисленных выше типов (см., например, рис. У1-
12).Производительность колонн во многом зависит от конструкции их насадок,
совершенство которых оценивается простотой и надежностью работы, а также
возможностью создания наиболее благоприятного температурного режима синтеза
аммиака. В идеальном случае распределение температур по высоте слоя
Рис. VI-10. Противоточная насадка Рис. VI-11. Прямоточная насадка (здесь и
на рис. VI-!! —VI-13 спра- с двойными теплообменными трубками ва изображены
графики распределения температур в катализаторной коробке):
/—предварительный (нижний) теплообменник;
2—катализаторная коробка; 3—теплообменные
трубки катализаторной коробки.
катализатора должно соответствовать оптимальной температурной кривой (см.
рис. У1-2, стр. 277). Для обеспечения оптимального режима должно быть
правильно определено соотношение размеров предварительного теплообменника и
катализаторной коробки и организован отвод тепла из зоны реакции таким
образом, чтобы исключалась возможность как перегрева, так и переохлаждения
катализатора.
Трудность создания температурного режима колонн синтеза, близкого к
оптимальному, связана с тем, что образование аммиака по высоте
катализаторной коробки и, следовательно, выделение тепла происходят
неравномерно.
[pic]
'380 Ш 500 500°С
№лдднь№ байлас
байпас
Вертикальные водяные холодильники-конденсаторы состоят из пучка согнутых
в спирали труб высокого давления, помещенных в стальной цилиндрический
кожух; концы труб ввальцованы в распределительные камеры. Газ движется по
змеевикам сверху вниз, вода проходит в кожухе противотоком газу. В
зависимости от производительности агрегатов синтеза аммиака охлаждающая
поверхность таких конденсаторов составляет 150—200 л*2.
К наиболее эффективным типам конденсаторов относятся спиральные
теплообменники. Они достаточно компактны, однако из-за трудности
изготовления еще редко применяются.
Аммиачные конденсаторы устанавливают в дополнение к водяным
конденсаторам. Они являются второй ступенью охлаждения циркуляционного газа
и служат для более полной конденсации из него аммиака. Ниже кратко описаны
применяемые типы аммиачных конденсаторов.
Горизонтальный конденсатор представляет собой стальной котел,
рассчитанный на давление 16 ат. В нижней части котла размещается от 5 до 8
секций труб высокого давления, каждая из которых состоит из шести
горизонтальных труб, соединенных между собой.
[pic]
Снаружи такого конденсатора расположены газовые коллекторы, связывающие
секции труб высокого давления по входу и выходу газа. Газ поступает в
конденсатор сверху, разветвляется на параллельные потоки по секциям и
движется вниз, переходя затем в нижний коллектор. Нижние ряды труб высокого
давления погружены в кипящий жидкий аммиак, залитый в котел, а верхние
трубы охлаждаются парами аммиака. Чем меньше давление паров над жидким
аммиаком, тем ниже возможная температура охлаждения. Обычно конденсатор
работает при давлении 2 ат.
Котел конденсатора имеет предохранительные устройства — рычажные или
пружинные клапаны и взрывные пластины, предотвращающие возможность
случайного повышения давления в котле.
Газ
Слив
Рис. У1-19. Аммиачный конденсатор:
/—ловушка брызг жидкого аммиака; 2—коллектор для входа охлаждаемого газа;
3—змеевики; 4—корпус; 5—труба для слива жидкого аммиака из брызго-
отделителя; б—коллектор для выхода охлажденного газа.
Вертикальный конденсатор (рис. VI-19) также представляет собой котел,
заполняемый до определенного уровня жидким аммиаком. В котле размещены
змеевики 3 (трубы высокого давления). Азото-во до родная смесь входит в
конденсатор через верхний коллектор 2 и движется через параллельно
включенные змеевики (до 12. шт.) внутренним диаметром 25—35 мм. Охлажденная
газовая смесь выходит из аппарата через нижний коллектор б при температуре
10—20 °С.. Охлаждающая поверхность змеевиков-испарителей, установленных на
крупных агрегатах, достигает 100 м*.
Жидкий аммиак подается в испаритель (конденсатор) снизу, газообразный
испарившийся аммиак отводится по трубке в ловушку /. Здесь задерживаются
капли жидкого аммиака, уносимые газом; жидкость стекает обратно в аппарат
через вертикальную трубу 5.
Сепараторы и фильтры
Фильтры предназначены для очистки газа от твердых и жидких веществ,
сепараторы — для отделения жидкого аммиака.
[pic]
Применяются следующие способы выделения из газа твердых
примесей и капель жидкости: фильтрация через пористые
материалы, очистка под действием силы тяжести и резкого
изменения скорости и направления газа, очистка в поле
центробежных сил (созданием вращательного движения газа).
Различают несколько типов сепараторов и фильтров.
Рис. У1-20. Вертикальный сепаратор жидкого аммиака:
I—крышка; 2— корпус; 3—
отбойники; 4—внутренний
цилиндр; б—плита; 6—буй-
ковая камера.
Вертикальный сепаратор (рис. У1-20) состоит из
толстостенного стального цилиндрического корпуса 2 с
верхней и нижней крышками / и 5. Внутри аппарата имеется
цилиндр 4, ввальцованный в верхнюю часть корпуса и
опускающийся на треть его высоты. Газ, содержащий капельки
жидкости, входит в сепаратор через отверстие и движется по
кольцевому зазору между внутренней стенкой корпуса 2 и
цилиндром 4. На выходе из этого кольцевого зазора газ
изменяет скорость и направление и устремляется вверх
цилиндра. Отделение капель жидкости от газа лроисходит под
действием силы тяжести, изменения направления и скорости
газового потока.
Внутри цилиндра на металлических стержнях укреплены отбойники 3,
представляющие собой стальные полудиеки, повернутые друг к другу под углом
30°. Уносимые газом брызги жидкого аммиака ударяются об отбойники и стекают
вниз. Газ,
| |  скачать работу |
Производство синтетического аммиака при среднем давлении. Расчёт колонны синтеза |
