Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот (ИТС 2-2022)

С учетом более высоких капитальных затрат реализация ДГ-ПГ-процесса требует

обязательного выполнения технико-экономического обоснования с учетом транспортной

составляющей. Внедрение ДГ-ПГ-процесса представляется экономически оправданным

для регионов с развитой строительной индустрией и потреблением большого объема

побочного продукта - ФПГ (наличие близлежащих цементных заводов, потребителей

гипсовых вяжущих и т. п.), а также удаленных от источников фосфатного сырья, что тре-

бует его более глубокой переработки для повышения экономической эффективности ос-

новного производства. При положительных результатах технико-экономических расче-

тов срок реализации ДГ-ПГ-процесса со строительством новой системы может составить

1,5-2 года с учетом проектирования. По аппаратурному оформлению, используемому

технологическому оборудованию и материалам ДГ-ПГ-процесс близок к успешно эксплу-

атируемому ПГ-процессу.

Принципиально в качестве перспективного возможно рассмотрение другого типа

двойного процесса производства ЭФК - полугидратно-дигидратного (ПГ-ДГ). Данный

процесс реализован за рубежом в промышленном масштабе и позволяет получать ЭФК

с высоким содержанием P2O5 (40-52 %) непосредственно на стадии экстракции (без до-

полнительного концентрирования). Принципиальная схема ПГ-ДГ-процесса с двойной

фильтрацией представлена на рисунке 4.6. Необходимость использования дополни-

тельного фильтра и другого оборудования увеличивает затраты, но дает возможность

сэкономить на упарке.

Рисунок 4.6 - Принципиальная схема ПГ-ДГ-процесса с двухступенчатой

фильтрацией

Экономические аспекты реализации ПГ-ДГ-процесса:

- экономия энергии благодаря сокращению или исключению необходимости ис-

пользования выпарного оборудования, если требуется концентрированная кислота для

последующей переработки;

162

- высокий выход P2O5 - 98,5 %;

- высокие капитальные затраты.

ПГ-ДГ-процесс неприменим для основного типа фосфатного сырья, используе-

мого в России, - хибинского апатитового концентрата. Вследствие наличия в сырье спе-

цифических примесей, существенно замедляющих процесс фазового перехода полугид-

рата в дигидрат сульфата кальция, экономически эффективная реализация ПГ-ДГ-про-

цесса невозможна (требуется неприемлемо большой реакционный объем на стадии пе-

рекристаллизации). Для ковдорского апатитового концентрата применимость данного

процесса требует уточнения с проведением комплекса лабораторных исследований.

Для варианта переработки импортного фосфатного сырья (фосфоритов), ПГ-ДГ-процесс

может иметь экономическую целесообразность по сравнению с одностадийными про-

цессами, однако уступает ДГ-ПГ-процессу в части перспективного использования фос-

фогипса.

Очистка экстракционной фосфорной кислоты методом жидкостной экс-

тракции трибутилфосфатом.

Способ используется для очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) с по-

лучением очищенных фосфорных кислот (ОФК) различной квалификации, вплоть до пи-

щевой. Технология основана на селективной экстракции фосфорной кислоты органиче-

ским экстрагентом, преимущественно, трибутилфосфатом (ТБФ).

В качестве исходной используется предварительно обессульфаченная до уровня

содержания SO4 0,3-0,4 % масс. и осветленная в тонкослойных отстойниках в присут-

ствии флокулянта концентрированная экстракционная фосфорная кислота с содержа-

нием Р2О5 не менее 50 %. Суспензия после отстаивания возвращается в цикл производ-

ства слабой ЭФК, а осветлённая часть направляется на частичную аммонизацию и да-

лее на очистку методом жидкостной экстракции циркулирующим в замкнутом цикле три-

бутилфосфатом в пульсационной колонне. Полученный экстракт (органическая фаза)

разделяется на два потока: один используется для получения кислоты пищевого каче-

ства, другой - технического. Водная фаза (рафинат) с содержанием 22-24 % Р2О5 сме-

шивается с отработанным раствором после восстановления ТБФ и направляется для

утилизации в производство фосфорсодержащих удобрений. Стадия промывки экстракта

каждого потока осуществляется водой в пульсационных колоннах с получением промы-

того экстракта и промывной кислоты. Промытый экстракт направляется на стадию вод-

ной реэкстракции Н3РО4, где образуются водный реэкстракт и ТБФ. Часть циркулирую-

щего экстрагента (ТБФ) в количестве 2-4 % направляется на регенерацию аммонийсо-

держащим реагентом.

Реэкстракт узла технической кислоты (36-38 % Р2О5) после смешения с промыв-

ной кислотой узла пищевой кислоты (28-32 % Р2О5) концентрируется до 53-62,5 % Р2О5

и отгружается в качестве технической ОФК.

Реэкстракт узла пищевой кислоты (28-32 % Р2О5) концентрируется до 53-62,5 %

Р2О5 с одновременной доочисткой кислоты от остаточного фтора и ТБФ, после чего упа-

ренная ОФК обесцвечивается с помощью перекиси водорода и/или активированного

угля.

В зависимости от качества исходной ЭФК (содержания в ней примесей) возможны

также дополнительные стадии очистки для удаления тяжелых металлов и фтора.

163

Технологическая схема очистки ЭФК является полностью безотходной, рафинат

перерабатывается в производстве удобрений, предусматривается аспирация и абсорб-

ционная водная очистка отходящих газов от соединений фтора. По продуктам очистки

ЭФК методом жидкостной экстракции Р2О5 обычно распределяется следующим обра-

зом: из 100 % Р2О5, поступающих с исходной ЭФК, в виде технической ОФК образуется

60-62 %, в виде пищевой - около 7 %, с рафинатом выводится - 25 % Р2О5.

Раздел 5. Производство азотной кислоты

Производство азотной кислоты как по общей мощности действующих произ-

водств, так и по объему выработки азотной кислоты - один из крупнейших в Российской

Федерации комплексов химической промышленности.

В производствах азотных минеральных удобрений в настоящее время использу-

ется азотная кислота преимущественно с концентрацией 55-60 % и с концентрацией 46-

49 % в относительно небольших количествах, которая вырабатывается на производ-

ствах, сооруженных более 50 лет назад и подлежащих выводу из эксплуатации.

Небольшая часть мощностей производств азотной кислоты предназначена для

получения концентрированной азотной кислоты (98-99,5 % мнг. HNO3) прямым синте-

зом или концентрированием разбавленной азотной кислоты с применением водоотни-

мающих веществ.

Сырьем для производства азотной кислоты служит аммиак, окисляемый в оксид

азота NO кислородом атмосферного воздуха.

Разбавленная значительным количеством воды азотная кислота не подлежит

транспортировке, является полупродуктом для переработки на общих с минеральными

удобрениями предприятиях.

Водяной пар, вырабатываемый попутно при получении азотной кислоты с любой

технологией, используется для собственных нужд и выдается в качестве энергетиче-

ского потока для потребления другими производствами предприятия.

Производства азотной кислоты потребляют электроэнергию, питательную воду

для котлов-утилизаторов, воду для подпитки водооборотных циклов и абсорбции окси-

дов азота, водяной пар, природный газ, АВС для пуска агрегатов и собственных нужд.

Производство азотной кислоты во всех агрегатах базируется на окислении газо-

образного аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплава платины с

родием и другими платиноидными металлами. В зависимости от примененного давле-

ния температура процесса окисления варьируется от 800 °C до 910 °C.

Процесс окисления аммиака происходит по основной реакции:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 907,3 кДж.

В зависимости от давления по основной реакции превращается в NO от 91 % до

97 % аммиака.

Побочные реакции:

4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O + 1101 кДж

;

4NH3 + 3O2 = 4N2 + 6H2O + 1269 кДж.

Далее в процессе получения азотной кислоты участвует NO.

164

Нитрозный газ охлаждается с 800-910 °C до не более 450 °C в котле-утилизаторе

с выработкой водяного пара с давлением 1,667-3,923 МПа (абс.) и перегревом 250-

440 °C.

До стадии абсорбции оксидов азота водой с образованием азотной кислоты нит-

розный газ охлаждается до 40-50 °C в котлах-утилизаторах, холодильниках-конденсато-

рах и подогревателях выхлопного газа. В ходе охлаждения NO окисляется кислородом,

содержащимся в нитрозном газе и добавочном воздухе, до NO2 по реакции:

2NO + O2 = 2NO2 + 123,5 кДж.

Процесс кислотообразования идет в холодильниках-конденсаторах и абсорбцион-

ной колонне по реакции взаимодействия с водой:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + 148,8 кДж.

Выделяющийся оксид азота (NO) окисляется кислородом нитрозного газа до ди-

оксида NO2 параллельно с образованием HNO3, ступенчато, многократно повторяясь.

Выхлопной газ после абсорбционной колонны содержит до 0,05-0,15 об. %

NO + NO2 в зависимости от типа агрегатов и подвергается каталитической очистке от

NO + NO2 до содержания не более 0,005 об. %.

Процесс получения азотной кислоты сопровождается подпроцессами фильтрации

атмосферного воздуха, газообразного аммиака, аммиачно-воздушной смеси, продувки

азотной кислоты от растворенных оксидов азота перед подачей в складские хранилища,

подготовки питательной воды перед подачей в котлы-утилизаторы.

В отрасли используются два типа технологии:

- с разными давлениями на стадиях окисления аммиака и абсорбции оксидов азота

(индексы - агрегаты АК-72 и 1/3,5);

- с одним давлением на обеих стадиях (индекс - агрегаты УКЛ-7).

Отличительной особенностью отечественных технологий производства азотной

кислоты в современных агрегатах УКЛ-7 средней мощности и крупнотоннажных АК-72

является применение природного газа.

Природный газ является одновременно топливом для выработки в агрегатах

УКЛ-7 и АК-72 и источником дополнительного водяного пара.

В таблице 5.1 приведены сведения о предприятиях, производящих азотную кис-

лоту в Российской Федерации, их названия, индексы агрегатов.

165

Таблица 5.1 - Предприятия - производители азотной кислоты

Перечень используемых технологий

Агрегат индекс АК-72, годовая про-

Агрегат индекс УКЛ-7, годовая про-

Агрегат индекс 1/3,5, годовая про-

ектная мощность - 380 тыс. т

ектная мощность - 120 тыс. т

ектная мощность - 45 тыс. т

№

Наименование

HNO3

п/п

предприятия

Коли-

Общая

Коли-

Общая

Коли-

Общая

че-

Срок ввода в

мощность,

че-

Срок ввода в

мощность,

че-

Срок ввода в

мощность,

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

(т/ч)

АО «Апатит» (Вологод-

1987

360 (44,4)

ская область)

«Акрон», ПАО

1979

900 (115)

600 (74)

1984

«Дорогобуж», ПАО (Смо-

1979

760 (97)

1975

360 (14,4)

ленская обл., Дорогобуж-

1981

1983

ский район, п. Верхнедне-

1984

провский)

АО «НАК «Азот» (Туль-

1972 (1÷3)

1080

1961 (1, 2)

495 (58,85)

ская обл., г. Новомос-

1974 (4÷6)

(133,2)

1962 (3, 4)

ковск)

1981 (7)

1963 (5)

1982 (8, 9)

1965 (6, 7)

1970 (8÷11)

АО «Воскресенские мину-

1970

185 (21,4)

добрения» (Москов-

ская обл., г. Воскресенск)

АО «Минудобрения» (Во-

1979

760 (97)

ронежская обл., г. Рос-

1984

сошь)

Перечень используемых технологий

Агрегат индекс АК-72, годовая про-

Агрегат индекс УКЛ-7, годовая про-

Агрегат индекс 1/3,5, годовая про-

ектная мощность - 380 тыс. т

ектная мощность - 120 тыс. т

ектная мощность - 45 тыс. т

№

Наименование

HNO3

п/п

предприятия

Коли-

Общая

Коли-

Общая

Коли-

Общая

че-

Срок ввода в

мощность,

че-

Срок ввода в

мощность,

че-

Срок ввода в

мощность,

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

(т/ч)

АО «Невинномысский

1972 (3÷6)

1200 (148)

1962(1-5) 1964

315 (37,45)

Азот» (Ставропольский

1973 (1, 2)

(7-8)

край, г. Невинномысск)

1977 (7, 8)

2015 (9;10)

Филиал «Азот»

1975 (1÷4)

1200 (148)

АО «ОХК «УРАЛХИМ»

1984 (5÷8)

(Пермский край, г. Берез-

1987 (9÷10)

ники)

КАО «Азот» (Кемеров-

1980

760 (97)

ская обл., г. Кемерово)

1984

Филиал «КЧХК»

1982

760 (97)

1978 (1)

600 (74)

АО «ОХК «УРАЛХИМ»

1983

1979 (2,3)

(Кировская обл., г. Ки-

1988 (4,5)

рово-Чепецк)

ООО «Ангарский Азотно-

1962

225 (26,75)

туковый завод» (Иркут-

ская обл., г. Ангарск-5)

АО «Мелеузовские мине-

1982 (1, 2)

600 (74)

ральные удобрения»

1985 (3÷5)

(Республика Башкорто-

стан, г. Мелеуз)

Перечень используемых технологий

Агрегат индекс АК-72, годовая про-

Агрегат индекс УКЛ-7, годовая про-

Агрегат индекс 1/3,5, годовая про-

ектная мощность - 380 тыс. т

ектная мощность - 120 тыс. т

ектная мощность - 45 тыс. т

№

Наименование

HNO3

п/п

предприятия

Коли-

Общая

Коли-

Общая

Коли-

Общая

че-

Срок ввода в

мощность,

че-

Срок ввода в

мощность,

че-

Срок ввода в

мощность,

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

ствов

эксплуатацию

тыс. т/год

(т/ч)

АО «Аммоний» (Респуб-

1989

360 (14,4)

лика Татарстан, г. Менде-

леевск)

ПАО «КуйбышевАзот»

2017

120 (15)

1965

465 (55)

(Самарская обл., г. Толь-

2020

130

ятти)

(16,25)**

* Агрегаты выведены из работы.

** Агрегат будет введен в работу.

5.1 Описание технологических процессов, применяемых в

настоящее время при производстве азотной кислоты

5.1.1 Агрегат АК-72

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате

АК-72 приведена на рисунке 5.1.

Сжатый воздух разделяется на два потока, из которых основной поток направля-

ется в аппараты окисления аммиака, а второй поток в продувочную колонну.

Жидкий аммиак испаряется за счет тепла циркулирующей воды, затем очищается

в фильтре, нагревается и смешивается с воздухом в смесителе, встроенном в контакт-

ный аппарат. Аммиачно-воздушная смесь подвергается дополнительной очистке в

фильтре, встроенном в контактный аппарат.

Окисление аммиака осуществляется в контактном аппарате на катализаторных

сетках.

Горячий нитрозный газ охлаждается последовательно в котле-утилизаторе, эко-

номайзере, подогревателе химически очищенной воды, холодильнике-конденсаторе.

Охлажденный нитрозный газ поступает в газовый промыватель, где отмывается от нит-

рит-нитратных солей и отделяется от сконденсировавшейся слабой азотной кислоты,

направляется в нитрозный нагнетатель, сжимается, затем последовательно охлажда-

ется в подогревателе питательной воды, холодильнике-конденсаторе и поступает в аб-

сорбционную колонну. Абсорбционная колонна орошается очищенной водой и азотной

кислотой из газового промывателя. Продукционная 60 %-ная азотная кислота поступает

в продувочную колонну, где из нее воздухом отдувают растворенные оксиды азота, и

далее самотеком направляется в хранилища склада.

Выхлопной газ из абсорбционной колонны направляется в подогреватель и далее

поступает в реактор каталитической очистки, где на двухступенчатом катализаторе при

избытке природного газа происходит восстановление оксидов азота до азота с одновре-

менным нагревом выхлопного газа до 780 °C. Содержание NOx в очищенном выхлопном

газе после реактора не превышает 0,005 об. %. Горячий выхлопной газ направляется в

рекуперационную газовую турбину. Энергия расширения горячего выхлопного газа рас-

ходуется на сжатие воздуха и нитрозного газа. Расширенный выхлопной газ из турбины

поступает в подогреватель неочищенного выхлопного газа, охлаждается и выбрасыва-

ется через выхлопную трубу в атмосферу.

169

Таблица 5.2 - Описание технологического процесса АК-72

Основное

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Фильтр воздуха

Отработанные

фильтровальные

Сжатый атмосферный

Осевой воздушный

Атмосферный воздух

материалы

Фильтрация и сжатие воздуха

воздух

компрессор в составе

Отработанное

ГТТ-12

турбинное масло

Жидкий аммиак

Испарение жидкого аммиака под

Отработанные

Газообразный аммиак

давлением

Испарители,

фильтр,

фильтровальные

Сжатый воздух

Фильтрация от мехпримесей и нагрев

теплообменник

материалы

Охлажденная

Охлажденная вода

газообразного аммиака

циркуляционная вода

Смешение аммиака и воздуха

Реактор (контактный

Нитрозный газ

Газообразный аммиак

аппарат)

Содержание NO до

Сжатый воздух

Окисление

аммиака

кислородом

9,5 об. %

воздуха до NO

Охлаждение нитрозного газа в котле-

Нитрозный газ

Котел-утилизатор

Нитрозный газ

утилизаторе и в экономайзере с выра-

Перегретый водяной пар

Экономайзер

боткой водяного пара

Питательная вода

Питательная химочи-

Охлаждение нитрозного газа

Нитрозный газ

Подогреватель химочи-

щенная вода

Нагрев питательной недеаэрированной

Питательная вода

щенной воды

Нитрозный газ

воды

Основное

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Конденсация водяных паров нитроз-

ного газа с образованием азотной кис-

Нитрозный газ

лоты

Холодильник-конденса-

Слабая азотная кислота

Охлаждающая оборот-

Промывка кислоты нитрозным газом от

тор

с концентрацией 35-

ная вода

аэрозолей нитрит-нитратных солей, от-

Газовый промыватель

37 об. %

деление азотной кислоты от нитроз-

ного газа

Нитрозный нагнетатель

в составе комплексного

Нитрозный газ

Сжатие нитрозного газа

Нитрозный газ

машинного агрегата

ГТТ-12

Витой теплообменник

Сжатый нитрозный газ

Охлаждение нитрозного газа и нагрев

Нитрозный газ

Подогреватель пита-

Питательная деаэриро-

деаэрированной питательной воды

Питательная вода

тельной воды высокого

ванная вода

давления

Нитрозный газ

Охлаждение нитрозного газа (II сту-

Нитрозный газ

Азотная кислота с кон-

пень)

Кожухотрубчатый тепло-

Охлаждающая оборот-

центрацией 58-60 %

Конденсация водяных паров с образо-

обменник

ная вода

HNO3

ванием азотной кислоты

Оборотная вода

Нитрозный газ

Конденсат HNO3

Выхлопной газ

Паровой конденсат

Абсорбция NO2

Продукционная 58-

Абсорбционная колонна

Охлаждающая оборот-

Продувка азотной кислоты

60 %-ная кислота

Продувочная колонна

ная вода

Оборотная вода

Сжатый воздух

Основное

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Выхлопной неочищен-

Двухзонный подогрева-

Выхлопной газ в ат-

ный газ

ный газ на каталитичес-

тель с топкой и конвек-

мосферу с содер-

Топочные газы

Нагрев выхлопного газа

кую очистку

тивным теплообменни-

жанием NOx до

Очищенный выхлопной

ком

0,008 об. %

газ из турбины

газ в атмосферу

Неочищенный выхлоп-

Высокотемпературный

ной газ

Каталитическая очистка выхлопного

Очищенный выхлопной

реактор с катализатором

Природный газ

газа около 760 °C природным газом

газ в газовую турбину

АПК-2

АВС

Таблица 5.3 - Материальный баланс

Расход

Выход

Единица

На 1 т мнг HNO3

Единица

На 1 т мнг HNO3

Наименование

измерения

Мин.

Макс.

измерения

Мин.

Макс.

Технологический процесс получения азотной кислоты

Аммиак

0,287

0,294

Азотная кислота, кон-

1,667

Воздух

4,95

5,07

центрация 60 масс. %

HNO3

Паровой конденсат на

0,326

0,340

Выхлопной газ после

3,896

4,037

абсорбцию

абсорбции

Всего

5,563

5,704

Всего

5,563

5,704

Процесс выработки водяного пара

Питательная вода (хи-

1,445

1,585

Водяной перегретый

1,4

1,5

мочищенная, обессо-

пар

ленная)

Непрерывная про-

0,045

0,085

дувка в канализацию

Всего

1,445

1,585

Всего

1,445

1,585

Таблица 5.4 - Энергетический (тепловой баланс)

Приход тепла

Расход тепла

Единица

На 1 т мнг HNO3

Единица

На 1 т мнг HNO3

Наименование

измерения

Мин.

Макс.

измерения

Мин.

Макс.

Природный газ

м³

Водяной перегретый

тыс. ккал

1105

1185

Энергетический эквива-

тыс. ккал

664

680

пар

лент: теплотворная

Нагрев оборотной

способность 1 ст. м³-

тыс. ккал

960

1040

воды на 8 °C

8000 ккал

Тепло химических реак-

тыс. ккал

1915

1930

ций

Выхлопной газ в атмо-

Тепло питательной воды

тыс. ккал

230

250

сферу

t=30 °C

тыс. ккал

Тепло атмосферного

Азотная кислота t =

тыс. ккал

24,0

24,8

тыс. ккал

68,0

воздуха

50 °C

Испарение жидкого ам-

тыс. ккал

86,0

88,0

миака

Всего

2449

2631

Всего

2657

2692

208

Потери

(7,8 %)

(2,3 %)

Таблица 5.5 - Основное оборудование

Наименование

Модель

Технологические

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

оборудования

(типоразмер)

характеристики

Фильтр атмосфер-

ного воздуха

Нестандартный

Очистка атмосферного воздуха

Фильтры грубой и тонкой

аппарат

от механических примесей

очистки

Фильтрующие

элементы

Компрессор для

В составе

Сжатие воздуха

Q = 200 тыс. м³/ч

сжатия воздуха

ГТТ-12

Испаритель жидкого

Теплообменник

Испаритель жидкого аммиака

Трубчатый теплообменник

аммиака

ИТГ-500

Окисление NH3 кислородом

Фильтрующий материал - ком-

Реактор окисления

воздуха до NO

плексный фильтрующий пакет

аммиака (контактный

Смешение и очистка амми-

аппарат)

ачно-воздушной смеси

Котел-утилизатор с

Тип КН 80/40

Утилизация тепла нитрозного

Производительность - 80 т/ч

экономайзером на

газа для выработки водяного

перегретого пара

нитрозном газе

пара

Секции котла-утилизатора рас-

положены в силовом корпусе

реактора окисления

Подогреватель химо-

Нестандартный

Утилизация тепла нитрозного

Трубчатый теплообменник

чищенной обессолен-

теплообменник

газа в подогревателе питатель-

Нагрев питательной воды

ной воды

Наименование

Модель

Технологические

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

оборудования

(типоразмер)

характеристики

Холодильник-конден-

Нестандартный

Охлаждение нитрозного газа

Горизонтальный трубчатый теп-

сатор I ступени

теплообменник

оборотной водой

лообменник

Конденсация водяных паров

В трубках - нитрозный газ, в

нитрозного газа с образова-

межтрубном пространстве -

нием азотной кислоты

оборотная вода

Промыватель нитроз-

Нестандартный

Промывка нитрозного газа от

Вертикальный аппарат, снабжен

ного газа

аппарат

аэрозолей нитрит-нитратный

ситчатыми тарелками

солей циркулирующей азотной

кислотой, образующейся в ап-

парате

Нитрозный нагнета-

В составе

Сжатие нитрозного газа

Центробежный компрессор с че-

тель

ГТТ-12

тырьмя ступенями

Q = 190 тыс. м³/ч

Степень сжатия - 3,2

Подогреватель пита-

Нестандартный

Охлаждение нитрозного газа,

Витой теплообменник

тельной воды

аппарат

нагрев питательной воды

В трубках - питательная вода,

межтрубное пространство -

нитрозный газ

Холодильник-конден-

Нестандартный

Охлаждение нитрозного газа

Горизонтальный трубчатый теп-

сатор II ступени

теплообменник

перед оборотной водой аб-

лообменник

сорбционной колонной

В трубках - нитрозный газ, в

межтрубном пространстве -

оборотная вода

Абсорбционная ко-

Нестандартный

Абсорбция оксидов азота с об-

Колонна с 45^ью ситчатыми та-

лонна

аппарат

разованием продукционной

релками, из них 25 - с охла-

азотной кислоты

ждающими оборотной водой

змеевиками

Продувочная колонна

Нестандартный

Отдувка горячим воздухом рас-

Колонна с 4 тарелками ситча-

аппарат

творенных в продукционной

того типа

кислоте оксидов азота

Наименование

Модель

Технологические

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

оборудования

(типоразмер)

характеристики

Подогреватель вы-

Нестандартный

Нагрев выхлопного газа на

Двухзонный аппарат печного

хлопного газа

аппарат

входе в реактор каталитиче-

типа

Тип ПВГ-1200

ской очистки теплом очищен-

1-я зона - нагрев неочищен-

ного, расширенного в газовой

ного выхлопного газа в конвек-

турбине выхлопного газа и при-

тивном теплообменнике, обо-

родного газа, сжигаемого в то-

греваемом очищенным выхлоп-

почной части

ным газом

2-я зона - радиальный тепло-

обменник, обогреваемый топоч-

ными газами от 16^ти горелок

Реактор каталитиче-

Нестандартный

Очистка выхлопного газа после

Горизонтальный реактор с внут-

ской очистки выхлоп-

аппарат

абсорбции от остатков NOx пу-

ренней корзиной для катализа-

ного газа

тем их восстановления природ-

тора, с вертикальным смесите-

ным газом на палладирован-

лем выхлопного газа с природ-

ном катализаторе АПК-2 при

ным газом и АВС при пуске

температуре около 780 °C

Газовая турбина

В составе

Рекуперация энергии выхлоп-

Турбина с разрезным валом

ГТТ-12

ного газа, нагретого на входе

Турбина высо-

до 780 °C, с раширением до

кого и низкого

давления, близкого к атмо-

давления

сферному

5.1.2 Агрегат АК-72М

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате

АК-72М приведена на рисунке 5.2.

Модернизация агрегата АК-72 осуществляется с целью повышения надежности

оборудования и схемы в целом, уменьшения простоев и повышения степени утилизации

тепла нитрозного газа.

Комплексное устранение недостатков в агрегате АК-72М достигается исключе-

нием из схемы высокотемпературной каталитической очистки выхлопного газа; осу-

ществлением его нагрева от 50 °C до 780 °C в подогревателе теплом очищенного, рас-

ширенного в газовой турбине выхлопного газа и природного газа, сжигаемого в топочной

части; применением селективной очистки выхлопного газа аммиаком; установкой паро-

вых турбин на обоих валах газотурбинного агрегата.

В агрегате АК-72М достигается более глубокая абсорбция оксидов азота за счет

использования холода испаряющегося жидкого аммиака для отвода тепла на верхних

тарелках (с 10-й по 25-ю) вместо охлаждения нитрозного газа перед нагнетателем. Охла-

ждение 10-25-й тарелок абсорбционной колонны водой при температуре 16 °C позво-

ляет снизить содержание оксидов азота в выхлопном газе после колонны.

Вследствие установки второго экономайзера в котле-утилизаторе и увеличения в

1,8 раза поверхности теплообмена подогревателя питательной воды достигается более

глубокая утилизация тепла нитрозного газа; снижается потребление пара на внутренние

нужды; соответственно, увеличивается выработка пара в агрегате и выдача его сторон-

ним потребителям. Кроме того, примерно на 30 % снижается расход оборотной воды, а

энергозатраты в целом снижаются на 15 %.

Описание технологического процесса приведено в таблице 5.6, материальный ба-

ланс - в таблице 5.7, энергетический баланс - в таблице 5.8, перечень основного обо-

рудования - в таблице 5.9.

178

Таблица 5.6 - Описание технологического процесса АК-72М

Основное

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Атмосферный воздух

Фильтрация и сжатие воздуха

Сжатый атмосферный

Фильтр воздуха

Отработанные

воздух

Осевой воздушный

фильтровальные

компрессор в составе

материалы

ГТТ-12 (КМА-2)

Отработанное

турбинное масло

Жидкий аммиак

Испарение жидкого аммиака под

Газообразный аммиак

Испарители,

фильтр,

Отработанные

давлением

Фильтрация

от

Сжатый воздух

теплообменник

фильтровальные

Сжатый воздух

мехпримесей

Охлажденная вода

материалы

Нагрев газообразного аммиака

Охлажденная

циркуляционная вода

Основное

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Газообразный аммиак

Смешение аммиака и воздуха

Нитрозный газ

Реактор (контактный

Катализаторные сетки

Сжатый воздух

Окисление

аммиака

кислородом

Содержание NO до

аппарат)

воздуха до NO

9,5 об. %

Нитрозный газ

Охлаждение нитрозного газа в котле-

Нитрозный газ

Котел-утилизатор

Питательная вода

утилизаторе и в экономайзерах с

Перегретый водяной пар

Экономайзер

выработкой водяного пара

Питательная

Охлаждение нитрозного газа

Нитрозный газ

Подогреватель

химочищенная вода

Нагрев питательной недеаэрирован-

Питательная вода

химочищенной воды

Нитрозный газ

ной воды

Нитрозный газ

Конденсация

водяных

паров

Нитрозный газ

Холодильник-

Охлаждающая

нитрозного газа с образованием азота

Слабая азотная кислота

конденсатор

оборотная вода

Промывка кислоты нитрозным газом от

с концентрацией 35-

аэрозолей нитрит-нитратных солей,

37 об. %

отделение азотной кислоты от

нитрозного газа

Нитрозный газ

Сжатие нитрозного газа

Нитрозный газ

Нитрозный нагнетатель

в составе комплексного

машинного агрегата

ГТТ-12 (или КМА -2)

Сжатый нитрозный

Охлаждение нитрозного газа и нагрев

Нитрозный газ

Витой теплообменник

газ

деаэрирован-ной питательной воды

Питательная вода

Подогреватель

Питательная

питательной воды

деаэрированная вода

высокого давления

Нитрозный газ

Охлаждение нитрозного газа

Нитрозный газ

Кожухотрубчатый

Охлаждающая

Конденсация водяных паров с

Азотная кислота с

теплообменник

оборотная вода

образованием азотной кислоты

концентрацией 60 %

II ступень охлаждения нитрозного газа

HNO3

Оборотная вода

Основное

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Нитрозный

газ

Абсорбция NO2

Выхлопной газ на

Колонный аппарат (45

Конденсат

азотной

Продувка азотной кислоты

подогрев

ситчатых тарелок, из них

кислоты

Продукционная

25 охлаждаются водой)

Паровой конденсат

60 %-ная кислота

Охлаждающая вода

Оборотная вода

Сжатый воздух

Выхлопной

Нагрев выхлопного газа

Выхлопной

Двухзонный

Выхлопной газ в

неочищенный газ

неочищенный газ на

подогреватель с топкой

атмосферу с

Природный газ

каталитичес-кую очистку

и конвективным

содержанием NOx до

Атмосферный воздух

Очищенный выхлопной

теплообменни-ком

0,008 об. %

Очищенный

газ в атмосферу

выхлопной газ из

турбины

Неочищенный

Каталитическая очистка выхлопного

Очищенный выхлопной

Низкотемпературный

Катализатор насыпной

выхлопной газ из

газа аммиаком

газ на нагрев

реактор с катализатором

подогревателя

АМЦ

Аммиак

Очищенный

Нагрев выхлопного газа до 760 °C

Очищенный выхлопной

выхлопной газ в

газ в турбину

подогреватель

Природный газ

Атмосферный воздух

Очищенный выхлоп-

Охлаждение выхлопного газа

Выброс в атмосферу

Двухзонный подогрева-

ной газ из турбины

тель с топкой и конвек-

тивным теплообменни-

ком

Таблица 5.8 - Энергетический (тепловой) баланс

Приход тепла

Расход тепла

Наименование

Единица

На 1 т мнг HNO3

Наименование

Единица

На 1 т мнг HNO3

измерения

Мин

Макс

измерения

Мин

Макс

Природный газ

м³

Водяной перегретый

тыс. ккал

1127

1220

Энергетичес-кий экви-

тыс. ккал

664

680

пар

валент: теплотворная

Нагрев оборотной воды

способность 1 ст. м^3-

тыс. ккал

984

1065

на 8 °C

8000 ккал

Тепло химических реак-

тыс. ккал

1915

1930

ций

Выхлопной газ в атмо-

тыс. ккал

247

260

Тепло питательной

сферу

тыс. ккал

воды t=30 °C

Тепло атмосферного

Азотная кислота

тыс. ккал

24,0

24,8

тыс. ккал

воздуха

t = 50 °C

Испарение жидкого ам-

тыс. ккал

миака

Всего

2527

2713

Всего

2740

2776,8

213

63,8

Потери

(7,8 %)

(2,3 %)

Таблица 5.9 - Основное оборудование

Модель

Технологические

Наименование оборудования

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

(типоразмер)

характеристики

Фильтр атмосферного воздуха

Нестандартный

Очистка атмосферного

Фильтры грубой и тонкой

аппарат

воздуха от механических

очистки

Фильтрующие

примесей

элементы

Компрессор для сжатия воз-

В составе КМА-2

Сжатие воздуха

Q=200 тыс. м³/ч

духа

Модель

Технологические

Наименование оборудования

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

(типоразмер)

характеристики

Испаритель жидкого аммиака

Теплообменник

Испаритель жидкого

Трубчатый

ИТГ-500

аммиака

теплообменник

Реактор окисления аммиака

Окисление NH3 кислородом

Фильтрующий мате-

(контактный аппарат)

воздуха до NO

риал - комплексный

Смешение и очистка амми-

фильтрующий пакет

ачно-воздушной смеси

Котел-утилизатор с экономай-

Тип КН 80/40

Утилизация тепла нитроз-

Производительность -

зерами на нитрозном газе

ного газа для выработки во-

80 т/ч перегретого пара

дяного пара

Секции котла-утилиза-

тора расположены в си-

ловом корпусе реактора

окисления

Подогреватель химочищенной

Нестандартный

Утилизация тепла нитроз-

Трубчатый теплообмен-

обессоленной воды

теплообменник

ного газа в подогревателе

ник

питательной воды

Нагрев питательной

воды

Холодильник-конденсатор

Нестандартный

Охлаждение нитрозного газа

Горизонтальный трубча-

I ступени

теплообменник

оборотной водой

тый теплообменник

Конденсация водяных паров

В трубках - нитрозный

нитрозного газа с образова-

газ, в межтрубном про-

нием азотной кислоты

странстве - оборотная

вода

Промыватель нитрозного газа

Нестандартный

Промывка нитрозного газа от

Вертикальный аппарат,

аппарат

аэрозолей нитрит-нитратный

снабжен ситчатыми та-

солей циркулирующей азот-

релками

ной кислотой, образующейся

в аппарате

Модель

Технологические

Наименование оборудования

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

(типоразмер)

характеристики

Нитрозный нагнетатель

В составе КМА-2

Сжатие нитрозного газа

Центробежный компрес-

сор с четырьмя ступе-

нями

Степень сжатия - 3,2

Подогреватель питательной

Нестандартный

Охлаждение нитрозного

Витой теплообменник

воды

аппарат

газа, нагрев питательной

В трубках - питательная

воды

вода, межтрубное про-

странство - нитрозный

газ

Холодильник-конденсатор

Нестандартный

Охлаждение нитрозного газа

Горизонтальный трубча-

II ступени

теплообменник

оборотной водой перед аб-

тый теплообменник

сорбционной колонной

В трубках - нитрозный

газ, в межтрубном про-

странстве - оборотная

вода

Абсорбционная колонна

Нестандартный

Абсорбция оксидов азота с

Колонна с 45 ситчатыми

аппарат

образованием продукцион-

тарелками, из них 25 - с

ной азотной кислоты

охлаждающими оборот-

ной водой змеевиками

Продувочная колонна

Нестандартный

Отдувка горячим воздухом

Колонна с 4 тарелками

аппарат

растворенных в продукцион-

ситчатого типа

ной кислоте оксидов азота

Модель

Технологические

Наименование оборудования

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

(типоразмер)

характеристики

Подогреватель выхлопного

Нестандартный

Нагрев выхлопного газа на

Двухзонный аппарат печ-

газа

аппарат

входе в реактор каталитиче-

ного типа

Тип БНГ-172

ской очистки теплом очищен-

1-я зона - нагрев неочи-

ного, расширенного в газо-

щенного выхлопного газа

вой турбине выхлопного газа

в конвективном теплооб-

и природного газа, сжигае-

меннике, обогреваемом

мого в топочной части

очищенным выхлопным

газом

2-я зона - радиальный

теплообменник, обогре-

ваемый топочными га-

зами от 16 горелок

Реактор каталитической

Нестандартный

Очистка выхлопного газа по-

Горизонтальный реактор

очистки выхлопного газа

аппарат

сле абсорбции от остатков

с внутренней корзиной

NOx путем их восстановле-

для катализатора, с вер-

ния аммиаком на алюмо-

тикальным смесителем

медьцинковом катализаторе

выхлопного газа с при-

АМЦ при 300 °C

родным газом и АВС при

пуске

Газовая турбина

В составе КМА-2

Рекуперация энергии вы-

Турбина с разрезным ва-

Турбина высо-

хлопного газа, нагретого на

лом

кого и низкого

входе до 760 °C, с рашире-

давления

нием до давления, близкого

к атмосферному

5.1.3 Агрегат УКЛ-7-76

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате

УКЛ-7-76 приведена на рисунке 5.3.

Жидкий аммиак испаряется за счет тепла водяного пара в испарителе, проходит

фильтр, нагревается водяным паром и далее направляется на смешение со сжатым очи-

щенным от механических примесей воздухом.

Смешение аммиака с воздухом происходит в смесителе с фильтром. Здесь обра-

зуется аммиачно-воздушная смесь (АВС), которая подвергается дополнительной

очистке от механических примесей.

Очищенная АВС поступает на катализаторные сетки контактного аппарата, где

аммиак окисляется кислородом воздуха с образованием NO, паров воды и азота. Обра-

зующийся при окислении аммиака нитрозный газ поступает в котел-утилизатор, на кото-

ром установлен контактный аппарат. В котле-утилизаторе вырабатывается водяной пар.

После котла-утилизатора нитрозный газ проходит окислитель, где происходит

окисление NO в NO2, подогреватель «хвостового» газа, где он охлаждается за счет пе-

редачи тепла выхлопному газу перед каталитической очисткой, холодильники-конденса-

торы, где он охлаждается и освобождается от основной массы реакционной влаги. Окис-

ленный нитрозный газ из холодильников-конденсаторов поступает в нижнюю часть аб-

сорбционной колонны. Азотная кислота с концентрацией не менее 55 % поступает в аб-

сорбционную колонну самотеком.

Орошение тарелок абсорбционной колонны осуществляется чистой водой (кон-

денсатом водяного пара, химочищенной водой, химобессоленной водой, конденсатом

сокового пара из производства аммиачной селитры, кислым конденсатом из производ-

ства концентрированной азотной кислоты, при недостаточном количестве конденсата

сокового пара, может дополнительно приниматься паровой конденсат из заводской

сети). Тепло образования азотной кислоты отводится оборотной водой, которая цирку-

лирует в змеевиках, расположенных на тарелках колонны.

Продукционная азотная кислота из абсорбционной колонны с концентрацией не

менее 58 % HNO3 самотеком направляется в продувочную колонну, где из кислоты воз-

духом выдуваются растворенные оксиды азота. Отбеленная азотная кислота из про-

дувочной колонны попадает на склад азотной кислоты или на прямую в производство

минеральных удобрений.

Смесь воздуха с оксидами азота после отдувки из продувочной колонны поступает

в абсорбционную колонну.

Выходящий из абсорбционной колонны хвостовой газ направляется в подогрева-

тели, где нагревается за счет тепла нитрозного газа, далее в него подается аммиак, и

смесь поступает в реактор селективной каталитической очистки, где на алюмованадие-

вом катализаторе происходит восстановление остаточных оксидов азота до азота. Очи-

щенный хвостовой газ поступает на окончательный подогрев в камеру сгорания турбины

газотурбинного агрегата. Топочные газы, нагревающие очищенный хвостовой газ, обра-

зуются путем сгорания природного газа в токе воздуха. Смесь очищенного хвостового

газа и топочных газов направляется в рекуперационную газовую турбину. Энергия рас-

ширения горячего хвостового газа расходуется на сжатие воздуха. Отработанный в тур-

188

Таблица 5.10 - Описание технологического процесса УКЛ-7

Основное технологическое

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

оборудование

(наименование)

Атмосферный воздух

Фильтрация и сжатие воздуха

Сжатый

атмосферный

Фильтр воздуха

Отработанные

воздух

Осевой воздушный

фильтровальные

компрессор в составе

материалы

ГТТ-3М

Отработанное

Нагнетатель

турбинное масло

Жидкий аммиак

Испарение жидкого аммиака

Газообразный

аммиак

Испаритель с паровым

Водяной пар

Фильтрация от мех. примесей

Паровой конденсат

обогревом, фильтр,

Нагрев газообразного аммиака

теплообменник с паровым

обогревом

Газообразный аммиак

Смешение аммиака и воздуха,

Аммиачно-воздушная

Смеситель с фильтром АВС

Отработанные

Сжатый воздух

фильтрация аммиачно-воздушной

смесь

фильровальные

смеси (АВС)

материалы

Аммиачно-воздушная

Окисление аммиака кислородом

Нитрозный газ

Реактор окисления аммиака

смесь (АВС)

воздуха до NO на платиновом

(контактный аппарат)

катализаторе

Нитрозный газ

Охлаждение нитрозного газа в

Нитрозный газ

Горизонтальный котел-ути-

Питательная вода

котле-утилизаторе с выработкой

Перегретый водяной пар

лизатор, пароперегреватель

перегретого водяного пара

Нитрозный газ

Окисление NO в NO2

Хвостовой газ, Нитроз-

Окислитель, подогреватель

Хвостовой газ

Охлаждение нитрозного газа

ный газ

выхлопного газа

Нагрев хвостового газа перед ка-

талитической очисткой

Нитрозный газ

Охлаждение нитрозного газа с кон-

Обезвоженный окислен-

Вертикальные холодиль-

Оборотная вода

денсацией водяных паров и обра-

ный нитрозный газ Азот-

ники-конденсаторы с пода-

Сжатый воздух

зованием азотной кислоты

ная кислота с концентра-

чей воды в трубки

цией 55 %

Оборотная вода

Основное технологическое

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

оборудование

(наименование)

Обезвоженный окис-

Абсорбция оксидов азота водой с

Продукционная азотная

Абсорбционная колонна с

ленный нитрозный газ

образованием азотной кислоты

кислота с концентрацией

ситчатыми тарелками, про-

Азотная кислота с кон-

58 % HNO3

дувочная колонна

центрацией 55 %

Хвостовой газ

Сжатый воздух

Конденсат водяного

пара

Оборотная вода

Хвостовой газ

Каталитическая очистка хвосто-

Очищенный хвостовой

Реактор

каталитической

Аммиак

вого газа от остатков NOx аммиа-

газ

очистки

ком

Очищенный хвостовой

Нагрев очищенного хвостового

Очищенный хвостовой

Камера сгорания

газ

газа в камере сгорания природного

газ

Природный газ

газа

Сжатый воздух

Очищенный хвостовой

Рекуперация энергии сжатого хво-

Расширенный хвостовой

Газовая турбина в составе

газ

стового газа для привода компрес-

газ

ГТТ-3М

сора воздуха

Хвостовой газ

Утилизация тепла расширенного

Очищенный хвостовой

Горизонтальный газотруб-

NOx, NH3

Питательная вода

хвостового газа для получения во-

газ

ный котел-утилизатор с эко-

дяного пара

Перегретый водяной пар

номайзером

Таблица 5.11 - Материальный баланс

Расход

Выход

Единица

На 1 т мнг HNO3

Единица

На 1 т мнг HNO3

Наименование

измерения

Мин.

Макс.

измерения

Мин.

Макс.

Технологический процесс получения азотной кислоты

Аммиак

0,300

0,304

Кислота азотная, кон-

Сжатый воздух

центрация 58 % HNO3

1,724

5,23

5,27

масс

Паровой конденсат на

Хвостовой газ после

0,15

0,350

3,956

4,20

абсорбцию

абсорбции

Всего

5,68

5,924

Всего

5,68

5,924

Процесс выработки водяного пара

Питательная вода (хи-

Водяной перегретый

мочищенная, деминера-

пар

1,903

2,52

1,803

2,08

лизованная)

Р = 1,57 МПа, t = 230-

250 °C

Непрерывная про-

0,10

0,44

дувка в канализацию

Всего

1,903

2,52

Всего

1,903

2,52

Таблица 5.11 - Энергетический баланс

Приход

Расход

На 1 т мнг HNO3

Единица

На 1 т мнг HNO3

Наименование

Ед. измере-ния

Наименование

Мин.

Макс.

измерения

Мин.

Макс.

Природный газ

м³

Водяной перегретый

тыс. ккал

1150

1370

Энергетичес-кий эк-

тыс. ккал

752

776

пар

вивалент: теплотвор-

Нагрев оборотной

тыс. ккал

1100

1210

ная способность

воды на 8 °C

1 ст. м³ - 8000 ккал

Воздух сжатый

тыс. ккал

6,097

тыс. ккал

260

274

Приход

Расход

На 1 т мнг HNO3

Единица

На 1 т мнг HNO3

Наименование

Ед. измере-ния

Наименование

Мин.

Макс.

измерения

Мин.

Макс.

Тепло химических ре-

тыс. ккал

2002

2028

Хвостовой газ после

акций

абсорбции

Тепло питательной

тыс. ккал

66,0

воды t=30 °C

Тепло атмосферного

тыс. ккал

29,2

Азотная кислота

тыс. ккал

60,0

64 ,0

воздуха

t = 50 °C

Всего

2730

2918

Всего

2920

3002,3

Потери

тыс. ккал

190

84,3

Таблица 5.12 - Основное оборудование

Наименование

Природоох

Модель (типоразмер)

Основное

Назначение оборудования

Технологические характеристики

оборудования

ранное

Фильтр

Нестандартный аппарат

Очистка атмосферного

Фильтрующие элементы с

атмосферного

Фильтрующие элементы

воздуха от механических

неткаными материалами из

воздуха

примесей

ультратонких волокон

Газовый

ГТТ-3М

Производительность до 87000 м³/ч

технологический

турбокомпрессор

Испаритель жид-

Кожухотрубчатый тепло-

Испаритель жидкого амми-

Горизонтальный кожухотрубчатый

кого аммиака

обменник

ака

теплообменник с U-образными труб-

ками

Реактор окисле-

Окисление NH3 кислородом

Аппарат вертикальный цилиндриче-

ния аммиака

воздуха до NO

ский с коническими днищами

(контактный ап-

Внутри аппарата расположены ката-

парат)

лизаторные сетки из платиновых

сплавов на поддерживающих устрой-

ствах

Наименование

Природоох

Модель (типоразмер)

Основное

Назначение оборудования

Технологические характеристики

оборудования

ранное

Котел-утилиза-

КУН-24, Г-335БП,

Утилизация тепла нитроз-

Горизонтальный двухходовой по газу

тор нитрозного

Г-420БПЭ

ного газа для выработки во-

цилиндрический аппарат с вынесен-

газа

дяного пара

ным паросборником

Окислитель с по-

Утилизация тепла нитроз-

Вертикальный цилиндрический аппа-

догревателем

ного газа

рат с U-образными трубками

выхлопного газа

2-й ступени

Подогреватель

Подогрев выхлопного газа

Горизонтальный кожухотрубчатый

выхлопного газа

нитрозным газом

теплообменник

Холодильник-

Охлаждение нитрозного

Вертикальный одноходовой кожухо-

конденсатор

газа оборотной водой

трубчатый теплообменник

Конденсация водяных па-

ров нитрозного газа с обра-

зованием азотной кислоты

Абсорбционная

Нестандартный аппарат

Абсорбция оксидов азота с

Снабжена 47 ситчатыми тарелками

колонна

образованием продукцион-

ной азотной кислоты

Продувочная ко-

Отдувка окислов азота из

Снабжена 3 ситчатыми тарелками

лонна

продукционной кислоты го-

рячим воздухом

Реактор катали-

Нестандартный аппарат

Очистка выхлопного газа

Вертикальный цилиндрический аппа-

тической очистки

после абсорбции от остат-

рат

выхлопного газа

ков NOx путем их восста-

новления аммиаком на ка-

тализаторе

Котел-утилиза-

КУГ-66, Г-400ПЭ

Утилизация тепла очищен-

Горизонтальный одноходовой котел

тор на выхлоп-

ного хвостового газа для

ном газе

выработки водяного пара

5.1.4 Агрегат 1/3,5

Схема технологического процесса производства азотной кислоты на агрегате

1/3,5 приведена на рисунке 5.4.

Воздух очищается от механических примесей в фильтре и поступает в воздухо-

дувку. В нее же подается газообразный аммиак. Аммиачно-воздушная смесь (АВС) сжи-

мается и подается в контактный аппарат, работающий под разрежением. Предвари-

тельно АВС нагревается нитрозным газом из котла-утилизатора, выходящим из подогре-

вателя АВС.

Выход оксида азота от количества окисляемого аммиака составляет не менее

96 %.

Далее в процессе получения азотной кислоты участвует NO.

Нитрозный газ охлаждается в котле-утилизаторе с выработкой водяного пара. Да-

лее нитрозный газ охлаждается в подогревателе газообразного аммиака и в холодиль-

никах-промывателях. Одновременно с охлаждением нитрозного газа в холодильниках-

промывателях происходит конденсация паров реакционной воды и частичное окисление

окиси азота в двуокись. Охлажденный нитрозный газ сжимается в нагнетателе, после

чего проходит окислитель части NO в NO2 и затем поступает в подогреватели выхлоп-

ного газа, в которых охлаждается за счет нагревания выхлопного газа.

Процесс кислотообразования идет в холодильниках-конденсаторах и абсорбцион-

ной колонне. Выделяющийся оксид азота NO окисляется кислородом до диоксида NO2

параллельно с образованием HNO3, ступенчато, многократно повторяясь.

На нижней тарелке абсорбционной колонны кислота достигает концентрации

не ниже 46 %. Полученная в колонне азотная кислота поступает на отдувку воздухом

растворенных в ней оксидов азота. Содержание растворенных оксидов азота после про-

дувки - не выше 0,15 %. Отбеленная кислота самотеком выдается в хранилища про-

дукционной азотной кислоты.

Хвостовой газ после абсорбционной колонны подвергается процессу каталитиче-

ской очистки от остатка NO + NO2.

Описание технологического процесса 1/3,5 приведено в таблице 5.14, перечень

основного оборудования - в таблице 5.15.

196

Таблица 5.13 - Описание технологического процесса 1/3,5

Основное

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Атмосферный воздух

Очистка атмосферного воздуха

Атмосферный

воздух,

Аппарат очистки воздуха

Отработанные

очищенный

от

фильтровальные

механических примесей

материалы

Газообразный аммиак

Фильтрация аммиака

Газообразный

аммиак,

Фильтр аммиака

Отработанные

очищенный

от

фильтровальные

механических примесей и

материалы

масла

Аммиачно-воздушная смесь

Окисление аммиака

Нитрозный газ

Контактный аппарат

Деаэрированная вода

Утилизация тепла реакции,

Перегретый пар

Котел-утилизатор

получение пара

Аммиачно-воздушная смесь

Нагрев АВС

АВС

Подогреватель

(АВС)

Нитрозный газ

аммиачно-воздушной

Нитрозный газ

смеси

Нитрозный газ

Охлаждение и промывка газа

Нитрозный газ

Газовый

холодильник-

Конденсат азотной кислоты

промыватель

Нитрозный газ

Сжатие нитрозного газа

Нитрозный газ

Нагнетатель нитрозного

газа (турбокомпрессор)

Нитрозный газ

Доокисление оксидов азота

Нитрозный газ

Окислитель

Нитрозный газ

Абсорбция оксидов азота

Азотная кислота, хвостовой

Абсорбционная колонна

Питательная вода

водой

газ

Конденсат азотной кислоты

Азотная кислота

Продувка азотной кислоты от

Азотная кислота

Продувочная колонна

Воздух

оксидов азота

Азотная кислота

Хранение азотной кислоты

Азотная кислота

Хранилище

азотной

кислоты

Основное

Эмиссии и отходы

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Аммиак

Каталитическая очистка

Очищенный хвостовой газ

Реактор

каталитической

NOх, NH3

Хвостовой газ

хвостовых газов

очистки

Таблица 5.14 - Основное оборудование

Наименование

Модель

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

Аппарат для

Нестандартный

Очистка атмосферного

Состоит из тарельчатого пенного

очистки

аппарат

воздуха от механических

промывателя с 3 решетчатыми

атмосферного

примесей

тарелками и рукавного матерчатого

воздуха

фильтра

Фильтр

Нестандартный

Очистка газообразного

Состоит из 15 матерчатых секций,

газообразного

аппарат

аммиака от механических

заключенных в общий кожух

аммиака

примесей и масла

Турбогазодувка

Тип ТГ-450-1,08

Транспортирование

аммиачно-воздушной смеси

в контактные аппараты

Подогреватель ам-

Подогрев аммиачно-воздуш-

Вертикальный кожухотрубный аппа-

миачно-воздушной

ной смеси перед контакт-

рат

смеси

ными аппаратами за счет

тепла нитрозного газа

Реактор окисления

Нестандартный

Окисление NH3 кислородом

Комбинированный аппарат с картон-

аммиака (контакт-

аппарат

воздуха до NO на катализа-

ным фильтром, установлен непо-

ный аппарат)

торе

средственно на паровом котле-ути-

лизаторе

Контактный аппарат состоит из усе-

ченных конусов, соединенных цилин-

дрической частью

Наименование

Модель

Основное

Природоохранное

Назначение оборудования

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

Паровой котел-ути-

Тип УС-2,6/39

Утилизация тепла нитроз-

Состоит из двух экономайзеров, ис-

лизатор

ного газа для выработки во-

парителя пароперегревателя и сепа-

дяного пара

рационной системы

Газовый холодиль-

Охлаждение нитрозного газа

В корпусе установлены 3 ситчатые

ник-промыватель

и частичная конденсация во-

тарелки, которые снабжены охла-

дяного пара с образованием

ждающими змеевиками

азотной кислоты, промывка

нитрозного газа от аммоний-

ных солей

Турбокомпрессор

Тип Н-540-41-1

Компримирование нитроз-

Снабжен рекуперационной газовой

нитрозного газа

ного газа перед подачей на

турбиной

абсорбционную колонну

Окислитель

Окисление окиси азота в

Полый вертикальный аппарат цилин-

двуокись

дрической формы

Подогреватель вы-

Охлаждение нитрозного газа

Кожухотрубчатый двухходовой подо-

хлопного газа

перед абсорбционной колон-

греватель с U-образными трубками

ной и подогрев хвостового

газа перед рекуперационной

турбиной

Абсорбционная ко-

Нестандартный

Абсорбция оксидов азота из

Колонна с 40 ситчатыми тарелками,

лонна

аппарат

нитрозного газа с образова-

которые снабжены охлаждающими

нием продукционной азотной

змеевиками для отвода тепла

кислоты

Продувочная ко-

Нестандартный

Отдувка окислов азота, рас-

Вертикальный аппарат с 4 колпачко-

лонна

аппарат

творенных в продукционной

выми тарелками барботажного типа

кислоте

Смеситель

Смешение аммиака и хво-

Вертикальный цилиндрический аппа-

стового нитрозного газа пе-

рат

ред подачей на реактор се-

лективной очистки

Таблица 5.15 - Расход сырья, материалов и энергоресурсов агрегатов АК-72; АК-72М; УКЛ-7; 1/3,5 на 1 т мнг HNO3

АК-72

АК-72М

УКЛ-7

1/3,5

Единица

Наименование

измерений

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Аммиак

0,287

0,295

0,2865

0,292

0,300

0,306

0,286

0,293

Катализатор платиновый (безвозврат-

0,062

0,125

0,120

0,125

0,090

0,15

0,034

0,047

ные потери)

Катализатор палладированный АПК-2

0,026

0,05

(безвозвратные потери палладия)

Алюмоцинкмедный катализатор АМЦ

5,8

Алюмованадиевый катализатор

4,5

Неплатиновый катализатор

г (литр)

(0,00018)

0,352

2,5

Электроэнергия

кВт·ч

14,5

14,3

290

380

Газ природный, Q = 8000 ккал/ст. м³

ст. м³

115

Конденсат водяного пара на орошение

0,340

0,370

0,34

0,35

0,15

0,67

1,2

абсорбционных колонн

Вода обессоленная

1,5

2,1

1,64

2,0

1,903

2,4

0,3

1,5

Оборотная вода

м³

117

130

110

120

118,9

170

200

Водяной пар (выдача)

Гкал

1,0

1,09

0,974

1,244

1,0

1,54

0,05

0,1

Таблица 5.16 - Выход продукции агрегатов АК-72; АК-72М; УКЛ-7; 1/3,5 на 1 т мнг HNO3

Един

АК-72

АК-72М

УКЛ-7

1/3,5

Наименование

ица

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

измерений

Азотная кислота

АК-72 (АК-72М): 58-60 % HNO3

1,667

1,724

1,667

1,724

1,818

2,083

2,174

УКЛ-7: 55-58 % HNO3

1/3,5: 46-48 % HNO3

203

5.2.2 Выбросы в атмосферу

В действующих агрегатах АК-72, АК-72М УКЛ-7 и 1/3,5 кардинально решена про-

блема минимализации выброса оксидов азота с выхлопным/хвостовым газом. Все про-

изводства оснащены аппаратами каталитической очистки, обеспечивающими содержа-

ние NOx не более 0,006 об. %, что в несколько раз ниже, чем в производствах большин-

ства агрегатов стран Европейского союза и других стран. Сохранены выхлопные трубы

с высотой не менее 100 м, что позволяет обеспечить рассеивание выхлопного/хвосто-

вого газа в случае аварийной остановки машинных агрегатов и по другим причинам.

5.2.3 Обращение со сточными водами

Постоянные сточные воды, загрязненные азотной кислотой, отсутствуют. Храни-

лища и другие емкости установлены в поддонах с объемом, предотвращающим попада-

ние закисленных вод в объекты окружающей среды. Они откачиваются с возвратом в

технологический процесс.

Постоянный сток - продувка котлов-утилизаторов - представляет собой горя-

чую воду с содержанием минеральных солей природного происхождения, охлаждается

и направляется на подпитку водооборотных циклов, сокращая потребление свежей

воды. Часть продувки может сбрасываться в канализацию.

5.2.4 Отходы производства

Отработанные катализаторы в основной своей массе являются ценным сырьем, в

связи с чем возвращаются поставщикам на аффинаж для извлечения драгоценных ме-

таллов (платины, палладия и др.) для повторного использования. Катализаторы не со-

держащие драгметаллов утилизируются либо захороняются.

Отработанные масла подлежат регенерации и используются повторно либо пере-

даются на переработку.

Отработанные фильтровальные ткани подлежат обезвреживанию или захороне-

нию, или передаче сторонним организациям.

Уровни эмиссий при производстве азотной кислоты приведены в таблицах 5.18-

5.29.

204

Таблица 5.18 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72

Сточные воды

Объем и (или) масса

сбросов загрязняющих

Объем и (или) масса сбросов

веществ до очистки в

Направлени

загрязняющих веществ после очистки в

расчете на тонну

е сбросов (в

Метод

расчете на тонну продукции

продукции

водный

очистки,

Источники

Наименование

объект, в

повторного

сброса

системы

использовани

канализации

)

Промывные воды

Оборудо-

оборудования:

Система ка-

Очистные со-

мг/л

вание, тру-

Аммоний-ион (NH4

⁺)

нализации

оружения

бопроводы

Нитрат-анион (NO3

^-)

Смывные воды:

Отделение

Система ка-

Очистные со-

мг/л

Нитрат-анион (NO3-)

абсорбции

нализации

оружения

Таблица 5.19 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72

Отходы производства и потребления

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса образования

размещенных отходов в

отходов до очистки в расчете на

расчете на тонну

тонну продукции

продукции

Метод очистки,

Наименование

Источники

повторного

отходов

образования

использования

Отработанные

Масло системы аг-

Регенерация/утилиза-

кг/т

0,01

0,044

0,015

масла

регатов

ция

Отделение очистки

Катализаторы и

Размещение и регене-

выхлопного газа,

контактные

рация/переработка на

кг/т

0,00002

0,0214

0,011

реактор каталитиче-

массы отработан-

специализированных

ской очистки, кон-

ные

предприятиях

тактный аппарат

Таблица 5.21 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72М

Сточные воды

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса сбросов

сбросов загрязняющих

загрязняющих веществ после

веществ до очистки в

Направление

очистки в расчете на тонну

расчете на тонну

Метод

сбросов (в

продукции

очистки,

Источники

водный

Наименование

повторного

сброса

объект, в

использовани

системы

канализации)

Промывные воды

оборудования:

Оборудование,

Система кана-

Очистные со-

мг/л

Аммоний-ион (NH4

⁺)

трубопроводы

лизации

оружения

Нитрат-анион (NO3-)

Смывные воды:

Отделение аб-

Система кана-

Очистные со-

мг/л

Нитрат-анион (NO3-)

сорбции

лизации

оружения

Таблица 5.22 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах АК-72М

Отходы производства и потребления

Объем и (или) масса образования

Объем и (или) масса

отходов до очистки в расчете на

размещенных отходов в

тонну продукции

расчете на тонну продукции

Метод очистки,

Наименование

Источники

повторного

отходов

образования

использования

Отработанные масла

Масло системы

Регенерация/ути-

кг/т

0,01

0,044

0,015

агрегатов

лизация

Отделение

очистки выхлоп-

Размещение и

Катализаторы и кон-

ного газа, реак-

регенерация/пе-

тактные массы отра-

кг/т

0,00002

0,032

0,016

тор каталитиче-

реработка на спе-

ботанные

ской очистки,

циализированных

контактный ап-

предприятиях

парат

Таблица 5.24 - Обращение со сточными водами при производстве азотной кислоты на агрегатах УКЛ-7

Сточные воды

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса сбросов

сбросов загрязняющих

загрязняющих веществ после

веществ до очистки в

Направление

очистки в расчете на тонну

расчете на тонну

Метод

сбросов (в

продукции

очистки,

Источники

водный

Наименование

повторного

сброса

объект, в

использовани

системы

канализации)

Химзагрязненные

Оборудова-

сточные воды:

Система ка-

Очистные со-

кг/т

ние, трубо-

Аммоний-ион (NH4

⁺)

0,05

нализации

оружения

проводы

Нитрат-анион (NO3

^-)

2,12

Промывные воды:

Оборудова-

Система ка-

Очистные со-

Аммоний-ион (NH4+)

мг/л

ние, трубо-

нализации

оружения

Нитрат-анион (NO3

^-)

проводы

Смывные воды:

Отделение

Система ка-

Очистные со-

мг/л

Нитрат-анион (NO3-)

абсорбции

нализации

оружения

Таблица 5.25 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах УКЛ-7

Отходы производства и потребления

Объем и (или) масса

образования отходов до

размещенных отходов в расчете

очистки в расчете на тонну

на тонну продукции

продукции

Метод очистки,

Наименование

Источники

повторного

отходов

образования

использования

Маслосистемы

Регенерация/ути-

кг/т

0,009

0,039

0,02

Отработанные масла

агрегатов

лизация

Катализаторы желе-

Отделение кон-

Утилизация или

зосодержащий отра-

кг/т

0,002

версии, контакт-

размещение (захо-

ботанный

ный аппарат

ронение)

Катализатор на ос-

нове алюмосили-

Утилизация или

Реактор селек-

ката/оксида алюми-

кг/т

0,005

0,0375

0,0065

размещение (захо-

тивной очистки

ния ванадиевый от-

ронение)

работанный

Сточные воды

Объем и (или)

Объем и (или) масса

масса сбросов

сбросов загрязняющих веществ

загрязняющих веществ до

Напра

после очистки в расчете на тонну

очистки в расчете на

вление

Метод

продукции

тонну продукции

сбросов (в

очистки,

Наименова

Источники

водный

повторного

ние

сброса

объект, в

использовани

системы

канализации)

Химзагрязненные

Коллектор

Оборудование

сточные воды:

химзагряз-

Очистные со-

кг/т

производства

Нитрат-анион

ненной кана-

оружения

азотной кислоты

(NO3

^-)

0,017

лизации

Промывные воды:

Коллектор

Нитрат-анион

Промывка аппа-

химзагряз-

Очистные со-

мг/л

Отс

(NO3

^-)

1000

207

ратов

ненной кана-

оружения

лизации

Смывные воды:

Контактное, ком-

Коллектор

Нитрат-анион

мг/л

1000

207

прессорное и аб-

химзагряз-

Очистные со-

Отс

(NO3-)

сорбционное от-

ненной кана-

оружения

деление

лизации

Таблица 5.28 - Отходы при производстве азотной кислоты на агрегатах 1/3,5

Отходы производства и потребления

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса размещенных

образования отходов до

отходов в расчете на тонну

очистки в расчете на тонну

продукции

Источники

Метод очистки,

Наименование

образован

повторного

отходов

ия

использования

Отработанные масла

Маслоси-

Регенерация/утилиза-

кг/т

0,008

0,081

0,01

стемы аг-

ция

регатов

Катализатор на ос-

Реактор

нове алюмосили-

Утилизация или раз-

каталити-

ката/оксида алюми-

кг/т

0,0045

0,01

0,006

мещение (захороне-

ческой

ния ванадиевый от-

ние)

очистки

работанный

Катализатор железо-

Контакт-

Утилизация или раз-

содержащий отрабо-

кг/т

0,0025

0,005

0,0038

ные аппа-

мещение (захороне-

танный

раты

ние)

5.3 Определение наилучших доступных технологий

Особенность производства азотной кислоты в промышленном масштабе заключа-

ется в том, что оно со времени изобретения способа получения оксидов азота методом

окисления аммиака кислородом воздуха на платиновом катализаторе и их поглощения

водой более ста лет назад базируется на этом общем единственном способе.

Все многочисленные попытки получить оксиды азота прямой фиксацией атмо-

сферного азота в промышленном масштабе завершились неудачей.

В то же время действующие в мире производства азотной кислоты отличаются

многообразием технических решений по технологическим схемам, конструкции оборудо-

вания, способов достижения глубины переработки оксидов азота (NOx) в азотную кис-

лоту и минимизации содержания их в выхлопном газе, выбрасываемом в атмосферу.

Технически прогресс в отрасли производства азотной кислоты зависел не только

от научных достижений, но и от технических, экономических возможностей металлурги-

ческой промышленности, химического и энергетического машиностроения, изготавлива-

ющего компрессорное оборудование для сжатия атмосферного воздуха и нитрозного

газа.

В способе получения азотной кислоты заложено противоречие между оптималь-

ным давлением на стадии окисления аммиака (при более низком выше степень окисле-

ния NH3 в NO на платиновом катализаторе) и на стадиях окисления NO в NO2 и их аб-

сорбции водой (чем выше давление, тем на порядки меньше объемы аппаратуры и, со-

ответственно, капиталовложения). Развитие процессов в металлургии в части поставки

коррозионностойких в азотной кислоте сталей и сплавов, химического машиностроения

в части изготовления сложного крупногабаритного оборудования из этих металлов,

энергетического машиностроения в части поставки качественных турбокомпрессоров и

газовых турбин, а также малогабаритных котлов-утилизаторов для выработки водяного

пара с высокими энергетическими параметрами обусловило постепенную смену произ-

водства азотной кислоты под атмосферным давлением с большим количеством крупно-

габаритных башен до крупнотоннажных производств в одну технологическую линию с

одной абсорционной колонной с мощностью, много большей, чем у предыдущих техно-

логий.

В СССР замена производств началась в 1950-х годах строительством агрегатов

малой мощности 45 тыс. т/год HNO3 по схеме с двумя давлениями (индекс 1/3,5 ата), с

конца 1960-х началось бурное строительство агрегатов средней мощности 120 тыс. т/год

HNO3 под одним давлением 0,7 МПа (индекс УКЛ-7), с конца 1970-х - агрегатов боль-

шой мощности 360-380 тыс. т/год под двумя давлениями 0,4/1,1 МПа (индекс АК-72).

Особенность агрегатов УКЛ-7 и АК-72 по сравнению с западными агрегатами с

подобной мощностью и технологическими схемами заключалась в привлечении природ-

ного газа для каталитической очистки выхлопного газа на катализаторе при температуре

700 °C и 780 °C и подаче очищенного выхлопного газа в рекуперационные газовые тур-

бины с той же температурой, что обусловило возможность получения всей энергии для

сжатия воздуха (в агрегате УКЛ-7, а в агрегате АК-72 - еще и нитрозного газа) без уста-

218

новки дополнительных двигателей (паровых турбин, электродвигателей). Это техниче-

ское решение основывалось на теоретически более высоком КПД превращения тепла

сгорания природного газа в механическую энергию по сравнению с паровыми турбинами.

Агрегаты АК-72, АК-72М, УКЛ-7, а также 1/3,5 эксплуатировались непрерывно и в

переходные 1990-е годы продавались на внутреннем и внешнем рынке, обеспечивая вы-

живаемость производства аммиачной селитры и NPK.

В настоящее время агрегаты УКЛ-7 и АК-72 эксплуатируются на уровне, близком

к проектной производительности, и производят ~95 % всей вырабатываемой азотной

кислоты в России.

В последние 10 лет агрегаты АК-72 и УКЛ-7 были модернизированы, улучшены их

технико-экономические показатели. В агрегатах УКЛ-7 высокотемпературная каталити-

ческая очистка выхлопного газа заменена на среднетемпературную, а также низкотем-

пературную селективную с помощью аммиака. В части агрегатов АК-72 и УКЛ-7 улуч-

шены конструкции турбокомпрессорных машин ГТТ-12, что позволило увеличить выра-

ботку азотной кислоты.

Наряду с агрегатами АК-72 и УКЛ-7 на 4 предприятиях России эксплуатируются

агрегаты малой мощности 1/3,5 ата. Эти агрегаты эксплуатируются более 50 лет и

вследствие физического износа работают с пониженной производительностью и повы-

шенными энергозатратами. Все агрегаты 1/3,5 модернизировались, они оборудованы

установками селективной каталитической очистки выхлопного газа и глубокой очистки

от оксидов азота. Себестоимость азотной кислоты, вырабатываемой в агрегатах 1/3,5,

обеспечивает прибыльность, по экономическим показателям соответствует современ-

ному уровню.

Все технологии эксплуатирующихся производств азотной кислоты АК-72, УКЛ-7,

1/3,5 могут быть отнесены к НДТ с учетом того, что термин, включающий слово «наилуч-

шие», не может носить абсолютного характера в отрыве от конкретных экономических

реалий. Выделяя какую-то одну конкретную технологию в качестве «наилучшей», можно

оставить без внимания действующие производства с хорошим качеством продукции и

низкой себестоимостью, обеспечивающей ее сбыт не только на внутреннем, но и на

внешнем рынке. Ясно, что технологии АК-72, УКЛ-7, 1/3,5, разработанные 45-55 лет

назад, трудно назвать «наилучшими» по сравнению с западными, непрерывно совер-

шенствовавшимися, в то время как в России по известным причинам 25 лет назад были

прекращены научно-исследовательские работы в области технологии и оборудования

для производств химической промышленности. Например, время показало, что приме-

нение природного газа в агрегатах АК-72 и УКЛ-7 усложнило их эксплуатацию, экономия

энергоресурсов не достигнута. Еще в большей степени это относится к агрегатам по тех-

нологии 1/3,5 из-за высокого расхода энергоресурсов. Но все эти агрегаты, включая

1/3,5, по своим технико-экономическим и экологическим характеристикам отвечают тре-

бованиям Методических рекомендаций по определению технологии в качестве в каче-

стве наилучшей доступной.

219

5.4 Наилучшие доступные технологии

5.4.1 Перечень наилучших доступных технологий

НДТ производства азотной кислоты являются:

- технология АК-72 для крупнотоннажного производства азотной кислоты с суточ-

ной мощностью 1100-1320 т мнг HNO3;

- технология АК-72М для крупнотоннажного производства азотной кислоты с суточ-

ной мощностью 1200-1320 т мнг HNO3;

- технология УКЛ-7 производства азотной кислоты средней мощности с суточной

производительностью 350-420 т мнг HNO3;

- технология 1/3,5 производства азотной кислоты малой мощности с суточной про-

изводительностью 120-150 т мнг HNO3.

5.4.2 Описание наилучших доступных технологий

5.4.2.1 Технология АК-72

Технология АК-72 включает следующие процессы:

- фильтрация атмосферного воздуха на тканях;

- сжатие воздуха в осевом воздушном компрессоре;

- испарение жидкого аммиака в трубчатых теплообменниках циркулирующей обес-

соленной водой, нагретой теплом нитрозного газа на всасе нитрозного нагнетателя;

- фильтрация испаренного аммиака от капель, паров масла и механических приме-

сей;

- нагрев газообразного аммиака теплом сжатого воздуха;

- смешение сжатого воздуха и газообразного аммиака с получением смеси (АВС),

содержащей 9,5-10,5 об. % аммиака;

- окисление аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплавов

платины с добавками (родия, рутения, палладия) с получением нитрозного газа;

- охлаждение нитрозного газа (НГ) в котле-утилизаторе под катализаторными сет-

ками с продуцированием перегретого водяного пара;

- дальнейшее охлаждение НГ в «кипящем» экономайзере котла-утилизатора и

нагрева питательной воды котла до кипения и частичного испарения;

- охлаждение НГ в подогревателе питательной воды с нагревом питательной воды;

- охлаждение НГ в холодильнике-конденсаторе I ступени оборотной водой с кон-

денсацией основной массы водяных паров и получением конденсата азотной кислоты;

далее НГ с конденсатом азотной кислоты смешивается с продувочным нитрозным газом

из продувочной колонны продукционной азотной кислоты и поступает в промыватель, в

котором происходит дальнейшее окисление NO в NO2 и укрепление концентрации цирку-

лирующего конденсата азотной кислоты до 35-40 % HNO3 и отмывка НГ от проскока ам-

миака и нитрит-нитратных аэрозольных частиц;

- сжатие НГ в центробежном нагнетателе;

- охлаждение сжатого НГ на входе в абсорбционную колонну последовательно в

подогревателе деаэрированной питательной воды котла и в холодильнике-конденсаторе

II ступени;

220

- абсорбция оксидов азота в абсорбционной колонне паровым конденсатом или хи-

мически обессоленной водой с образованием продукционной азотной кислоты (АК) с кон-

центрацией 58-60 % HNO3;

- отдувка продукционной АК от растворенных NOx горячим сжатым воздухом до

остаточного содержания оксидов в пересчете на N2O4 не более 0,05-0,08 масс. %; воздух

с отдутыми NOx направляется в промыватель НГ на всасе нагнетателя;

- выхлопной газ (ВГ) на выходе из абсорбционной колонны направляется через ло-

вушку-подогреватель в аппарат нагрева теплом расширенного в газовой турбине ВГ и

теплом сжигания природного газа в топочной части аппарата нагрева (ПВГ-1200); природ-

ный газ сжигается атмосферным воздухом;

- каталитическая очистка ВГ в реакторе от NOx восстановлением до N2 на паллади-

рованном катализаторе природным газом;

- очищенный ВГ направляется в газовую турбину - двигатель компрессора для

сжатия атмосферного воздуха - и нагнетается для сжатия НГ;

- расширенный в турбине очищенный ВГ направляется в подогреватель ВГ после

абсорбции и охлажденный в смеси с топочными газами выбрасывается в атмосферу че-

рез выхлопную трубу высотой 100-150 м;

- водяной пар, вырабатываемый в агрегате АК-72, в значительном количестве вы-

дается в качестве побочного продукта в сети предприятия для использования.

5.4.2.2 Технология АК-72М

Технология АК-72М по большинству процессов не отличается от технологии АК-72

и затрагивает только изменения в процессах нагрева выхлопного газа до 780 °C и ката-

литической очистки.

В технологии АК-72М исключена функция реактора каталитической очистки ВГ как

промежуточного нагревателя ВГ. Нагрев ВГ от выхода из абсорбционной колонны до

780 °C на входе в газовую турбину осуществляется в блоке теплообменников использо-

вания тепла сжигания всего количества природного газа воздухом из атмосферы и тепла

охлаждения расширенного в турбине ВГ перед сбросом в атмосферу. Исключается по-

дача природного газа в реактор каталитической очистки, переведенного на способ се-

лективного восстановления NOx до N2 аммиаком.

Указанные решения имеют ряд значимых преимуществ (исключение использова-

ния палладированного катализатора, некоторое снижение расхода природного газа, ис-

ключение попадания катализаторной пыли в турбину и проскока природного газа в нее).

Однако оно сопряжено с увеличением капитальных затрат в связи с применением доро-

гостоящих труб из жаростойких сплавов.

5.4.2.3 Технология УКЛ-7

Технология УКЛ-7 относится к действующим агрегатам УКЛ-7 с разными индек-

сами (УКЛ-7-71, УКЛ-7-76), отображающими год разработки серии агрегатов с модифи-

кацией технологической схемы и оборудования.

После внедрения в этих агрегатах технологии селективной очистки выхлопного

газа при температуре 240-280 °C и использованием аммиака в качестве восстановителя

агрегаты сохранили индексы без изменения.

221

Ниже следует описание технологии УКЛ-7 с учетом селективной очистки выхлоп-

ного газа.

Технология УКЛ-7 включает следующие процессы:

- фильтрация атмосферного воздуха от механических примесей;

- сжатие воздуха в осевом воздушном компрессоре;

- испарение жидкого аммиака (NH3) теплом конденсации водяного пара;

- фильтрация NH3 от брызг жидкого и механических примесей, подогрев газообраз-

ного NH3;

- подогрев сжатого воздуха;

- смешение NH3 и воздуха с получением смеси (АВС), содержащей 10-10,5 об. %

аммиака;

- окисление аммиака кислородом воздуха на катализаторных сетках из сплавов

платины с добавками (родия, рутения, палладия);

- охлаждение нитрозного газа (НГ) в газотрубном котле-утилизаторе с продуциро-

ванием пара;

- окисление NO в окислителе;

- нагрев выхлопного газа до входа в реактор селективной очистки теплом охлажде-

ния нитрозного газа, который остывает на входе в холодильник-конденсатор;

- охлаждение НГ в двух холодильниках-конденсаторах; при охлаждении образуется

конденсат азотной кислоты с концентрацией 50-55 % HNO3;

- абсорбция оксидов азота водой с образованием 58 % азотной кислоты; содержа-

ние O2 - до 3 об. %;

- отдувка продукционной азотной кислоты от растворенных NOx горячим воздухом;

продувочный газ поступает в абсорбционную колонну;

- каталитическая очистка ВГ на алюмованадиевом катализаторе;

- подогрев ВГ в камере сжигания теплом сжигания природного газа в камере сгора-

ния;

- расширение очищенного ВГ в газовой турбине КМА до давления, близкого к атмо-

сферному;

- охлаждение ВГ в котле-утилизаторе перед сбросом в атмосферу; продуцируется

перегретый пар;

- перегретый пар из обоих котлов-утилизаторов направляется в заводские сети для

использования.

5.4.2.4 Технология 1/3,5 для производств малой мощности

Технология 1/3,5 для производств малой мощности включает следующие про-

цессы:

- фильтрация атмосферного воздуха от механических примесей;

- фильтрация газообразного аммиака;

- смешение воздуха и аммиака;

- сжатие аммиачно-воздушной смеси (АВС);

- нагрев АВС;

- фильтрация АВС;

- окисление аммиака на катализаторной сетке из сплава платины с добавками

(I ступень) и неплатиновом катализаторе (II ступень) под разрежением;

222

- охлаждение нитрозного газа (НГ) в котле-утилизаторе с продуцированием водя-

ного пара;

- охлаждение нитрозного газа с нагревом АВС;

- охлаждение и конденсация водяных паров из нитрозного газа с образованием кон-

денсата азотной кислоты с концентрацией 4-10 % HNO3;

- смешение нитрозного газа с добавочным и продувочным газом на всасе нагнета-

теля под разрежением;

- сжатие нитрозного газа в центробежном нагнетателе;

- окисление NO в NO2 с разогревом нитрозного газа;

- охлаждение нитрозного газа с нагревом выхлопного газа в трубчатых теплообмен-

никах;

- охлаждение нитрозного газа оборотной водой на входе в абсорбционную колонну;

- абсорбция оксидов азота с образованием 46-48 %-ной азотной кислоты;

- продувка продукционной азотной кислоты атмосферным воздухом до остаточного

содержания N2O4 не более 0,15 об. %;

- каталитическая очистка выхлопного газа на селективном алюмованадиевом ката-

лизаторе от NOx аммиаком;

- расширение очищенного выхлопного газа в рекуперационной газовой турбине в

составе нагнетателя и сброс в атмосферу.

В таблице 5.30 приведены технологические показатели НДТ производства азотной кис-

лоты.

223

Таблица 5.29 - Технологические показатели НДТ производства азотной кислоты

Технологические показатели НДТ

Продукт

Технология

Эмиссии

АК-72, АК-72М:

Выбросы:

каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха

Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)

при давлении 0,412 МПа (4,2 кгс/см²) (абс) и абсорбция

< 1,11 кг/т;

окислов азота конденсатом водяного пара при давлении

Аммиак (NH3) < 0,46 кг/т

1,0791 МПа (11 кгс/см²) (абс)

УКЛ-7:

Выбросы:

каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха

Азота диоксид и азота оксид суммарно

при давлении 0,716 МПа (7,3 кгс/см²) (абс) и абсорбция

(NOx) <1,14 кг/т

окислов азота конденсатом водяного пара при давлении

Аммиак (NH3 ) <0,76 кг/т

0,716 МПа (7,3 кгс/см²) (абс)

1/3,5 ата:

Выбросы:

Азотная кис-

каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха

Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx) <1,50

лота

при атмосферном давлении и абсорбция окислов азота

кг/т;

конденсатом водяного пара при давлении 0,35 МПа

Аммиак (NH3)

< 0,52кг/т

(3,5 кгс/см²) (абс.)

Совместная эксплуатация двух технологий производства

Выбросы:

азотной кислоты (двух агрегатов УКЛ-7 и трех агрегатов

Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)

1/3,5) в составе одного объединенного производства

< 1,31 кг/т;

Аммиак (NH3) < 0,554кг/т

Совместная эксплуатация двух технологий производства

Выбросы:

азотной кислоты (состоящий из двух агрегатов УКЛ-7 и

Азота диоксид и азота оксид суммарно (NOx)

одиннадцати агрегатов 1/3,5) в составе одного объеди-

< 1,45 кг/т;

ненного производства

Аммиак (NH3) < 0,73 кг/т

5.4.3 Применение наилучших доступных технологий

Технологии АК-72, АК-72М, УКЛ-7 постоянно совершенствуются, существуют раз-

работки и предложения по дальнейшей модернизации действующих агрегатов, что при-

менимо при модернизации существующих и сооружения новых предприятий. В то же

время требуется разработка проектов новых агрегатов без применения природного газа.

Важно, чтобы они проектировались на отечественном оборудовании, так как в этом слу-

чае они будут иметь преимущество перед западными по капитальным и эксплуатацион-

ным затратам.

Технология 1/3,5 устарела, так как она применялась для агрегатов малой мощно-

сти, с чем связаны высокие удельные капиталовложения и расход электроэнергии. Дей-

ствующие производства могут эксплуатироваться с учетом их проведенной модерниза-

ции (внедрение каталитической очистки выхлопного газа) до исчерпания экономической

целесообразности.

В таблице 5.31 приведены технические и организационные мероприятия по реше-

нию этих задач, а также по замещению импорта фильтроэлементов для фильтрации воз-

духа, газообразного аммиака и их смеси.

Таблица 5.30 - Технические и организационные мероприятия по модернизации действующих

агрегатов АК-72 и АК-72М

№

Наименование мероприятия

Конечная цель модернизации

п/п

Модернизация ГТТ-12 и КМА-2, повышение

Достижение суточной

мощности ТВД с целью гармонизации

производительности агрегатов

производительности воздушного компрессора и

1320 т/сут; доведение до проектных

нагнетателя нитрозного газа

значений производительности по

воздуху до 200-240 тыс. нм³/ч с

достижением давления сжатого

воздуха до 0,412-0,451 МПа и

нитрозного газа 1,08-1,18 МПа без

дотации энергии

Модернизация экономайзера котла-утилизатора

Повышение степени утилизации тепла

КН 80/40 с увеличением поверхности

нитрозного газа для увеличения

теплообмена

выработки пара

Модернизация фильтров воздуха, аммиака и

Импортзамещение.

аммиачно-воздушной смеси с применением

Установка отечественных фильтров

фильтров заводского изготовления

заводского изготовления

Модернизация подогревателя выхлопного газа с

увеличением поверхности теплообмена

Переход на низкотемпературную селективную

Исключение из процесса дорогостоя-

каталитическую очистку выхлопного газа (для аг-

щего алюмопалладиевого катализа-

регатов АК-72)

тора.

Повышение надежности и безопасно-

сти агрегата.

Снижение температуры нагрева вы-

хлопного газа перед очисткой

225

№

Наименование мероприятия

Конечная цель модернизации

п/п

Изменение способа нагрева выхлопного газа пе-

Снижение расхода природного газа.

ред очисткой с исключением из схемы подогре-

Повышение надежности и безопасно-

вателя выхлопного газа ПВГ-1200 (АК-72) или

сти агрегата

БНГ-172 (АК-72М)

Применение современных каталитических си-

Снижение разовых вложений в ме-

стем для окисления аммиака, в том числе с ис-

таллы платиновой группы (МПГ)

пользованием нанесённых сетчатых катализато-

Сокращение безвозвратных потерь

ров с пониженным содержанием драгоценных

МПГ

металлов

5.4.3.1 Агрегаты по технологии УКЛ-7

Дальнейшая их модернизация лежит в области замены изношенных комплексных

машинных агрегатов ГТТ-3М новыми с более совершенными конструкцией и эксплуата-

ционными характеристиками. Существуют конкурирующие разработки отечественных

машин с полнонапорным (одноступенчатым) сжатием воздуха в осевом компрессоре.

Одна из этих конструкций (ГТУ-8) внедрена, и внедряется другая машина (ГТТ-3ПН) с

более высокой производительностью.

Широкое внедрение новых машин продлит работоспособность агрегатов УКЛ-7 и

повысит производительность на 10-15 %.

На базе машины с полнонапорным сжатием воздуха, но с видоизмененным при-

водом возможно создание следующего поколения агрегатов средней мощности с произ-

водительностью на 40 % выше, чем у УКЛ-7, и исключением применения природного

газа.

В таблице 5.32 приведены технические и организационные мероприятия по мо-

дернизации действующих агрегатов УКЛ-7.

Таблица 5.31 - Технические и организационные мероприятия по модернизации действующих

агрегатов УКЛ-7

№

Наименование мероприятия

Конечная цель модернизации

п/п

Замена изношенных ГТТ-3М комплексными

Увеличение производительности агрегатов

машинными агрегатами с полнонапорными

и экономия энергоресурсов (природного

воздушными компрессорами

газа, электроэнергии)

Повышение степени утилизации тепла

Снижение удельного расхода природного

нитрозного газа для нагрева выхлопного газа

газа и высвобождения сжатого воздуха для

перед камерой сжигания природного газа до

увеличения выработки азотной кислоты

280-300 °C

Модернизация фильтров воздуха и

Импортозамещение.

аммиачно-воздушной смеси с применением

Повышение срока службы

отечественных фильтров заводского

фильтроэлементов

изготовления

226

Таблица 5.32 - Оценка стоимости реализации нового строительства

Технологические

Эксплуатационные затраты

Обоснование

мероприятия, объекты

Капитальные затраты

(на единицу выпускаемой

экономического

Примечание

производства

продукции)

эффекта

Строительство агрегата

2 008 млн руб. без

Увеличение объемов

УКЛ

НДС

производства некон-

центрированной азот-

ной кислоты

Таблица 5.33 - Оценка стоимости реализации технологических мероприятий по модернизации действующих производств

Технологические

Эксплуатационные затраты

Капитальные

Обоснование

мероприятия, объекты

(на единицу выпускаемой

Примечание

затраты

экономического эффекта

производства

продукции)

Модернизация

газотур-

159,7 млн руб.

Энергоэффективность -

Увеличение

1. Замена ТВД ГТТ-12 на

бинного технологического

29181,9 Гкал

производительности

модернизированную.

агрегата ГТТ-12

модернизированного

2. Модернизация осевого

турбоагрегата по воздуху на

компрессора (модернизация

10 %.

ротора, замена рабочих лопаток

Экономия тепловой энергии

ТНД, реконструкция узла опорно-

упорного подшипника и т. д.).

3. Вынос маслобака

Технологические

Эксплуатационные затраты

Капитальные

Обоснование

мероприятия, объекты

(на единицу выпускаемой

Примечание

затраты

экономического эффекта

производства

продукции)

Техническое

155,2 млн руб.

Повышение эффективности

1. Техническое перевооружение

перевооружение

производства.

осевого компрессора и газовой тур-

комплексного машинного

Повышение показателей

бины низкого давления.

агрегата КМА-2 АК-72

надежности комплексного

2. Замена газовой турбины высо-

машинного агрегата КМА-2.

кого давления на модернизирован-

Увеличение выработка ам-

ную турбину.

миачной селитры на

3. Замена рабочих лопаток ком-

20 тыс. т/год

прессора на высоконапорные с це-

лью увеличения производительно-

сти компрессора на 10 % (по отно-

шению к проектному) и, как след-

ствие, агрегата по производству

азотной кислоты в целом

Техническое перевоору-

3,6 млн руб.

Энергоэффективность -

Уменьшение расхода пара

Замена схемы обвязки кислотного

жение узла подготовки

11532 Гкал

на подогрев воды в отделе-

контура

газообразного аммиака

нии подготовки газообраз-

агрегатов АК-72

ного аммиака.

Экономия тепловой энергии

Перевод на АСУТП агре-

30 млн руб.

Ресурсосбережение

гатов АК-72

Перевод на АСУТП агре-

38,8 млн руб.

Ресурсосбережение

гатов УКЛ-7

Перевод на селективную

23 млн руб.

Ресурсосбережение.

Перевод агрегатов УКЛ-7 на низко-

очистку выхлопного газа

Улучшение экологических

температурную селективную

агрегатов УКЛ-7

показателей

очистку выхлопного газа

Технологические

Эксплуатационные затраты

Капитальные

Обоснование

мероприятия, объекты

(на единицу выпускаемой

Примечание

затраты

экономического эффекта

производства

продукции)

Техническое перевоору-

132,8 млн руб.

В связи с реконструкцией

Повышение эффективности

1. Установка конвективного тепло-

жение ПВГ-1200

подогревателя снижение

теплообмена в радиантной

обменника из гладких труб с расши-

расходного коэффициента

зоне

рением свободной поверхности

(природный газ

межтрубного пространства.

(QH = 7900 ккал/м³)) на 1 т

2. Повышение эффективности теп-

азотной кислоты мнг -

лообмена в радиантной зоне за

2,98 нм³/т

счет установки труб двумя рядами

вместо одного и повышения по-

верхности теплообмена на 11 %

Техническое перевоору-

452 млн руб.

Увеличение расходного ко-

Снижение объемов водопо-

Замена существующих насосных

жение водооборотных

эффициента (электроэнер-

требления на 8 %.

агрегатов с увеличением их произ-

циклов

гия) на 1 т азотной кислоты

Ресурсосбережение.

водительности

мнг - 5,89 кВт/т

Улучшение экологических

показателей

Техническое перевоору-

36,2 млн руб.

Повышение эксплуатацион-

Техническое перевооружение водя-

жение водяного эконо-

ной надежности агрегата

ного экономайзера поз. Э-21 с за-

майзера поз. Э-21

АК-72

меной короба и теплообменных па-

кетов на нержавеющие с увеличен-

ной площадью теплопередачи,

устранением байпасов газа (увели-

чивается доля кипения воды, в эко-

номайзере образуется дополни-

тельно 3 т/ч пара)

Установка холодильни-

4 млн руб.

Ресурсосбережение.

ков непрерывных проду-

Улучшение экологических

вок котлов-утилизаторов

показателей

агрегатов АК-72

5.5 Перспективные технологии

Перспективными технологиями для нового строительства производств азотной

кислоты в Российской Федерации являются технологии без использования природного

газа и не только для крупнотоннажных агрегатов с двумя давлениями, но и для агрегатов

средней мощности с одним давлением.

Возврат к этим известным технологиям обусловлен техническими проблемами

эксплуатации газовых турбин (700-780 °C) и технологических аппаратов.

Исключение природного газа предполагает отказ от применения такого оборудо-

вания, что позволит сооружать агрегаты с более высокой мощностью и технико-эконо-

мическими показателями.

Проектирование новых агрегатов, изготовления технологического оборудования

для них возможно собственными силами и не требует каких-либо предварительных

научно-исследовательских работ.

Для агрегатов средней мощности могут быть использованы турбокомпрессорные

установки отечественной разработки. Для крупнотоннажных агрегатов в ближайшей пер-

спективе потребуется закупка турбокомпрессорных установок по импорту.

5.5.1 Технология получения неконцентрированой азотной кислоты под

единым давлением без использования природного газа (лицензиар -

Kellogg, Root & Broun (США)

На дату разработки текущей редакции настоящего справочника с применением

технологии Kellogg, Root & Broun (KBR) проектируется 2 агрегата мощностью 500 т

мнг./сутки азотной кислоты на площадке КАО «Азот» (г. Кемерово).

Основным отличием данной технологии от применяемых в настоящее время, яв-

ляется отсутствие использования природного газа.

Основные стадии технологического процесса:

1) Испарение жидкого аммиака.

Жидкий аммиак поступает на установку по трубопроводу, проходит очистку в

фильтрах для удаления взвешенных твердых частиц перед испарителем аммиака. В ис-

парителе аммиака за счет тепла воды контура оборотного водоснабжения и тепла водя-

ного пара жидкий аммиак переходит в газообразное состояние, нагревается и фильтру-

ется.

2) Фильтрация и сжатие воздуха из атмосферы.

Атмосферный воздух, предварительно очищенный от пыли и механических при-

месей в фильтре, поступает в компрессор. В компрессоре происходит сжатие воздуха

до требуемого давления. В результате компрессии (сжатия) воздух нагревается, избы-

точное тепло отводится оборотной водой.

3) Смешение аммиака и воздуха, фильтрация.

Очищенный воздух и очищенный аммиак смешиваются в определенном соотно-

шении с получением аммиачно-воздушной смеси (АВС). Фильтрация АВС выполняется

при необходимости для очистки от механических примесей.

232

4) Окисление аммиака на платиновом катализаторе.

АВС поступает в контактный аппарат (реактор окисления аммиака) в котором на

поверхности платинового катализатора, происходит основная реакция окисления:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.

Побочные реакции:

4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O;

4NH3 + 3O2 = 4N2 + 6H2O.

Аммиак окисляется кислородом воздуха до оксидов азота, воды и азота. Образо-

вавшийся газ называют - нитрозным газом. Процесс сопровождается выделением

большого количества тепла.

5) Охлаждение нитрозного газа в котле-утилизаторе.

Тепло нитрозного газа используется в процессе для получения водяного пара и

нагрева хвостовых газов.

6) Окисление. Охлаждение нитрозного газа. Подогрев выхлопного газа.

Предусмотрена система утилизации тепла нитрозных газов и нагрева выхлопных

газов в теплообменных аппаратах.

В ходе движения нитрозного газа происходит реакция его окисления до диоксида

азота:

2NO + O2 = 2NO2

и образования азотной кислоты:

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO.

Данные процессы также происходят с выделением тепла.

Тепло отводится на нагрев выхлопных газов, подогрев воздуха, часть тепла сни-

мается оборотной водой.

Охлажденный газ имеет температуру, близкую к 40-50 °С.

Сконденсировавшаяся кислота и охлажденный нитрозный газ поступают на ста-

дию абсорбции.

7) Абсорбция NO2 и продувка продукционной кислоты.

Нитрозный газ поступает в абсорбционную колонну. Подача нитрозного газа осу-

ществляется в среднюю часть колонны.

Абсорбция нитрозного газа осуществляется орошением абсорбционной колонны

химочищенной (питательной) водой. Тепло образования азотной кислоты отводится

оборотной водой, которая циркулирует в змеевиках, расположенных на тарелках ко-

лонны. Продукционная азотная кислота из абсорбционной колонны с концентрацией 60

% HNO3 направляется в нижнюю часть абсорбционной колонны, где с помощью воздуха

из кислоты выдуваются растворенные оксиды азота. Отбеленная азотная кислота из ко-

лонны абсорбционной попадает на склад азотной кислоты.

8) Рекуперация энергии выхлопного газа в турбодетандере.

Выходящий из абсорбционной хвостовой газ направляется в подогреватели, где

нагревается за счет тепла нитрозного газа, и далее направляется в турбодетандер воз-

душного компрессора, где происходит сброс давления газа. Энергия расширения вы-

хлопного газа обеспечивает вращение вала компрессора.

9) Охлаждение и каталитическая очистка выхлопного газа.

233

Выхлопной газ охлаждается в котле-утилизаторе и поступает в реактор селектив-

ной каталитической очистки, где на ванадийсодержащем катализаторе происходит вос-

становление остаточных оксидов азота до азота. В качестве восстановителя использу-

ется газообразный аммиак.

Основные расходные коэффициенты и уровень эмиссий технологии KBR пред-

ставлены в таблицах 5.35 и 5.36 соответственно.

Таблица 5.35 - Расход сырья, материалов и энергоресурсов на 1 т мнг HNO3

Наименование

Единица

Значение

измерения

Аммиак

0,288

Катализатор платиновый (безвозвратные

0,103

потери)

Ванадийсодержащий катализатор

Срок службы 5 лет

Электроэнергия

кВт*ч

104,05

Газ природный,

ст. м³

Конденсат водяного пара на орошение

Не используется

абсорбционной колонны

Вода обессоленная

1,21

Оборотная вода

м³

69,4

Водяной пар

Гкал

0,096

Водяной пар (выдача)

Гкал

0,741

Таблица 5.36 - Выбросы в атмосферу на 1 т мнг HNO3

Выхлопной газ

Ед. изм.

Максимальная масса выбросов ЗВ после очистки

NOx

кг/т

0,163

NH3

кг/т

0,024

5.5.2 Технологии производства неконцентрированной азотной кислоты

копании Thyssenkrupp Industrial Solutions (Uhde)

Технологии Uhde относятся к технологиям производства азотной кислоты без при-

менения природного газа.

В настоящее время на российских предприятиях технологии азотной кислоты

Uhde не используются, но с момента основания компании в мире было введено в экс-

плуатацию около 200 установок.

Технология Uhde по производству азотной кислоты под средним давлением

По этой технологии воздух, необходимый для окисления аммиака, поступает от

воздушного компрессора без межступенчатых охладителей. Может применяться либо

блок компрессоров, расположенных на одном валу, либо блок компрессоров с компакт-

ным редуктором и интегрированной турбиной хвостового газа.

Рабочее давление в зависимости от типа применяемого компрессора составляет

4-6 бар абс.

На установке с одним аппаратом окисления аммиака и одной абсорбционной ко-

лонной могут быть получены до 700 т/сутки азотной кислоты (100 % HNO3). Давление

процесса позволяет достичь производительности до 1000 т/сутки при наличии второй

234

абсорбционной колонны. Технологическая схема с использованием среднего давления

рекомендуется, если приоритетным является максимальное энергосбережение.

Воздушный компрессор обычно имеет привод от турбодетандера хвостового газа

и паровой турбины, работающей на паре, полученном в установке.

На установке такого типа можно получить либо один сорт азотной кислоты макси-

мальной концентрацией 65 % или два сорта азотной кислоты разных концентраций,

например, 60 % и 65 %.

Очистка хвостового газа от NOx осуществляется с помощью селективного катали-

тического восстановления хвостовых газов в присутствии катализатора из неблагород-

ного металла и при использовании аммиака как восстановителя.

Технология производства азотной кислоты под средним давлением характеризу-

ется высоким выходом по азоту, составляющим примерно 95,7 % или 95,2 % при очистке

хвостового газа, а также низким расходом платины и большим количеством отводимого

пара.

Принципиальная схема установки азотной кислоты под средним давлением пред-

ставлена на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5-Принципиальная схема производства азотной кислоты под средним давлением

Технология Uhde по производству азотной кислоты под высоким давлением

По схеме высокого давления технологический воздух компримируется до конеч-

ного давления 7-12 бар абс. с помощью центробежного многоступенчатого компрессора

с промежуточной секцией охлаждения.

Применение высокого давления позволяет использовать одну абсорбционную ко-

лонну, а также оборудование и трубопроводы меньшего размера. Такой тип установки

рекомендуется, если важным моментом является быстрая окупаемость.

Данная технология может быть использована при мощности от 100 т/сутки до 1000

т/сутки (100 % HNO3).

Получаемая концентрация азотной кислоты составляет до 67 %, что немного

выше, чем при применении технологии среднего давления. Также возможно получить

235

два или более потоков продукции с разной концентрацией. Компрессор может иметь

привод от паровой турбины или электродвигателя.

Концентрация NOx в хвостовом газе может быть сокращена до менее чем 200 ppm

за счет дополнительной каталитической очистки хвостовых газов. Выход по азоту, до-

стигаемый в технологии высокого давления, составляет примерно 94,5 %.

Принципиальная схема установки азотной кислоты под высоким давлением пред-

ставлена на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Принципиальная схема производства азотной кислоты под высоким давлением

Технология Uhde по производству азотной кислоты с двумя ступенями давле-

ния

В данном процессе технологический воздух сжимается до конечного давления 4-

6 бар абс.

Нитрозные газы из контактного аппарата охлаждаются в ряду последовательных

теплообменников с получением пара и подогревом хвостового газа, после чего сжима-

ются до 10-14 бар абс. в компрессоре NOx. Конечное давление выбирается из расчета

обеспечения оптимальной работы секции абсорбции для того, чтобы достичь требуе-

мого содержания NOx в хвостовом газе и обеспечить компрессор с приводом от паровой

турбины достаточным количеством пара из холодильника технологического газа.

Концентрация полученной кислоты может составлять более 68 %. Возможны и два

или более потока продукции с разной концентрацией. Кроме того, при необходимости, в

такой установке могут быть переработаны потоки слабой азотной кислоты (разной кон-

центрации), поступающей от других производств.

При необходимости можно получить концентрацию NOx менее 25 ppm методом

селективного каталитического восстановления в присутствии катализатора из неблаго-

родного металла и аммиака в качестве восстановительного агента.

Технология с двумя ступенями давления экономично объединяет преимущества

низкого давления в секции окисления аммиака и высокого давления в секции абсорбции.

По такой схеме на одной линии могут быть получены до 1600 т/сутки азотной кислоты

(100 %).

236

Принципиальная схема установки азотной кислоты с двумя ступенями давления

представлена на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Принципиальная схема производства азотной кислоты с двумя ступенями давле-

ния

Типовые расходные коэффициенты установок Uhde представлены в таблице 5.37.

Таблица 5.37 - Типовые показатели расхода сырья, материалов и энергоресурсов установок

Uhde

Технология с

Технология сред-

Технология высо-

Ед.

двумя давления

Наименование

него давления

кого давления

изм.

Р = 4,6/12,0 бар

Р = 5,8 бар абс.

Р = 10,0 бар абс.

абс.

Аммиак

кг

284,0

286,0

282,0

Электроэнергия

кВт

9,0

13,0

8,5

Платина, первичные

0,15

0,26

0,13

потери

Платина, потери при

0,04

0,08

0,03

рекуперации

Охлаждающая вода

(Δt = 10 К), включая

100,0

130,0

105,0

воду для конденса-

тора паровой турбины

Технологическая вода

0,3

Греющий пар 8 бар,

0,05

0,20

0,05

насыщенный

Пар ВД 40 бар (вы-

0,76

0,55

0,65

дача)

Примечание:

Расходные коэффициенты указаны для следующих условий:

- установки оснащены компрессором с приводом от паровой турбины и блоком компрессоров на одном

валу,

- содержание NOx в хвостовом газе не более 50 ppm.

237

Раздел 6. Производство комплексных удобрений

6.1 Описание технологических процессов, применяемых в

настоящее время при производстве удобрений

6.1.1 Производство удобрений на основе сернокислотной переработки

фосфатного сырья

Основными сырьевыми компонентами являются ЭФК, полученная сернокислот-

ным разложением фосфатного сырья, аммиак, хлористый калий (при получении NPK).

Дополнительно могут быть использованы серная кислота, сульфат аммония, нит-

рат аммония, карбамид, сера, фосфогипс, конверсионный мел, фосфатное сырье, маг-

нийсодержащее сырье, поташ, сода, микроэлементы, граншлак, порошок магнезитовый,

сульфат натрия, при производстве водорастворимых очищенных удобрений в качесвте

сырья могут быть использованы готовые формы удобрений - моноаммонийфосфат,

сульфат калия и др.

6.1.1.1 Производство NP / NPS / NPK / NPKS-удобрения по схеме с

использованием барабанного гранулятора-сушилки

NP / NPS / NPK / NPKS удобрения по схеме с использованием барабанного грану-

лятора-сушилки (БГС) производят АО «Апатит» (Вологодская область); Апатит, АО, Ба-

лаковский филиал; ООО «ПГ Фосфорит»; АО «Воскресенские минеральные удобрения»;

«Титановые инвестиции», ООО, Армянский филиал. Возможны различные варианты

схемы с БГС:

- САИ (скоростной аммонизатор-испаритель) - БГС;

- САИ - ТР (трубчатый реактор) - БГС с предварительной упаркой и без упарки

аммонизированных пульп;

- ТР - БГС.

В некоторых схемах САИ может быть заменен на каскад емкостных нейтрализа-

торов-смесителей оборудованных перемешивающими устройствами.

По данной схеме могут быть получены удобрения следующих основных марок:

МАФ 12:52, 10:48, ДАФ 18:46; NPS 14:34:0:8S, 16:20:0:12S, 20:20:0:14S, 19:38 и др.

Процесс основан на нейтрализации смеси ЭФК, серной кислоты и абсорбционных

сточных вод аммиаком, описываемый следующими реакциями:

Н3РО4 + NH3 = NH4H2PO4 (моноаммонийфосфат);

NH4H2PO4 + NH3 = (NH4)2HPO4 (диаммонийфосфат);

Н2SO4 + NH3 = (NH4)2SO4 (сульфат аммония).

Моноаммонийфосфат получают при мольном отношении (МО) NH3:Н3РО4, равном

1, диаммонийфосфат - при МО, равном 2. Степень аммонизации (мольное отношение),

состав ЭФК и количество серной кислоты (или сульфата аммония) определяет вид вы-

пускаемых удобрений.

Основные реакции нейтрализации протекают с большим выделением тепла, по-

этому пульпа разогревается до температуры 110 °С и выше.

238

Сущность процесса гранулирования заключается в том, что при вращении БГС в

зоне загрузки создается завеса из ретура, на которую напыляется пульпа. При этом мел-

кие частицы ретура укрупняются и при вращении барабана окатываются и подсушива-

ются. При сушке влажных гранул происходит два процесса: испарение влаги (массооб-

мен) и перенос тепла (теплообмен).

Смесь фосфорной, серной (при необходимости) кислот и абсорбционной жидко-

сти из кислотного сборника насосом подается в циркуляционную камеру реактора САИ.

Аппарат САИ состоит из реакционной камеры (трубы), снабженной патрубками

для ввода кислоты и аммиака (газообразного или жидкого). При взаимодействии смеси

фосфорной и серной кислоты с аммиаком в реакционной трубе выделяется тепло,

пульпа вскипает и выбрасывается в сепаратор. Реакционная труба тангенциально вхо-

дит в сепаратор, где происходит отделение паров воды, отсасываемых через верхний

газоход. Ниже уровня пульпы расположен патрубок для ее отвода. Остальная пульпа

стекает по циркуляционной трубе, где она смешивается с ЭФК (смесь фосфорной, сер-

ной кислот и абсорбционной жидкости) и далее вступает в реакцию с аммиаком. В неко-

торых конструкциях предусмотрены отдельные вводы серной кислоты и абсорбционной

жидкости.

В результате многократной циркуляции пульпы происходит постепенная аммони-

зация до оптимального мольного отношения NH3:Н3РО4 = 1,0-1,17 (для аммофоса);

NH3:H3PO4 = 1,1-1,24 (для сульфоаммофоса); NH3:Н3РО4 = 1,2-1,45 (для ДАФ), что

предотвращает бурное кипение и потери аммиака.

ПГС, образовавшаяся в САИ в результате реакции, подается в систему абсорбции

САИ.

Режим нейтрализации должен быть таким, чтобы образующаяся в САИ пульпа об-

ладала достаточной подвижностью. Вязкая пульпа трудно перекачивается насосами и

плохо поглощает аммиак.

При получении ДАФ (и некоторых марок сульфоаммофоса) пульпа из САИ посту-

пает в сборник пульпы и через раскачной бак насосом подается для донейтрализации в

трубчатые смесители. Из трубчатых смесителей донейтрализованная пульпа (МО 1,65-

1,80) поступает через распыливающие форсунки в БГС.

При производстве аммофоса и сульфоаммофоса пульпа из раскачного бака пуль-

пового сборника САИ насосами через форсунку подается в БГС.

При производсте NPK и NPKS-удобрений в БГС по ленточноому конвейеру пода-

ется хлористый калий. Также в процесс через жидкий тракт или вместе с ретуром могут

вводится другие добавки: фосфогипс, микроэлементы, сера, магнезиальная добавка и

др.

Полученная в САИ пульпа из сборников пульпы насосами или из трубчатых сме-

сителей (при производстве ДАФ) через распыливающие форсунки подается в аппарат

БГС, где происходит гранулирование продукта и сушка образовавшихся гранул.

БГС представляет собой наклоненный в сторону выгрузки цилиндрический бара-

бан и вращающийся со скоростью 3-5 об/мин на двух роликовых опорных станциях.

Упорные ролики предотвращают осевые сдвиги барабана. Передача вращения от элек-

тродвигателя к барабану производится через шестеренчатую пару, состоящую из вен-

цовой шестерни закрепленной на барабане, и малой подвенцовой шестерни, находя-

щейся на валу редуктора. В головной части БГС размещена винтовая насадка, в средней

239

части - подъемно-лопастная насадка с обратным шнеком, заканчивающаяся подпор-

ным кольцом, в хвостовой части БГС насадка отсутствует. При помощи обратного шнека

в аппарате БГС циркулирует часть продукта (внутренний ретур). Внешний ретур (дроб-

леная крупная фракция после дробилок и мелкая фракция с грохотов) подается через

загрузочную камеру в горячий конец барабана. Внешний и внутренний ретур создают

плотную завесу в головной части БГС.

На частицы ретура напыляется диспергированная пульпа. В хвостовой части БГС

происходит досушка гранул.

Сушка продукта осуществляется топочными газами с заданной для каждого про-

дукта температурой. Топочные газы образуются при сжигании природного газа в то-

почно-горелочном устройстве.

Температура топочных газов на входе в БГС регулируется изменением расхода в

топку природного газа и воздуха на разбавление.

В случае использования неупаренной (разбавленной) ЭФК на некоторых произ-

водствах реализована дополнительная стадия упарки аммофосных пульп в выпарных

аппаратах, установленных после аппаратов САИ. Для этого используются выпарные

установки, состоящие из трехкорпусной выпарной батареи и доупаривателя (с исполь-

зованием водяного пара) или погружные выпарные установки барботажного типа (с по-

лучением теплоносителя сжиганием природного газа в топочно-горелочных устрой-

ствах).

В случае использования упаренной фосфорной кислоты технологическая схема

может быть сокращена. Стадия нейтрализации в этом случае состоит из трубчатого ре-

актора после которого аммонизированная пульпа подается непосредственно на завесу

продукта в аппарат БГС.

Отходящие газы, образовавшиеся при сушке продукта, направляются в систему

абсорбции от БГС, где происходит очистка от аммиака, фтора и пыли. Высушенный про-

дукт из БГС выгружается на ленточный конвейер (элеватор) и подается на рассев в двух-

ситные грохоты. Крупная фракция с верхнего сита поступает в дробилки, откуда измель-

ченный материал вместе с мелкой фракцией, прошедшей через нижнее сито, возвраща-

ется ретурным транспортером в аппарат БГС.

Товарная фракция (обычно размером 2-5 мм) поступает на охлаждение и конди-

ционирование в барабанный холодильник - кондиционер.

Барабанный холодильник - кондиционер представляет собой цилиндрический

барабан, установленный под углом наклона к горизонтали и вращающийся на двух ро-

ликовых опорных станциях. В горячем конце барабана находится гладкостенная зона,

ограниченная на входе подпорным кольцом, в средней части - подъемно-лопастная

насадка, в холодном конце - продольная подъемная насадка, ограниченная на выходе

подпорным кольцом. Гладкостенная зона служит для предотвращения пылеуноса,

насадка - для перемешивания продукта с целью интенсификации процесса охлажде-

ния в средней зоне и процесса кондиционирования в холодном конце. Кондиционирую-

щая жидкость распыливается сжатым воздухом через форсунку на гранулы продукта на

расстоянии 2 м от выхода из барабана.

Охлаждение удобрений осуществляется атмосферным воздухом в противоточном

режиме. Воздух протягивается через барабан хвостовым вентилятором. Отработанный

теплоноситель поступает в систему газоочистки.

240

В некоторых схемах стадии охлаждения и кондиционирования могут быть разде-

лены. Например, охлаждение может быть организовано с использованием аппарата ки-

пящего слоя (КС), а кондиционирование в барабане-кондиционере или на ленточном

конвейере/пересыпке (кондиционирование на ленте или в узле пересыпки не является

оптимальным решением и применяется в случае невозможности организовать отдель-

ный узел кондиционирования).

Для интенсификации процесса охлаждения удобрения может быть использована

система охлаждения воздуха в процессе испарения жидкого аммиака. Охлажденный

воздух с температурой ниже температуры атмосферного воздуха подается на охлажде-

ние удобрений в барабанные холодильники или аппараты КС, испаренный аммиак - на

стадию аммонизации смеси кислот (ограничением использования данного способа яв-

ляется необходимость дальнейшего использования газообразного аммиака с низким

давлением).

Охлажденное и кондиционированное удобрение подается на склад готовой про-

дукции, откуда забирается на контрольный пересев и далее на погрузку в ж/д-вагоны или

в автотранспорт. При необходимости в производстве удобрений возможны вторая и тре-

тья стадии кондиционирования, организованные перед складом готовой продукции и пе-

ред погрузкой продукта в вагоны.

Часть удобрений из отделения дообработки и подготовки подается в бункер отде-

ления фасовки, где производится фасовка продукта в мягкие специализированные кон-

тейнеры МКР (500-1500 кг) или в мешки по 25/50 кг.

ПГС, выделяющаяся в результате реакции взаимодействия аммиака и фосфор-

ной кислоты от САИ, подается на очистку от аммиака в двухступенчатую установку, ора-

шаемую частично аммонизированным раствором фосфорной кислоты и водой.

Газы, выходящие из аппарата БГС, содержащие пыль удобрений, аммиак и фтор,

проходят очистку в скруббере «Вентури», полой башне и брызгоуловителе, затем хво-

стовым вентилятором выбрасывается в высотную выхлопную трубу.

Сточные воды абсорбции используются в технологическом процессе.

Конденсаты водяного пара, образующиеся на стадии испарения жидкого аммиака

и упарки аммофосной пульпы в многокорпусной выпарной установке, а также конден-

саты, образующиеся на стадии очистки отходящих от САИ газов (при работе в конден-

сационном режиме с использованием охлаждающей воды), в дальнейшем используются

в технологическом процессе либо на смежных производствах (производство ЭФК, сер-

ной кислоты).

Очищенный газ хвостовым вентилятором выбрасываются в выхлопную трубу.

Запыленный воздух технологического оборудования, узла рассева, дробления и

транспортеров вентилятором протягивается через циклон в абсорбер. Уловленная пыль

подается на ретурный конвейер и возвращается в процесс, абсорбционные сточные

воды используются в процессе. Для очистки «сухих» запыленных газов могут быть также

использованы рукавные фильтры (имеются ограничения по составу пыли и влагосодер-

жанию газового потока).

Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Принципиальные схемы представлены на рисунках 6.1 и 6.2.

241

6.1.1.2 Производство NP / NPS / NPK-удобрений по схеме ТР - АГ - СБ

NP / NPS / NPK удобрения по схеме ТР - АГ - СБ производят АО «Апатит» (Во-

логодская область); ЕвроХим - Белореченские минудобрения, ООО; Мелеузовские ми-

неральные удобрения, АО.

Сущность производства получения минеральных удобрений заключается в

нейтрализации смеси фосфорной, серной (при необходимости) кислот и абсорбционных

сточных вод, жидким аммиаком в трубчатых смесителях-нейтрализаторах с получением

пульпы фосфатов аммония, последующей доаммонизацией и гранулированием в АГ с

использованием внешнего ретура, сушкой в СБ, классификацией гранул, охлаждением

и кондиционированием готового продукта. При производстве NPK-удобрений через ре-

турный цикл осуществляется подача концентрата «Сильвин», сульфата аммония, инерт-

ных добавок, микроэлементов в зависимости от номенклатуры выпускаемой продукции.

Процесс нейтрализации фосфорной кислоты жидким аммиаком осуществляется в

трубчатых смесителях-нейтрализаторах, в которые подаются основные компоненты

процесса: жидкий аммиак и частично аммонизированная фосфорная кислота. Для вы-

пуска продукта установленной марки предусмотрена дозировка серной кислоты в необ-

ходимом объеме в исходную фосфорную кислоту или, как вариант, в трубчатый смеси-

тель.

При нейтрализации фосфорной кислоты образуется пульпа фосфатов аммония.

Степень аммонизации (МО NH3:H3PO4) определяет вид выпускаемых удобрений. Пульпа

фосфатов аммония из смесителей-нейтрализаторов поступает по пульпопроводам и

распыляется в АГ на ретур, который подается в АГ элеватором.

В АГ происходит доаммонизация фосфатов аммония жидким аммиаком до необ-

ходимого МО NH3:H3PO4 с одновременным гранулированием продукта.

При производстве NPK-удобрений ретур в процесс подается в смеси с хлористым

калием и сульфатом аммония (для некоторых марок).

При использовании в процессе производства удобрений технических добавок

(граншлака, фосфогипса, микроэлементов и др.) их подача осуществляется в АГ также

вместе с ретуром.

Шихта, полученная в АГ, поступает в СБ. Сушка продукта осуществляется за счет

подачи топочных газов, получаемых при сжигании природного газа в топочно-горелоч-

ном устройстве.

Высушенный продукт подается конвейером на двухситные грохоты узла рассева.

Крупная фракция с верхних сит поступает в дробилки, затем - на ретурный конвейер,

на который также поступает мелкая фракция из под нижних сит грохотов.

Основная фракция с грохотов делится на два потока. Один поток направляется в

контрольный грохот, другой - на конвейер ретурного цикла. Товарная фракция после

контрольного рассева поступает на охлаждение атмосферным воздухом в холодильники

КС и (или) барабанные холодильники.

Охлажденный продукт поступает на узел кондиционирования. Кондиционирующая

смесь из сборников через пневматические форсунки распыливается на готовый продукт

в барабане-кондиционере.

Кондиционированный продукт направляется на склад готового продукта для хра-

нения навалом. Со склада продукт поступает на фасовку или отгрузку навалом.

244

Для очистки отходящих газов в производстве предусматриваются две схемы аб-

сорбции.

Схема малой абсорбции включает очистку отходящих газов от АГ, сборников сер-

ной кислоты, сборников отделения абсорбции, от элеваторов и др. Аппаратурное

оформление данной стадии может состоять из комплекса абсорбционного оборудова-

ния: форабсорбера, где газы очищаются от пыли и частично аммиака, полого абсорбера,

где улавливается основное количество аммиака, абсорбера (АПС) и т. п.

Схема большой абсорбции предусматривает очистку пылевоздушной смеси от

СБ, холодильников, воздуха от системы аспирации.

Пылевоздушная смесь из СБ и холодильника КС проходит предварительно сухую

очистку от пыли и затем мокрую очистку в абсорбере АПС.

Схема производства NP / NPS / NPK-удобрений по схеме ТР - АГ - СБ приве-

дена рисунке 6.3.

245

Процесс производства сложных минеральных удобрений реализован с примене-

нием каскада реакторов на стадии нейтрализации, на стадии гранулирования и сушки с

совместным применением барабана гранулятора-аммонизатора (БГА) и барабана гру-

нулятора-сушилки (БГС).

Ввод хлористого калия в систему реализован по «мокрому» варианту - через

узел нейтрализации.

Технологический процесс производства сложных минеральных удобрений (далее

по тексту СМУ) слагается из следующих стадий:

1. Прием и хранение сырья и полуфабрикатов:

- раствора аммиачной селитры;

- газообразного аммиака;

- жидкого аммиака;

- фосфорной кислоты;

- серной кислоты;

- хлористого калия;

- порошка магнезитового каустического;

- масла индустриального;

- антислеживающей добавки.

2. Подготовка полуфабрикатов.

2.1 Выпаривание раствора аммиачной селитры с целью получения плава аммиач-

ной селитры с концентрацией не менее 90 %.

2.2 Приготовление и нейтрализация сульфатной пульпы.

2.3 Получения пульпы сложных минеральных удобрений (далее СМУ) необходи-

мого качественного и количественного состава. Данная стадия включает в себя:

2.3.1 Получение азотно-калийной пульпы в результате взаимодействия плава ам-

миачной селитры с хлористым калием;

2.3.2 Получение пульпы фосфатов и сульфатов аммония в результате нейтрали-

зации экстракционной фосфорной и серной кислот газообразным аммиаком;

2.3.3 Получение пульпы СМУ смешиванием азотно-калийной пульпы с пульпой

фосфатов и сульфатов аммония, доаммонизацией полученной пульпы.

2.3.4 Грануляция и сушка полученной пульпы в барабанном оборудовании.

2.3.5 Классификация и дробление.

2.3.6 Охлаждение и кондиционирование продукта.

2.3.7 Хранение и отгрузка готового продукта.

2.3.8 Очистка отходящих газов.

Прием и хранение сырья и полуфабрикатов

Раствор аммиачной селитры концентрацией не менее 80 % поступает в цеховые

емкости-хранилища по трубопроводу.

Газообразный аммиак со склада жидкого аммиака по трубопроводу поступает в

отделитель-испаритель жидкого аммиака, где происходит испарение жидкого аммиака,

сопутствующего газообразному, и отделение масла. Газообразный аммиак далее пода-

ется в цеховой коллектор.

Жидкий аммиак с давлением 13-17 кгс/см² подается в цех по трубопроводу со

склада жидкого аммиака и разделяется на потоки. Часть жидкого аммиака подается в

247

самоохладитель, откуда поступает на доаммонизацию продукта в аммонизатор-грануля-

тор (ГА). Другая часть жидкого аммиака используется для охлаждения воздуха, подава-

емого на установки охлаждения продукта «кипящего» слоя.

Экстракционная фосфорная кислота поступает по эстакаде из отделения фосфор-

ной кислоты в приемный бак, оборудованный мешалкой. Из приемного бака фосфорная

кислота насосами подается на узлы нейтрализации первой и второй технологических

ниток. Часть фосфорной кислоты подается в баки узла абсорбции для поддержания рН

абсорбционной жидкости.

Серная кислота поступает из отделения фосфорной кислоты в приемный бак, от-

куда насосами подается на узлы нейтрализации и самотеком - в баки узла абсорбции

для поддержания рН абсорбционной жидкости.

Хлористый калий поступает в железнодорожных вагонах бункерного типа и выгру-

жается в приемные бункеры. Из приемных бункеров хлористый калий системой конвей-

еров подается на элеватор и поступает в чашу склада хлористого калия или на систему

конвейеров подачи в приемные бункеры главного корпуса.

Порошок магнезитовый каустический (ПМК) перекачивается пневмотранспортом

в емкости-хранилища и затем - в приемный бункер.

Масло индустриальное поступает в цех в ж/д- и автоцистернах и перекачивается

на узел приготовления раствора антислеживающего реагента.

Антислеживающая добавка поставляется в пастообразном виде в бочках по 200 л

или гранулированном виде в мешках.

Подготовка полуфабрикатов

2.1 Выпаривание раствора аммиачной селитры.

Раствор аммиачной селитры концентрацией не менее 80 % из емкостей-хранилищ

насосами подается через напорный бак в выпарной аппарат на распределительную та-

релку и тонкой пленкой стекает по внутренней поверхности трубок в нижнюю часть ап-

парата.

Плав аммиачной селитры с температурой не выше 170 ⁰С и концентрацией не ме-

нее 90 % после выпарного аппарата распределяется по бачкам плава аммиачной се-

литры первой и второй технологических ниток, из которых плав селитры насосами пода-

ётся в баки-нейтрализации.

2.2 Приготовление и нейтрализация сульфатной пульпы.

Для улучшения свойств сложных минеральных удобрений в процессе грануляции

используется капсулирование гранул сульфатной пульпой, представляющей собой

смесь сульфатов магния и аммония.

Сульфатную пульпу получают из ПМК и серной кислоты в баке с перемешиваю-

щим устройством и насосом подают в баковый нейтрализатор сульфатной пульпы, где

нейтрализуют газообразным аммиаком. Для приготовления сульфатной пульпы может

использоваться шлам брусита, который завозится на узел абсорбции в специальных кон-

тейнерах.

При закачке пневмотранспортом порошка магнезитового каустического в бункер

включается в работу аспирационная установка.

Воздух, отсасываемый от бункера, очищается от пыли магнезита в рукавном

фильтре и вентилятором выбрасывается в атмосферу. Пыль из рукавного фильтра сбра-

сывается в бак приготовления сульфатной пульпы.

248

Получение пульпы СМУ

Получение пульпы проводят в трех баках (реакторах) - нейтрализаторах, соеди-

ненных переливными желобами и снабженных перемешивающими устройствами рам-

ного типа.

В нейтрализаторах протекают процессы нейтрализации серной и фосфорной кис-

лот и химическое взаимодействие между нитратом аммония и хлористым калием с об-

разованием нитрата калия и хлорида аммония. Поддержание уровня рН пульпы осу-

ществляется подачей газообразного аммиака в реакционную массу через барботеры.

Азотно-калийная пульпа из первого нейтрализатора по переливу перетекает во

второй нейтрализатор, куда подаются отдельными потоками фосфорная и серная кис-

лоты и газообразный аммиак. Во второй нейтрализатор может подаваться нейтрализо-

ванная сульфатная пульпа.

Пульпа из второго нейтрализатора по переливу самотеком поступает в третий

нейтрализатор, здесь происходит ее доаммонизация и гомогенизация.

Температура в баках нейтрализации поддерживается за счет подачи острого

пара. Парогазовая смесь от баков нейтрализации поступает на узел «малой» абсорбции

для очистки от аммиака и оксидов азота

Пульпа из третьего нейтрализатора насосом подается на узел грануляции и

сушки.

Грануляция и сушка

Для увеличения производительности нитки грануляцию пульпы продукта осу-

ществляют одновременно в двух аппаратах: БГА и БГС.

Пульпа из третьего нейтрализатора подается двумя раздельными независимыми

потоками в БГА и БГС.

Пульпа в БГА подается на слой продукта (ретура) через форсунки. При необходи-

мости для аммонизации продукта под слой гранулированной массы может подаваться

жидкий аммиак.

Процесс гранулирования в БГА осуществляется путем накатывания жидкой фазы

(пульпы) на твердую (ретур). Частицы ретура являются центрами гранулирования (кри-

сталлизации).

Для регулирования размера гранул на приводе БГА установлен частный преобра-

зователь, позволяющий изменять скорость вращения барабана.

Образующийся после БГА гранулированный продукт с влажностью до 2 % по бун-

керу-течке направляется в БГС.

Для предотвращения запыленности и загазованности зоны обслуживания в БГА

поддерживается разрежение путем отсоса газов вентилятором.

В БГС совмещены процессы гранулирования и сушки. БГС представляет собой

реконструированный сушильный барабан.

Пульпа из третьего бака нейтрализации насосом подается на форсунку, через ко-

торую при помощи пара или воздуха напыляется и кристаллизуется на завесе ретура в

БГС.

249

Завеса ретура создается за счет внешнего ретура поступающего из БГА, а также

за счет внутреннего ретура.

Процесс сушки в БГС. Топочные газы для сушки образуются в результате сжига-

ния природного газа в топке. Атмосферный воздух на сжигание природного газа и раз-

бавление дымовых газов подается отдельными вентиляторами.

Генератор горячего газа (топка) и БГС работают под разрежением, создаваемым

вентиляторами, подающими загрязненный воздух на очистку в групповые циклоны и да-

лее - на узел «большой» абсорбции.

БГС на выходе продукта оборудованы классификаторами, которые разделяют вы-

сушенный продукт на два потока:

- гранулы размером менее 50 мм поступают на конвейер, подающий продукт на

классификацию;

- гранулы размером более 50 мм подаются на молотковую дробилку и после дроб-

ления - на конвейер, подающий продукт на классификацию.

Классификация и дробление

Классификацию продукта проводят на просеивающих установках. Просеивающие

установки состоят из загрузчика и двух просеивающих машин. Продукт подается в зону

подачи загрузчика, откуда через сужающиеся распределительные щитки по средствам

вибрации равномерно распределяется в обе стороны загрузчика и подается в зону по-

дачи двух просеивающих машин. В просеивающих машинах продукт разделяется на три

фракции:

- крупная, гранулы размером более 5 мм;

- товарная, гранулы размером от 2 до 5 мм;

- мелкая, гранулы размером менее 2 мм.

Мелкая фракция из-под нижних сит грохотов поступает в бункер-течку и возвра-

щается в ретурный цикл (на конвейер подачи ретурва в БГА).

Товарная фракция с нижних сит грохотов поступает на на узел охлаждения про-

дукта.

Крупная фракция с верхнего сита грохота через течки поступает на цепные двух-

роторные дробилки, где дробится и возвращается в ретурный цикл.

Охлаждение и кондиционирование продукта

Товарная фракция готового продукта с температурой до 100 °C после просеиваю-

щих установок поступает на узел охлаждения для снижения температуры продукта до

35 °C и далее на узел кондиционирования для обработки охлажденных гранул антисле-

живающими веществами.

Охлаждение продукта проводят в теплообменнике фирмы «Solex». Теплообмен-

ник представляет собой кондуктивный трехсекционный пластинчатый теплообменник

сборного типа, и включает в себя несколько секций: загрузочный бункер в верхней части

аппарата, три теплообменные секции в центре аппарата и секцию разгрузочного устрой-

ства (бункеры).

250

Охлаждение продукта (от 100 °C до 40^оС) осуществляется кондуктивным спосо-

бом (за счет теплообмена между нагретым продуктом, проходящим между стенкой пла-

стинчатого теплообменника (термопластинами) и хладагентом (деминерализованная

вода), которая циркулирует по термопластинам). Циркуляция воды осуществляется

насосным модулем.

Охлажденный продукт из теплообменника «Solex» подается в барабан-кондицио-

нер.

Барабан-кондиционер представляет собой полый вращающийся аппарат, обору-

дованный насадкой. Насадка позволяет продвигать продукт внутрь барабана и переме-

шивать с кондиционирующими добавками.

Обработка кондиционирующими добавками предназначена для снижения слежи-

ваемости продукта при хранении.

В качестве кондиционирующей добавки применяется раствор органического

амина в масле индустриальном И-20А.

Продукт, обработанный кондиционирующими добавками по системе конвейеров,

выводится на склады.

Хранение и отгрузка готового продукта

Готовый продукт на складах хранится навалом. Хранение осуществляется в двух

корпусах.

В корпусе А продукт хранится в чаше. Готовый продукт со склада забирается при

помощи полупортальных кратцер-кранов, установленных по обеим сторонам чаш

склада.

В корпусе Б продукт храниться в шести секциях раличного объема. Разгрузка

склада осуществляется ковшовыми погрузчиками через откатные ворота, предусмотрен-

ные для каждой секции хранения.

Перед отгрузкой продукт проходит дополнительную классификацию в вибрацион-

ных грохотах.

Очистка отходящих газов

Очистка запыленного воздуха после перекачивания ПМК

При закачке пневмотранспортом ПМК в бункер включается в работу аспирацион-

ная установка.

Воздух, отсасываемый от бункера, очищается от пыли магнезита в рукавном

фильтре и вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Пыль из рукавного фильтра сбрасывается в сборник приготовления магнезиаль-

ной добавки.

Мокрая очистка пылегазовых смесей от основного оборудования

Очистка образующихся в процессе производства пылегазовых смесей перед вы-

бросом в атмосферу осуществляется абсорбцией, в качестве абсорбента применяется

абсорбционная жидкость, представляющая собой смесь оборотной воды, химзагрязнен-

ных стоков, парового конденсата, при необходимости подкисленная фосфорной или сер-

ной кислотой.

251

Очистка газов, выходящих из нейтрализаторов, гранулятора-аммонизатора

и выпарного аппарата - «малая» абсорбция

Газовоздушная смесь от баков нейтрализации первой и второй технологических

ниток, аммонизатора-гранулятора, выпарного аппарата, емкостей-хранилищ раствора

аммиачной селитры, емкости фосфорной кислоты и сборников абсорбционных раство-

ров абсорбции поступает в узел «малой» абсорбции.

Узел «малой» абсорбции состоит из двух ступеней (нижней и верхней).

Нижняя ступень представлена полым абсорбером. В верхней части абсорбера

установлены две центробежные форсунки производительностью 160 м³/ч каждая, по оси

аппарата в два яруса с подачей жидкости на них от двух насосов ТХИ-160/29. Слив жид-

кости из абсорбера в бак осуществляется через нижний штуцер.

В нижней части абсорбера установлена щелевая Т-образная провальная решетка

свободным сечением 50 %. Плотность орошения абсорбера (320 м³/ч) составит 70

м³/м²ч, что является достаточной величиной для эффективной работы полого абсорбера

с провальной решеткой при наличии необходимой высоты орошения с учетом дополни-

тельного контакта жидкости и газа на решетке. Свободное сечение решетки 50 % при

скорости газа 3 м/с (50000 м³/ч) и указанной плотности орошения обеспечит работу ре-

шетки в режиме провала жидкости без захлебывания.

Верхняя ступень «малой» абсорбции представлена аппаратом АПС.

Аппарат работает следующим образом. Газ входит в абсорбер через газовый шту-

цер и проходит в контактный патрубок. Жидкость из бака от насоса поступает в абсорбер

на тарелку через штуцер и через циркуляционные трубы попадает в контактный патру-

бок, где при контакте с газом образуется газожидкостной слой, который поднимается

вверх, проходит между лопатками завихрителя, закручивается и отбрасывается к стенке

корпуса. Жидкость отделяется от газа, стекает вниз и повторно направляется через цир-

куляционные трубы в контактный патрубок на контакт газом, а газ уходит из абсорбера.

Вывод жидкости с тарелки производится через штуцер, с нижнего конуса через штуцер

по трубам указанного диаметра в бак. Абсорбер АПС работает с внутренней циркуля-

цией жидкости в режиме прямотока фаз в контактном патрубке. Плотность орошения в

контактном патрубке определяется сечением циркуляционных труб и высотой перелив-

ного штуцера (уровнем жидкости на тарелке).

Слив жидкости из газохода осуществляется в нижнюю часть абсорбера АПС.

Подача жидкости в АПС осуществляется из бака насосом (ТХИ-160/29) по трубе

Ду150, на форсунку в газоход (от места развилки) по трубе Ду100. Расход жидкости на

форсунку не регулируется, а определяется характеристиками форсунки. На линии по-

дачи жидкости в АПС устанавливается клапан и расходомер.

Нижняя ступень орошается циркулирующей жидкостью, подаваемой насосами из

баков нижней ступени. Избыток абсорбционной жидкости из баков нижней ступени «ма-

лой» абсорбции по переливному желобу перетекает в баки нижней ступени «большой»

абсорбции.

Баки нижней ступени «малой» абсорбции подпитываются абсорбционной жидко-

стью из баков верхней «большой» абсорбции с линии нагнетания насосов.

Орошение верхней ступени «малой» абсорбции и циркуляция абсорбционной

жидкости осуществляется насосами из баков верхней ступени «малой» абсорбции.

252

Баки верхней ступени «малой» абсорбции подпитываются оборотной водой, хим-

загрязненными стоками, паровым конденсатом. Избыток абсорбционной жидкости из ба-

ков верхней ступени «малой» абсорбции по переливному желобу перетекает в баки

верхней ступени «большой» абсорбции.

Для поддержания в заданных пределах рН абсорбционной жидкости в баки верх-

ней ступени «малой» абсорбции подается фосфорная и серная кислота.

Очистка газов, выходящих из БГС и от оборудования ретурного цикла -

«большая» абсорбция

Газы, выходящие из БГС, содержат пыль, аммиак, F-соединения и оксиды азота.

Основная очистка от пыли происходит в групповых циклонах. Улавливаемая в циклонах

пыль поступает на конвейеры, подающие хлористый калий на узел нейтрализации-сме-

шивания.

Очищенная от пыли газовоздушная смесь вентиляторами подается на «большие»

абсорберы.

Орошение нижней ступени «больших» абсорберов и циркуляция абсорбционной

жидкости осуществляется насосами из баков нижней ступени. Насосы нижней ступени

имеют раздельные коллекторы нагнетания и подают абсорбционную жидкость на оро-

шение нижних ступеней абсорберов через форсунки, расположенные на разной высоте.

Из баков нижней ступени осуществляется постоянный отбор абсорбционной жид-

кости на узлы нейтрализации первой и второй технологических ниток.

Подпитываются баки нижней ступени абсорбционной жидкостью из баков верхней

ступени через баки нижней ступени «малой» абсорбции.

Орошение верхней ступени «большого» абсорбера и циркуляция абсорбционной

жидкости осуществляется насосами верхней ступени из баков верхней ступени.

Часть абсорбционной жидкости с нагнетания насосов верхней ступени отбирается

на подпитку баков нижней ступени через баки нижней ступени «малой» абсорбции.

Подпитываются баки верхней ступени абсорбционной жидкостью из баков верх-

ней ступени «малой» абсорбции.

Очищенный воздух проходит брызгоуловители и через высотную выхлопную

трубу выбрасывается в атмосферу.

Уловленная в брызгоуловителях абсорбционная жидкость и жидкость из коллек-

торов высотной выхлопной трубы стекает в баки верхней ступени.

Очистка запыленного воздуха узла рассева и ретурного цикла.

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов ретурного цикла, грохотов, укрытий

конвейеров, элеваторов ретурного цикла очищается от пыли в групповых циклонах и за-

тем подается в «большой» абсорбер.

Пыль, уловленная в циклонах, через двойные пылевые затворы ссыпается на ре-

турные конвейеры.

Пыль, уловленная в циклонах, ссыпается на конвейеры подачи хлористого калия

в процесс.

В скрубберах производится мокрая очистка запыленного воздуха при помощи

Очищенный от пыли воздух выбрасывается в атмосферу через высотную выхлоп-

ную трубу.

Очистка запыленного воздуха узла дообработки готового продукта

253

Таблица 6.1 - Описание технологического процесса с аппаратом БГС и с аппаратами АГ - СБ

№

Эмиссии

Основное

подпроцесс

Вход

Подпроцесс

Выход

(наименовани

оборудование

е)

1.1

ЭФК

Прием сырья

ЭФК

Хранилища

NH3

кислот, склады,

Пыль, про-

H2SO4

дозаторы

ливы

Кондиционе

Добавки

1.2

ЭФК

Нейтрализация

Пульпа

САИ, трубчатый

NH3, соедине-

NH3

реактор

ния фтора в

H2SO4

пересчете на

Сточные

фтор,

воды аб-

сорбции

1.3*

NP пульпа

Упарка пульп

NP пульпа,

Многокорпусные

NH3, соедине-

Паро-газо-

выпарные аппа-

ния фтора в

вая смесь

раты (обогрев па-

пересчете на

ром).

фтор,

Погружные вы-

парные аппараты

(сжигание природ-

ного газа)

1.4*

NP пульпа

Донейтрализация

NP пульпа

Трубчатый реак-

NH3, соедине-

тор

ния фтора в

пересчете на

фтор

1.5*

NP пульпа,

Смешение компо-

NP / NPK

Емкостное обору-

NH3, соедине-

KCl, До-

нентов

пульпа

дование

ния фтора в

бавки

пересчете на

фтор,

1.6

Пульпа,

Грануляция, сушка

Гранулы

Барабангрануля-

NH3, соедине-

KCl, суль-

удобрений

тор сушилка или

ния фтора

фат аммо-

(АГ - СБ)

ния, до-

бавки

1.7

Гранулы

Рассев, дробле-

Гранулы

Грохоты, дро-

Пыль, NH3,

удобрений

ние

удобрений,

билки

ретур

1.8**

Гранулы

Охлаждение

Гранулы

Аппараты КС, ба-

NH3, пыль

удобрений

рабан-холодиль-

ник, холодильник

кондуктивного

типа

1.10**

Гранулы

Кондиционирова-

Гранулы

Барабан-кондици-

Пыль

удобрений

ние

удобрений

онер

256

№

Эмиссии

Основное

подпроцесс

Вход

Подпроцесс

Выход

(наименовани

оборудование

е)

1.11

Гранулы

Транспортировка

Гранулы

Транспортеры,

Пыль

удобрений

элеваторы

1.12

Гранулы

Складирование го-

Гранулы

Транспортеры,

Пыль

удобрений

тового продукта

удобрений

кратцер -краны,

погрузчики, эле-

ваторы, бункеры

1.13

Гранулы

Пересев ГП

Гранулы

Грохоты

Пыль

удобрений

1.14*

Гранулы

Кондиционирова-

Гранулы

Барабан-кондици-

Пыль

удобрений

ние ГП перед от-

удобрений

онер, форсунки,

грузкой

узел пересыпки

конвейеров

1.15

Гранулы

Отгрузка ГП, фа-

Гранулы

Транспортеры,

Пыль

удобрений

совка ГП

удобрений

элеваторы, бун-

керы, упаковоч-

ные машины

* Данные стадии могут отсутствовать на некоторых технологических схемах.

** На некоторых схемах данные стадии могут быть объединены.

6.1.1.4 Очистка отходящих газов при производстве комплексных удобрений

на основе сернокислотной переработке фосфатного сырья

Очистка образующихся в процессе производства пылегазовых смесей перед вы-

бросом в атмосферу осуществляется абсорбцией, в качестве абсорбента применяется

абсорбционная жидкость, представляющая собой смесь оборотной воды, химзагрязнен-

ных сточных вод, парового конденсата, при необходимости подкисленная фосфорной

или серной кислотой.

Очистка газов, выходящих из нейтрализаторов, аммонизатора-гранулятора

и выпарного аппарата - «малая» абсорбция

Газовоздушная смесь от баков нейтрализации первой и второй технологических

ниток, АГ, выпарного аппарата, емкостей-хранилищ раствора аммиачной селитры, ем-

кости фосфорной кислоты и сборников абсорбционных растворов абсорбции поступает

в «малый» абсорбер.

«Малый» абсорбер состоит из двух ступеней (нижней и верхней), перегородкой

между ступенями служит глухая тарелка со штуцерами для прохода газа. Абсорбер объ-

единен по газовому потоку и разделен по орошающей жидкости. Движение газов и жид-

кости в абсорбере осуществляется противотоком.

Для поддержания в заданных пределах pH абсорбционной жидкости в баки «ма-

лой» абсорбции подаются фосфорная и серная кислоты.

Очищенный воздух проходит брызгоуловитель, где улавливаются капли абсорб-

ционной жидкости, уносимые с газом из «малого» абсорбера, и вентиляторами выбра-

сывается через выхлопную трубу в атмосферу.

257

Уловленная в брызгоуловителях абсорбционная жидкость стекает в баки «малой»

абсорбции.

Очистка газов, выходящих из БГС и СБ, - «большая» абсорбция

Газы, выходящие из БГС и СБ, содержат пыль, аммиак, F-соединения. Основная

очистка от пыли происходит в групповых циклонах. Улавливаемая в циклонах пыль че-

рез двойные пылевые затворы поступает на ретурные конвейеры.

Очищенная от пыли газовоздушная смесь вентиляторами подается на «большие»

абсорберы.

Очищенный воздух проходит брызгоуловители и через высотную выхлопную

трубу выбрасывается в атмосферу.

Уловленная в брызгоуловителях абсорбционная жидкость и жидкость из коллек-

торов высотной выхлопной трубы стекает в баки верхней ступени.

Очистка запыленного воздуха

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов ретурного цикла, кессонов вибрацион-

ных грохотов, укрытий конвейеров ретурного цикла, очищается от пыли в групповых цик-

лонах и затем подается в скрубберы.

Пыль, уловленная в циклонах, через двойные пылевые затворы ссыпается на ре-

турные конвейеры.

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов подачи ретура в БГС и СБ, укрытий

конвейеров, проходит очистку от пыли в одиночных циклонах и подается в скрубберы.

Пыль, уловленная в циклонах, ссыпается на конвейеры подачи ретура в БГС и СБ

через двойные пылевые затворы.

В скрубберах производится мокрая очистка запыленного воздуха при помощи

скрубберной жидкости, представляющей собой смесь оборотной воды, химзагрязненных

сточных вод, парового конденсата. Орошение скрубберов и циркуляция скрубберной

жидкости осуществляются насосами.

Излишек скрубберной жидкости и насыщенная пылью продукта скрубберная жид-

кость сливаются в баки верхней ступени «большой» абсорбции.

Очищенный от пыли воздух выбрасывается в атмосферу через высотную выхлоп-

ную трубу.

Подпитка скрубберов осуществляется абсорбционной жидкостью насосами из

бака-сборника сточных вод.

Очистка запыленного воздуха узла дообработки готового продукта

Воздух, отсасываемый из шахт элеваторов узла дообработки, кессонов вибраци-

онных грохотов, конвейеров узла дообработки, очищается от пыли в циклонах встречно-

закручивающегося потока и вентиляторами подается в скруббер первой технологиче-

ской нитки.

Пыль, уловленная в циклонах, через двойные пылевые затворы ссыпается на кон-

вейеры узла дообработки и далее подается в ретурный цикл.

258

Очистка запыленного воздуха узла кондиционирования

Воздух от барабанов-кондиционеров и укрытий конвейеров очищается от пыли в

рукавных фильтрах и вентиляторами выбрасывается в атмосферу через пылевые

трубы.

Производство PKS / NPKS-удобрений на основе фосфатов кальция

PKS / NPKS-удобрения на основе фосфатов кальция производит Волховский фи-

лиал АО «Апатит».

Метод производства заключается в нейтрализации смеси фосфорной и серной

кислот карбонатом кальция, смешении нейтрализованной пульпы с азотсодержащим

компонентом (для NPKS-удобрения) и хлоридом калия с последующим гранулирова-

нием и сушкой в БГС, классификацией высушенных гранул, кондиционированием и

очисткой отходящих газов.

Получение фосфатно-сульфатной пульпы. Процесс нейтрализации смеси кис-

лот конверсионным мелом осуществляется в емкостных реакторах, оборудованных пе-

ремешивающими устройствами. Для поддержания текучести пульпы в реактор подается

абсорбционный раствор со стадии очистки отходящих газов.

Нейтрализованная в первом реакторе пульпа поступает во второй реактор, где

смешивается с хлористым калием. При получении NPKS-удобрений в реактор 2 пода-

ется азотсодержащий компонент.

Полученная смесь поступает в емкостной реактор 3, из которого подается в БГС,

где осуществляется гранулирование и сушка продукта. Для улучшения процесса грану-

лирования в БГС подается ретур (мелкий продукт после рассева, раздрбленая крупная

фракция, пыль, некондиционный материал).

Полученный в БГС гранулированный продукт поступает в элеватор и далее

направляется на грохота для классификации.

Крупная фракция продукта с верхних сит поступает в дробилку, затем на ретурный

конвейер. Фракция с нижних сит ссыпается на ретурный конвейер и возвращается в БГС

для улучшения грануляции. Продукционная фракция с грохота подается на кондициони-

рование индустриальным маслом и далее на фасовочный комплекс.

Отходящие газы от стадии нейтрализации проходят очистку в системе абсорбции.

Отходящие газы после БГС поступают в конический циклон для очистки от пыли.

Уловленная пыль направляется в ретур.

После циклона газы направляются в систему абсорбции, после чего выбрасыва-

ются в атмосферу.

Для очистки запыленных аспирационных газов от элеваторов, грохотов и укрытий

конвейеров последовательно устанавливаются циклон и рукавный фильтр, после кото-

рого газ вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Уловленная пыль поступает на ретурный конвейер и подается в БГС.

259

Таблица 6.2 - Описание технологического процесса

№ подпро-

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

Основное оборудование

цесса

(наименование)

CaCO3, KCl, K2CO3,

Прием сырья

CaCO3, KCl,, NH3 ,

Емкости, дозаторы, бун-

Пыль

1.1

кера

NH3 , (NH4)2SO4

(NH4)2SO4

1.2

H3PO4, H2SO4

Нейтрализация

NPKS-пульпа

Реакторы-смесители

соединения фтора в

CaCO3, ((NH4)2SO4)

Смешение с хлористым ка-

(3 шт.)

пересчете на фтор

KCl,

лием

1.3

NPKS-пульпа

Грануляция, сушка

NPKS-удобрения

БГС, топочно-горелоч-

соединения фтора в

ное устройство, венти-

пересчете на фтор,

лятор

пыль готового про-

дукта

1.4

NPKS-удобрения

Рассев, дробление

NPKS-удобрения

Грохот, дробилка, эле-

Пыль готового про-

ватор

дукта

1.5

NPKS-удобрения

Кондиционирование

NPKS-удобрения

Сборник кондициони-ру-

Пыль готового про-

ющей смеси, форсунка

дукта

1.6

NPKS-удобрения

Хранение и отгрузка готового

NPKS-удобрения

Бункер готового про-

Пыль готового про-

продукта

дукта, фасовочная ма-

дукта

шина

1.7

Отходящие газы с раз-

Очистка отходящих газов

Очищенные отходя-

Абсорбер АПС, Циклон,

Пыль сырья, фтори-

личных стадий про-

щие газы

абсорбер «Вентури»,

стые газы

цесса

Фильтр рукавный, венти-

ляторы

6.1.1.5 Описание производства жидких комплексных удобрений

Данная технология реализована на АО «Апатит» (Вологодская область).

ЭФК поступает на склад кислот из отделения производства ЭФК. При необходи-

мости кислота подогревается до 60-80 °C и поступает на смешение с магнезитом и (или)

аммиачной селитрой. Далее ЭФК поступает на упаривание, которое осуществляется под

вакуумом в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией. Упаривание кислоты

осуществляется до массовой доли P2O5 68-72 %.

Полученную суперфосфорную кислоту нейтрализуют газообразным аммиаком с

последующим разбавлением образующегося плава фосфатов аммония водой (при

необходимости для некоторых марок) и его донейтрализацией до pH 6-7. Нейтрализа-

ция суперфосфорной кислоты осуществляется в трубчатом реакторе, донейтрализа-

ция - в баке-нейтрализаторе. В полученный после донейтрализации раствор для раз-

бавления подается вода.

Полученное жидкое комплексное удобрение охлаждают в теплообменнике обо-

ротной водой и направляют на склад.

Система очистки отходящих газов предусмотрена от стадий концентрирования

ЭФК до суперфосфорной кислоты и от стадии нейтрализации суперфосфрной кислоты

аммиаком.

Очистка газов со стадии концентрирования ЭФК. ПГС из испарителя с помо-

щью вакуум-системы протягивается через поверхностный конденсатор, в котором за

счет охлаждения этой смеси оборотной водой из газа конденсируется влага и улавлива-

ются соединения фтора.

Образующиеся в конденсаторе «кислые» растворы с температурой не более

40 °C сливаются в бак «кислых» конденсатов, откуда перекачиваются в сборник.

Газы после конденсатора поступают в двухступенчатую вакуум - эжекционную

установку, включающую эжектора и промежуточные конденсаторы.

В эжекторы подается пар среднего давления 1,08-1,47 МПа (11-15 кгс/см²).

Для охлаждения газов в конденсаторы подается оборотная вода.

Не сконденсировавшиеся газы после вакуум-эжекционной установки выбрасыва-

ются в атмосферу.

Для улавливания аммиака, выделяющегося при нейтрализации суперфосфорной

кислоты, используют речную воду, которая орошает промывную башню. На эту ступень

также можно подать охлажденные ЖКУ. Образующиеся сточные воды используются для

разбавления ЖКУ.

Схема производства ЖКУ приведена на рисунке 6.6, описание технологического

процесса - в таблице 6.3.

262

Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот (ИТС 2-2022) - часть 3