4 Описание технологического процесса и схем

4.1 Стадии технологического процесса

Процесс производства гранулированной аммиачной селитры осуществляется на двух однотипных технологических агрегатах, на общей поточно-транспортной системе и упаковке и состоит из следующих стадий:

а) нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком;

б) введение раствора нитрата магния в качестве добавки;

в) упаривание полученного раствора до состояния высококонцентрированного плава и перекачивание плава на гранулирование;

г) гранулирование плава с последующим охлаждением гранул;

д) транспортирование амселитры на погрузку или в хранилище насыпью;

е) вспомогательные стадии:

- очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу;

- пароснабжение, использование конденсата;

- сбор и переработка сбросных растворов;

- концентрирование слабого раствора аммиачной селитры;

- охлаждение масла системы смазки подшипников нагнетателя поз. В-12;

- промывка выпарного аппарата поз. Т-10;

- продувка и пропарка аппаратов и трубопроводов;

- снабжение воздухом КИПиА.

4.2 Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком

(схемы ТО/3А 14-48 ТХ, ТО/3А 14-49 ТХ)

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком является простой необратимой реакцией, которая в нормальных условиях протекает с большой скоростью без образования побочных продуктов и с выделением теплоты (1812 кДж/кг (моль) при взаимодействии 100 % исходных продуктов):

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃ + Q,

Для процесса нейтрализации применяется азотная кислота с массовой долей HNO₃ Q-12 не менее 58 % поэтому тепловой эффект реакции соответственно уменьшается на суммарную величину теплоты разбавления азотной кислоты и растворения аммиачной селитры. Выделившаяся в процессе нейтрализации теплота используется для испарения большей части воды из образующегося раствора аммиачной селитры, то есть на его концентрирование.

Азотная кислота подается в агрегат центробежным насосом из склада цеха неконцентрированной азотной кислоты, распределяется на два подогревателя поз. Т-2_1,2, где нагревается до температуры 1,2 TIR 11 75..90 ^оС за счет теплоты конденсации сокового пара, и далее поступает в два аппарата ИТН P-3_1,2. Давление PIRA^H_L 3 азотной кислоты на входе в агрегат 0,2..0,6 МПа (2,0..6,0 кгс/см²) контролируется на ЦПУ.

Массовый расход FIRS_LA_L 14 азотной кислоты на входе в агрегат регистрируется на ЦПУ и суммируется. Массовый расход 1,2 FFIRC-2 азотной кислоты в аппарат ИТН поз. Р-3_1,2 должен быть 23000..52500 кг/ ч, поддерживается автоматически в заданном соотношении с массовым расходом аммиака и с коррекцией по рН раствора аммиачной селитры на выходе из аппарата ИТН.

Соотношение NH₃ : НNО₃ = 1: (6,5..7).

Газообразный аммиак поступает в агрегат из отделения испарения и захолаживания аммиака цеха № 1А c давлением PI-15 0,18..0,25 Па (1,8..2,5 кгс/см²). Массовый расход FIR 13 аммиака на входе в агрегат регистрируется и суммируется с коррекцией по температуре ТIR 18 и давлению РIR 13.

На входе аммиака в агрегат установлена электрозадвижка HVA-18, управляемая дистанционно из ЦПУ, и отделитель-испаритель поз. Х-37 для отделения примесей жидкого аммиака и масла от газообразного аммиака. Жидкий аммиак испаряется за счет теплоты конденсации пара давлением PIRCA^H 27 не более 0,8 МПа (8,0 кгс/см²), подаваемого во внутренний змеевик аппарата.

Из аппарата поз. Х-37 аммиак направляется в трубное пространство подогревателя поз. Т-1, где нагревается до температуры TIR 21 120..180 ^оС паровым конденсатом, поступающим в межтрубное пространство из пароувлажнителя поз. Х-42. Давление газообразного аммиака перед подогревателем поз. Т-1 стабилизируется автоматически регулятором PIRC 1. Из подогревателя аммиак поступает в реакционную зону двух аппаратов ИТН.

Заданная нагрузка по аммиаку на аппарат ИТН поддерживается автоматически регулятором массового расхода 1,2 FIRCA^H_L 1. Массовый расход аммиака в аппарат ИТН должен быть 3600..7500 кг/ч, отклонение расхода аммиака от заданного на 5 % сигнализируется на ЦПУ.

Процесс нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком осуществляется в двух параллельно работающих аппаратах ИТН поз. Р-3_1,2 под избыточным давлением 1,2 РIR4 не более 0,005 МПа (0,05 кгс/см²), то есть близким к атмосферному, с получением раствора аммиачной селитры с массовой долей 1,2 Q-15 NH₄NO₃ не менее 89 %. Температура 1,2 TIRS_LA_L 22-1 в реакционной зоне аппарата ИТН, вне реакционного стакана 1,2 TIRS ^HA^H 22-2 должна быть 148..165 ^оС. При достижении минимального или максимального значения температуры срабатывает сигнализация и блокировка на ЦПУ.

Аппарат ИТН - вертикальный цилиндрический аппарат переменного диаметра, состоящий из двух частей – реакционной и сепарационной. В нижней части аппарата ИТН установлен реакционный стакан, внутри которого в нижней части находится кольцевой барботер азотной кислоты, а над ним барботер газообразного аммиака. Наличие барботера позволяет создать большую поверхность контакта между газом и жидкостью. Верхняя часть реакционного стакана заканчивается диффузором, обеспечивающим постепенное нарастание скорости на выходе раствора из стакана и тем самым предотвращая возможность гидроударов больших масс парожидкостной смеси. Нижняя часть аппарата (реакционная зона) конструктивно обеспечивает протекание реакции нейтрализации до конца с большой скоростью и вывод раствора из аппарата.

Верхняя часть аппарата - промыватель с четырьмя тарелками колпачкового типа обеспечивает очистку сокового пара от непрореагировавшего аммиака и капель раствора аммиачной селитры. Для окончательного отделения сокового пара от брызг жидкости, на выходе из аппарата установлен отбойник из спиральной гофрированной ленты.

В аппаратах ИТН поддерживается слабокислая среда. Массовая концентрация 1,2 Q 15 НNО₃ в растворе аммиачной селитры после аппарата ИТН должна быть 1,0..4,0 г/дм³ свободной НNО₃ (1,5..2,0 ед.рН). рН раствора 1,2 QIRСА_L 1 регулируется автоматически с помощью клапана тонкой дозировки, установленного на линии подачи аммиака в аппарат ИТН поз. Р-3_1,2.

Для измерения водородного показателя (далее –рН) на линии выхода раствора из аппарата ИТН установлены два устройства разбавления плава (УРП) с рН-метрами, работающими параллельно. Минимальное значение 1,5 ед.рН раствора сигнализируется.

С целью исключения закисления и последующего терморазложения раствора в аппаратах ИТН предусмотрены защитные блокировки.

При понижении давления аммиака PIRS_LA_L 1 на входе в агрегат до 0,14 МПа (1,4 кгс/см²) срабатывает защитная блокировка № 1.

При повышении температуры 1,2 ТIRS^HA^H 22-2 вне реакционного стакана аппарата ИТН до 180 ^оС срабатывает защитная блокировка № 4, № 5.

При нарушении двух параметров из двух режима нейтрализации в аппарате ИТН поз. Р-3_1,2:

• отклонение соотношения массовых расходов HNO₃ : NH₃ 1,2 FFIRS^H_LA^H_L 2 : 1,2 FIRS^H_LA^H_L 1 от задания на 8 %;

• понижение температуры 1,2 ТIRS_LA_L 22-1 в реакционной зоне аппарата ИТН до 140 ^оС срабатывает блокировка № 2, № 3.

Соковый пар, образующийся при испарении раствора аммиачной селитры в аппарате ИТН и имеющей ту же температуру, что и раствор в реакционной зоне, поступает в сепарационную часть аппарата, где промывается от примесей аммиака и аммиачной селитры на четырех тарелках колпачкового типа слабым раствором аммиачной селитры и конденсатом сокового пара.

На вторую (по ходу сокового пара) промывную тарелку из бака поз. Е-20 насосом поз. Н-21_1,2 подается слабый раствор аммиачной селитры с массовой концентрацией Q 40 до 25,0 г/дм³, затем раствор перетекает на первую промывную тарелку и по переточной трубе в реакционную часть аппарата ИТН на смешение с реакционным раствором. Закисленный раствор аммиачной селитры, проходя через вторую и первую тарелки, контактирует с соковым паром и поглощает из него непрореагировавший аммиак. Объемный расход 1,2 FIR 8 раствора на вторую тарелку регулируется дистанционно клапаном 1,2 HCV 8.

На четвертую промывную тарелку аппарата ИТН из бака поз. Е-83 насосом поз. Н-41_1,2 подается конденсат сокового пара, который проходит четвертую и третью тарелки, поглощает аммиачную селитру из сокового пара, и в виде слабого раствора с массовой долей 1,2 Q 16 NH₄NO₃ 5,0..10,0 % поступает в бак поз. Е-20 (через гидрозатвор поз. Е-5 для 2-го агрегата).

При контакте сокового пара с раствором аммиачной селитры и конденсатом сокового пара на промывных тарелках тепло перегрева снимается, соковый пар становится насыщенным и выходит из сепарационной части аппарата ИТН с температурой 1,2 TIR 16 101..106 ^oС.

Чтобы избежать конденсации сокового пара на тарелках, температура 1,2 TIRCA^H_L 1 выходящего с 3-ей тарелки раствора должна быть 100..110 ^oС, регулируется автоматически изменением объемного расхода 1,2 FIR 7 конденсата сокового пара на четвертую тарелку.

Над верхней промывной тарелкой аппарата ИТН установлен сетчатый отбойник (плоскопараллельная насадка из гофрированных лент для 2-го агрегата), где соковый пар освобождается от брызг конденсата сокового пара и выходит из аппарата с массовой концентрацией 1,2 Q 14 NH₄NO₃ не более 4 г/дм³ и HNO₃ не более 4 г/дм³.

На выходе сокового пара из аппарата ИТН установлено устройство отбора проб (УОП) с рН-метрами, рН сокового пара регистрируется 1,2 QIR 2. Соковый пар из аппаратов ИТН частично (20..40 %) используется в качестве теплоносителя в подогревателях азотной кислоты поз. Т-2_1,2 и в подогревателях воздуха поз. Т-38_1,2,3, оставшаяся часть направляется в скруббер поз. Х-29, где смешивается с воздухом, выходящим из грануляционной башни.

Конденсат сокового пара из подогревателей поз. Т-2_1,2, а также из подогревателей поз. Т-38_1,2,3 поступает в бак поз. Е-83.

Из бака поз. Е-83 конденсат сокового пара насосом поз. Н-41_1,2 подается на орошение 4-ых тарелок аппаратов ИТН. Уровень конденсата сокового пара LIRСA^H_L 9 в баке поз. Е-83 поддерживается выдачей избытка конденсата в бак поз. Е-20.

При необходимости переработки раствора аммиачной селитры из хранилища поз. Е-8 или поз. Е-82 раствор насосом поз. Н-9_1,2 подается в реакционную зону аппаратов ИТН. Расход 1,2 FIRCA^H_L 1 аммиака в аппарат ИТН должен быть не менее 3600 кг/ч. Расход раствора 1,2 FIR 5 должен быть 2,0..10,0 м³/ч на один аппарат ИТН.

Запрещается срабатывать раствор аммиачной селитры из хранилища в аппарат ИТН, когда в него не подается сырье (аммиак и азотная кислота).

Перед пуском реакционная часть аппарата ИТН должна быть заполнена раствором аммиачной селитры из поз. Е-8 (Е-82) или слабым раствором из поз. Е-20.

Раствор в хранилищах должен быть щелочным (массовая концентрация

Q 21 свободного NH₃ в растворе 0,1..0,5 г/дм³). Для поддержания щелочной среды периодически осуществляется циркуляция раствора насосом поз. Н-9_1,2 через донейтрализатор, установленный в хранилище поз. Е-8 (1-го агрегата), и через донейтрализатор поз. Р-99 для хранилищ поз. Е-8, Е-82 (2-го агрегата) с подачей аммиака в донейтрализатор. На линииях всаса насоса поз. Н-9_1,2 установлены два УРП с рН-метрами, рН раствора 1,2 QIRA_L 11 в хранилищах регистрируется, снижение рН до 4,0 ед.рН сигнализируется на ЦПУ.

Для исключения повышения давления в аппаратах ИТН выше допустимого, на линии выхода сокового пара из аппаратов установлен бак-гидрозатвор поз. Е-5. На 1-ом агрегате в бак поз. Е-5 постоянно подается насосом поз. Н-21_1,2 раствор аммиачной селитры из бака поз. Е-20 и по линии перелива возвращается в бак поз. Е-20. На 2-ом агрегате в бак поз. Е-5 постоянно поступает раствор аммиачной селитры с 3-их тарелок аппаратов ИТН и по линии перелива направляется в бак поз. Е-20. Аппарат ИТН снабжен аварийной линией перелива. Раствор по переливу поступает в хранилище поз. Е-8 через бак-гидрозатвор поз. Е-5.

Из аппаратов ИТН раствор аммиачной селитры поступает в донейтрализатор поз. Р-4 для нейтрализации избытка азотной кислоты газообразным аммиаком и подщелачивания раствора перед подачей его на упаривание, введения раствора нитрата магния из хранилища поз. Е-107_1,2.

Водородный показатель QIRCS_LA_L 3 раствора после донейтрализатора поз. Р-4 не менее 5,0 ед.рН (массовая концентрация свободного NH₃ в растворе 0,1..0,5 г/дм³) регулируется автоматически с помощью клапана QCV 3, установленного на линии подачи аммиака в донейтрализатор. Для измерения рН на линии выхода раствора из аппарата поз. Р-4 установлены два УРП с рН-метрами, появление закисленного раствора после аппарата сигнализируется.

Для исключения попадания закисленного раствора на стадию упаривания перед выпарным аппаратом поз. Т-10 установлен контрольный донейтрализатор поз. Р-4А, с подачей в него аммиака.

Водородный показатель раствора QIRS_LA_L 5 в аппарате поз. Р-4А не менее 5,0 ед.рН (массовая концентрация свободного NH₃ в растворе 0,1..0,5 г/дм³) регулируется дистанционно с помощью клапана-отсекателя HCVSA 23, установленного на линии аммиака в донейтрализатор поз. Р-4А. Для измерения рН раствора установлены два УРП с рН-метрами, появление закисленного раствора на выходе из аппарата сигнализируется.

При повышении температуры TIRS^HA^H 30-1, TIRS^HA^H 30-2 раствора в аппаратах поз. Р-4, поз. Р-4А до 180 ^оС срабатывают блокировки № 7, № 8.

Температура ТIR 15 раствора после аппарата поз. Р-4, температура ТIR 33 раствора после поз. Р-4А регистрируются на ЦПУ.

В период налаживания режима работы аппаратов ИТН, а также при срабатывании блокировок, сопровождающихся закрытием отсекателя HVSA 6-1,2 на подаче раствора в выпарной аппарат, раствор аммиачной селитры из контрольного донейтрализатора поз. Р-4А по переливу поступает в хранилище Е-8.

При достижении массовой доли 1,2 Q 15 NH₄NO₃ в растворе не менее 89 %, массовой концентрации добавок и рН раствора согласно нормам, раствор из контрольного донейтрализатора поз. Р-4А поступает в выпарной аппарат поз. T-10.

Соковый пар с непрореагировавшим аммиаком из донейтрализаторов поз. Р-4, поз. Р-4А направляется на улавливание в скруббер-нейтрализатор поз. Х-86. Сюда же выведены воздушники от гидрозатвора поз. Р-13, от хранилища поз. Е-8, (на 1-ом агрегате) и от донейтрализатора поз. Р-99 (на 2-ом агрегате).

Скруббер поз. Х-86 заполнен кольцами из керамики. Насадка скруббера орошается закисленным раствором аммиачной селитры из бака поз. Е-20, в линию подачи раствора аммиачной селитры дозируется азотная кислота. Объемный расход кислоты FIR 12 поддерживается в зависимости от рН раствора в баке поз. Е-20. Отработанный раствор с массовой долей NH₄NO₃ не более 30 % и массовой концентрацией HNO₃ до 20 г/дм³ возвращается в бак поз. Е-20. Очищенный соковый пар направляется в скруббер поз. Х-29.