Статус документа

ИТС 2-2019 Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот

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 исключением из схемы высокотемпературной каталитической очистки выхлопного газа; осуществлением его нагрева от 50°С до 780°С в подогревателе теплом очищенного, расширенного в газовой турбине выхлопного газа и природного газа, сжигаемого в топочной части; применением селективной очистки выхлопного газа аммиаком; установкой паровых 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. Охлаждение 10-25-й тарелок абсорбционной колонны водой при температуре 16°С позволяет 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 сторонним 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 баланс - в таблице 5.7, энергетический баланс - в таблице 5.8, перечень основного оборудования - в таблице 5.9.

Рисунок 5.2 - Схема технологического процесса АК-72М

Таблица 5.6 - Описание технологического процесса АК-72М


Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии и отходы (наименование)
Атмосферный воздух	Фильтрация и сжатие воздуха	Сжатый атмосферный воздух	Фильтр воздуха Осевой воздушный компрессор в составе ГТТ-12 (КМА-2)	Отработанные фильтровальные материалы Отработанное турбинное масло
Жидкий аммиак Сжатый воздух Охлажденная циркуляционная вода	Испарение жидкого аммиака под давлением Фильтрация от мехпримесей Нагрев газообразного аммиака	Газообразный аммиак Сжатый воздух Охлажденная вода	Испарители, фильтр, теплообменник	Отработанные фильтровальные материалы
Газообразный аммиак Сжатый воздух	Смешение аммиака и воздуха Окисление аммиака кислородом воздуха до NO	Нитрозный газ Содержание NO до 9,5 об.%	Реактор (контактный аппарат)	Катализаторные сетки
Нитрозный газ Питательная вода	Охлаждение нитрозного газа в котле-утилизаторе и в экономайзерах с выработкой водяного пара	Нитрозный газ Перегретый водяной пар	Котел-утилизатор Экономайзер	-
Питательная химочищенная вода Нитрозный газ	Охлаждение нитрозного газа Нагрев питательной недеаэрированной воды	Нитрозный газ Питательная вода	Подогреватель химочищенной воды	-
Нитрозный газ Охлаждающая оборотная вода	Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азота Промывка кислоты нитрозным газом от аэрозолей нитрит- нитратных солей, отделение азотной кислоты от нитрозного газа	Нитрозный газ Слабая азотная кислота с концентрацией 35-37 об.%	Холодильник- конденсатор	-
Нитрозный газ	Сжатие нитрозного газа	Нитрозный газ	Нитрозный нагнетатель в составе комплексного машинного агрегата ГТТ-12 (или КМА -2)	-
Сжатый нитрозный газ Питательная деаэрированная вода	Охлаждение нитрозного газа и нагрев деаэрированной питательной воды	Нитрозный газ Питательная вода	Витой теплообменник Подогреватель питательной воды высокого давления	-
Нитрозный газ Охлаждающая оборотная вода	Охлаждение нитрозного газа Конденсация водяных паров с образованием азотной кислоты II ступень охлаждения нитрозного газа	Нитрозный газ Азотная кислота с концентрацией 60% Оборотная вода	Кожухотрубчатый теплообменник	-
Нитрозный газ Конденсат азотной кислоты Паровой конденсат Охлаждающая вода Сжатый воздух	Абсорбция Продувка азотной кислоты	Выхлопной газ на подогрев Продукционная 60%-ная кислота Оборотная вода	Колонный аппарат (45 ситчатых тарелок, из них 25 охлаждаются водой)	-
Выхлопной неочищенный газ Природный газ Атмосферный воздух Очищенный выхлопной газ из турбины	Нагрев выхлопного газа	Выхлопной неочищенный газ на каталитическую очистку Очищенный выхлопной газ в атмосферу	Двухзонный подогреватель с топкой и конвективным теплообменником	Выхлопной газ в атмосферу с содержанием до 0,008 об.%
Неочищенный выхлопной газ из подогревателя Аммиак	Каталитическая очистка выхлопного газа аммиаком	Очищенный выхлопной газ на нагрев	Низкотемпера- турный реактор с катализатором АМЦ	Катализатор насыпной
Очищенный выхлопной газ в подогреватель Природный газ Атмосферный воздух	Нагрев выхлопного газа до 760°С	Очищенный выхлопной газ в турбину
Очищенный выхлопной газ из турбины	Охлаждение выхлопного газа	Выброс в атмосферу	Двухзонный подогреватель с топкой и конвективным теплообменником

Таблица 5.7 - Материальный баланс


Расход				Выход
Наименование	Единица изме- рения	На 1 т мнг		Наименование	Единица изме- рения	На 1 т мнг
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Технологический процесс получения азотной кислоты
Аммиак	т	0,287	0,294	Кислота азотная, концентрация 60 масс.%	т	1,667	1,667
Воздух	т	4,95	5,07
Паровой конденсат на абсорбцию	т	0,326	0,340	Выхлопной газ после абсорбции	т	3,896	4,037
Всего		5,563	5,704	Всего		5,56	5,704
Процесс выработки водяного пара
Питательная вода (химочищенная, обессоленная)	т	1,445	1,575	Водяной перегретый пар	т	1,4	1,5
				Непрерывная продувка в канализацию	т	0,045	0,075
Всего		1,445	1,575	Всего		1,445	1,575

Таблица 5.8 - Энергетический (тепловой) баланс


Приход тепла				Расход тепла
Наименование	Единица изме- рения	На 1 т мнг		Наименование	Единица изме- рения	На 1 т мнг
		Мин.	Макс.			Мин.	Макс.
Природный газ Энергетический эквивалент: теплотворная способность 1 ст. м - 8000 ккал	м тыс. ккал	83 664	85 680	Водяной перегретый пар	тыс. ккал	1127	1220
				Нагрев оборотной воды на 8°С	тыс. ккал	984	1065
Тепло химических реакций	тыс. ккал	1915	1930	Выхлопной газ в атмосферу	тыс. ккал	247	260
Тепло питательной воды t=30°С	тыс. ккал	54	57
Тепло атмосферного воздуха	тыс. ккал	24,0	24,8	Азотная кислота t=50°С	тыс. ккал	75	74
				Испарение жидкого аммиака	тыс. ккал	94	94
Всего		2740	2776,8	Всего		2527	2713
				Потери		213 (7,8%)	63,8 (2,3%)

Таблица 5.9 - Основное оборудование


Наименование оборудования	Модель (типоразмер)	Основное	Природо- охранное	Назначение оборудования	Технологические характеристики
Фильтр атмосферного воздуха	Нестандартный аппарат Фильтрующие элементы	+	-	Очистка атмосферного воздуха от механических примесей	Фильтры грубой и тонкой очистки
Компрессор для сжатия воздуха	В составе КМА-2	+	-	Сжатие воздуха	Q=200 тыс.м /ч
Испаритель жидкого аммиака	Теплообменник ИТГ-500	+	-	Испаритель жидкого аммиака	Трубчатый теплообменник
Реактор окисления аммиака (контактный аппарат)		+	-	Окисление кислородом воздуха до NO Смешение и очистка аммиачно- воздушной смеси	Фильтрующий материал - комплексный фильтрующий пакет
Котел-утилизатор с экономайзерами на нитрозном газе	Тип КН 80/40	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа для выработки водяного пара	Производительность - 80 т/ч перегретого пара Секции котла-утилизатора расположены в силовом корпусе реактора окисления
Подогреватель химочищенной обессоленной воды	Нестандартный теплообменник	+	-	Утилизация тепла нитрозного газа в подогревателе питательной воды	Трубчатый теплообменник Нагрев питательной воды
Холодильник- конденсатор I ступени	Нестандартный теплообменник	+	-	Охлаждение нитрозного газа оборотной водой Конденсация водяных паров нитрозного газа с образованием азотной кислоты	Горизонтальный трубчатый теплообменник В трубках - нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода
Промыватель нитрозного газа	Нестандартный аппарат	+	-	Промывка нитрозного газа от аэрозолей нитрит-нитратный солей циркулирующей азотной кислотой, образующейся в аппарате	Вертикальный аппарат, снабжен ситчатыми тарелками
Нитрозный нагнетатель	В составе КМА-2	+	-	Сжатие нитрозного газа	Центробежный компрессор с четырьмя ступенями Степень сжатия - 3,2
Подогреватель питательной воды	Нестандартный аппарат	+	-	Охлаждение нитрозного газа, нагрев питательной воды	Витой теплообменник В трубках - питательная вода, межтрубное пространство - нитрозный газ
Холодильник- конденсатор II ступени	Нестандартный теплообменник	+	-	Охлаждение нитрозного газа оборотной водой перед абсорбционной колонной	Горизонтальный трубчатый теплообменник В трубках - нитрозный газ, в межтрубном пространстве - оборотная вода
Абсорбционная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Абсорбция оксидов азота с образованием продукционной азотной кислоты	Колонна с 45 ситчатыми тарелками, из них 25 - с охлаждающими оборотной водой змеевиками
Продувочная колонна	Нестандартный аппарат	+	-	Отдувка горячим воздухом растворенных в продукционной кислоте оксидов азота	Колонна с 4 тарелками ситчатого типа
Подогреватель выхлопного газа	Нестандартный аппарат Тип БНГ-172	+	-	Нагрев выхлопного газа на входе в реактор каталитической очистки теплом очищенного, расширенного в газовой турбине выхлопного газа и природного газа, сжигаемого в топочной части	Двухзонный аппарат печного типа 1-я зона - нагрев неочищенного выхлопного газа в конвективном теплообменнике, обогреваемом очищенным выхлопным газом 2-я зона - радиальный теплообменник, обогреваемый топочными газами от 16 горелок
Реактор каталитической очистки выхлопного газа	Нестандартный аппарат	+	+	Очистка выхлопного газа после абсорбции от остатков путем их восстановления аммиаком на алюмо- медьцинковом катализаторе АМЦ при 300°С	Горизонтальный реактор с внутренней корзиной для катализатора, с вертикальным смесителем выхлопного газа с природным газом и АВС при пуске
Газовая турбина	В составе КМА-2 Турбина высокого и низкого давления	+	-	Рекуперация энергии выхлопного газа, нагретого на входе до 760°С, с расширением до давления, близкого к атмосферному	Турбина с разрезным валом