Технологическая схема синтеза аммиака в агрегатах АМ-76

 

Компремирование синтеза-газа после стадии метанирования на агрегате АМ-76 происходит по той же схеме, которая и на агрегате фирмы "Kellogg"). Расхождение только в номерах позиций компрессоров и заводе - изготовилеле: в агрегате АМ-76 компрессор синтеза-газа имеет поз. 401 и изготовлен Казанским компрессорным заводом по лицензии фирмы "Дрессер-Кларк".

Свежая азото-водородная смесь после сжатия в 4^ой степени компрессора синтеза-газа с давлением 31,4 МПа, после охлаждения в конечном воздушном холодильнике аналогичному поз.124-С (рис. 7.4), направляется в нижнюю часть колонны конденсации поз. 605 (рис. 7.7), где, барботирует через слой жидкого аммиака, промывается от следов влаги, углекислоты и масла и смешивается с циркуляционным газом.

 

 

Рис. 7.7. Синтез аммиака в агрегате АМ-76.

 

Применение колонны конденсации поз. 605 является хорошей защитой катализатора от возможного отравления парами воды и серой, которая содержится в масле компрессора синтеза-газа.

В промышленной практике наблюдаются случаи попадания масла на катализатор в результате плохой работы масляных уплотнений компрессора синтеза-газа и в пусковой период компрессора - в результате небрежного отношения к его эксплуатации.

Циркуляционный газ, пройдя по межтрубному пространству встроенного в конденсационной колонне теплообменника, охлаждается в трубной части испарителя жидкого аммиака поз. 606, возвращается в колону конденсации поз. 605и смешивается со свежим газом в сепарирующей части колонны.

Дальше циркуляционный газ направляется в межтрубное пространство вынесенного теплообменника поз. 612, где нагревается до температуры 195 ⁰С теплом встречного газа, который идет по трубкам и дальше поступает в колону синтеза поз. 601.

Ход газа в колонне синтеза АМ-76 аналогичный ходу газа в колонне синтеза фирмы "Кеllogg". Управление колонной построено также на том же принципе.

Газовая смесь, которая прореагировала, поднимается по центральной трубе вверх, проходит трубную часть верхнего встроенного теплообменника, где отдает часть тепла синтез-газу центрального хода, который проходит по межтрубной части на первую полку.

Охлажденная до 310-340 ⁰С газовая смесь с объемной долей аммиака 14,5 % выходит из реактора в подогреватель питательной воды котлов поз. 603.

В подогревателе питательной воды поз. 603 реакционная смесь проходит трубное пространство где охлаждается до температуры не больше 240 ⁰С.

Дальше она проходит трубное пространство выносного теплообменника поз. 602, где охлаждается до температуры 65-75 ⁰С газом, который идет по межтрубному пространству, и поступает в воздушный холодильник-конденсатор поз. 604, где из газа осуществляется первичная конденсация части аммиака.

Сконденсированный аммиак отделяется в сепараторе поз. 621, а газовая смесь с объемной долей аммиака около 11-12 %, направляется на всас циркуляционного колеса компрессора синтеза-газа поз. 401, где дожимается до давления 31,3 МПа, компенсируя потери давления в системе.

Из циркуляционного колеса газовая смесь поступает во вторичную конденсационную систему, которая состоит из колоны конденсации поз. 605 и аммиачного холодильника-испарителя поз. 606, в котором за счет испарения жидкого аммиака охлаждается циркуляционный газ..

Конденсационная колонна предназначена для рекуперации холода, принесенного циркуляционным газом из межтрубного пространства аммиачного холодильника-испарителя, конденсации аммиака из охлажденного циркуляционного газа и сепарации сконденсированного аммиака.

Циркуляционный газ поступает в конденсационную колонну поз. 605 сверху, где вмонтирован трубчатый теплообменник, проходит его межтрубное пространство, охлаждаясь газовой смесью циркуляционного газа со свежим синтезом-газом, который поступает по трубной части, с температуре 18-25 ⁰С и поступает в испаритель редкого аммиака поз. 606.

В испарителе он проходит по U-образным трубкам высокого давления, охлаждается до температуры (-6) ÷ (+3) ⁰С за счет испарения аммиака, который кипит в межтрубном пространстве испарителя при температуре (-12 ⁰С ).

Газообразный аммиак из межтрубного пространства испарителя поз.606, представляющий собой хладоагент, направляется на две абсорбционно-холодильных установки с температурой испарения (-12 ⁰С ) (АХУ-А и АХУ-Г), где он охлаждается, сжижается и снова подается в испаритель поз.606.

Из трубного пространства испарителя смесь охлажденного циркуляционного газа и сконденсированного аммиака поступает в сепарационную часть колонны конденсации поз. 605, где происходит отделение жидкого аммиака от газа.

В сепарационной части конденсационной колонны циркуляционный газ смешивается со свежим газом, смесь проходит корзину с кольцами Рашига, где дополнительно сепарируется от капель жидкого аммиака, и направляется в циркуляционную систему в рекуперативный теплообменник поз. 612,а оттуда в колону синтеза.

Жидкий аммиак, который отделился в колонне конденсации поз. 605, с температурой (-1 ⁰С), дросселируется с давления 30 МПа до 1,8-2 МПа и направляется на стадию выделения аммиака (рис. 7.8) в сборник продукционного аммиака поз. 610.

В результате дросселирования жидкого аммиака происходит выделение из него танковых газов: водорода, азота, метана, аргона и также частично аммиака.

 

 

Рис. 7.8. Стадия выделения аммиака в агрегате АМ-76.

 

Конденсация аммиака из танковых газов происходит в трубном пространстве аммиачного холодильника- испарителя поз. 613 за счет холода аммиака, который испаряется при температуре (-34 ⁰С).

Из испарителя поз. 613 танковые газы и аммиак, который сконденсировался, поступают в сепаратор поз. 614, где жидкий аммиак отделяется и подается в сборник продукционного аммиака поз. 610.

Холод для испарителя поз. 613создается в двух специальных абсорбционно-холодильных установках (АХУ-А/Б), представленных на рис.7.9., в которых в качестве хладоагента используется тот же аммиак.

Рис. 7.9. Схема абсорбционно-холодильной установки (АХУ-А/Б) охлаждение аммиака.

 

Для регулирования концентрации инертов в системе и поддержки ее на определенном уровне предполагается постоянная продувка газа после первичной конденсации аммиака на выходе циркуляционного газа из сепаратора поз. 621 (рис.7.7).

Продувочные газы под давлением 30 МПа и температурой 21-43 ⁰С направляются в конденсационную колонну продувочных газов поз. 611 (аналогичной конденсационной колонне поз. 605 рис. 7.7), где они проходят по межтрубному пространству теплообменника и поступают в трубки аммиачного холодильника-испарителя поз. 612, в межтрубному пространстве которого кипит аммиак с температурой (-34 ⁰С).

Потом продувочные газы, охлажденные до температуры - 28 ⁰С, возвращаются в сепарационную часть колонны конденсации, где происходит отделение сконденсированного аммиака от газа, до концентрации аммиака в продувочном газе не более 3 %.

Продувочные газы поднимаются по трубкам теплообменника, нагреваются до температуры не более 32 ⁰С входящими продувочными газами и направляются на использование одним из методов, которые будут рассмотрены в следующем разделе.

Жидкий аммиак из сборника поз. 610 направляется через переохладитель поз. 918А в абсорбционно-холодильную установку (АХУ) (рис.7.9.), для охлаждения до температуры (-34 ⁰С) и выделения растворенных инертных газов из продукционного аммиака в расширяющих сосудах поз.917- А/Б.

Продукционный аммиак с температурой (-10 ⁰С) и давлением 2,0 МПа из переохладителя поз.918- А поступает в сепаратор-расширитель поз.917- А, где происходит выделение инертов из аммиака.

После сепаратора-расширителя поз. 917А продукционный аммиак направляется в переохладитель поз.918-Б, где охлаждается продукционным аммиаком, подаваемым из изотермического хранилища.

Продукционный аммиак после переохладителя поз.918-Б с температурой (-23 ⁰С) направляется в сепаратор-расширитель поз.917- Б, где происходит охлаждение продукционного аммиака до температуры (-34 ⁰С) за счет снижения давления до 1,11 кПа.

В сепараторе-расширителе поз.917-Б происходит окончательное отделение инертов из продукционного аммиака.

Продукционный аммиак из сепаратора-расширителя поз.917-Б насосами поз. 923 1,2 выдается в изотермическое хранилище продукционного аммиака, как готового продукта.

Газообразный аммиак, инерты из расширителей поз.917- А/Б возвращает в аммиачно-холодильные установки А и Б, где происходит абсорбция аммиака и выделение инертов..