Еколого-економічні інструменти природоохоронної діяльності на ВАТ "АЗОТ" (стр. 5 из 15)
Сировиною для виробництва аміаку є природний газ. В зв’язку з світовими тенденціями значного підвищення цін на енергоносії, сучасні технології виробництва аміаку направлені на зниження електроспоживання, покращення утилізації тепла, мінімізації втрат тепла димових газів, і зменшення енергоспоживання на очистку синтез-газу від двухоксиду вуглецю.
Для досягнення вищезазначеного, фірмою ХальдерТопсе А/О (Данія) впроваджена високоефективна енергозберігаюча технологія виробництва аміаку. Яка включає наступні основні стадії:
очистку природного газу від сірчистих сполук;
первинний і вторинний рифорімормінг;
двухстадійна конверсія СО;
МДЕА очистка синтез-газу від СО2;
метанування;
компресія;
компресія синтез-газу;
цикл синтезу S-300;
мембранне відокремлення водню;
виділення аміаку.
Схема традиційна, але вона має сучасне апаратурне оформлення з використанням нових каталізаторів.
Так, у відділенні риформінгу, печі первинного риформінгу обладнані боковим обігрівом, що забезпечує можливість оптимального регулювання температурного профілю стінок труб риформінгу. Горілки розташовані вздовж бокової стінки печі без примусової подачі, і працюють на природному газі і відхідних газах; зменшився розмір печі майже на 50% без зменшення надійності агрегату. Одночасно, завдячуючи введенню нових каталізаторів, значно зниженій їх об’єм, що дало змогу зменшити об’єм реакторів на всій установці.
Відділення наступні за риформінгом також значно удосконалені з метою енергозбереження. Для оптимізації роботи відділення очистки від СО2 необхідно експлуатувати агрегати при зменшеному співвідношенні пар/газ. Для цього були розроблені і впроваджені нові більш активні каталізатори високотемпературної конверсії СО, більш стійкі при експлуатації з низьким співвідношенням пар/сухий газ і мінімальною здатністю до утворення вуглеводнів. Крім цього зменшення співвідношення пар/газ добре поєднується з аМДEA очисткою від СО2, яка являє собою комбінацією фізичного і хімічного виділення СО2 і використовує лише тепло технологічного газу.
Відділення очистки від СО2 включає адсорбер, регенератор високого і низького тиску, в яких більша частина СО2 виділяється за рахунок зміни тиску. Після відділення очистки від СО2 залишкові сліди СО і СО2 видаляються з синтез-газу в реакторі метанування перед компремуванням газу в компресорі синтез-газу до тиску циклу синтезі.
Цикл синтезу аміаку експлуатується при тиску 190 кг/см2 з використанням колони синтезу S-300 з трьома радіальними каталізаторними полицями, які оптимізовані для максимального використання всього об’єму каталізатора.
Тепло реакції синтезу аміаку використовується для виробництва пари високого тиску в котлі-утилізаторі і підігрівачі котлової води. Конденсація товарного аміаку проходить частково в водяному холодильнику і, кінцевою, в аміачному випарнику.
В мембранній установці виділення водню більша частина водню виділяється з продувочних газів і подається в лінію синтез-газу. Відхідні гази мембранного відділення використовуються в якості палива для печі первинного риформінгу.
Система пари основана на виробництві пари високого тиску (115 кг/см2, 510°С). Виробництво пари високого тиску визначає енергетичну ефективність агрегату аміаку. Приводи всіх основних компресорів – парові турбіни. Турбіни компресорів синтез-газу, охолодження аміаку, компресорів природного газу працюють на парі високого тиску. В якості привода компресора технологічного повітря використовується конденсаційна турбіна, яка працює на парі середнього тиску, пар низького тиску направляється в колектор пари низького тиску.
Для підвищення загальної ефективності роботи агрегатів аміаку компанією «Uhde» (Німеччина) в традиційну схему установки аміаку впроваджені наступні модифікації:
зміщення частини реакції риформінга з печі первинного риформінга в сторону реактора вторинного риформінга. Це результат включення в технологічну схему стадії утилізації випускного газу. Таким чином, водень повертається в сторону всмоктування компресору синтез-газу, піч вторинного риформінгу працює з надлишком повітря і співвідношенням водень-азот в живильному газі підтримується на рівні, близькому до 3:1;
підігрів технологічно повітря для реактору вторинного риформінгу до більш високої температури (540°С). Зміщення частини реакції в сторону реактору вторинного риформінгу дозволяє зменшити температуру в печі первинного риформінгу і економії палива;
Оптимальне використання зменшеного навантаження печі первинного риформінгу, що досягається за рахунок підвищення тиску в печі до 40 бар. При цьому загальне енергоспоживання ще зменшується, тому що споживача потужність компресорів зменшується;
Підігрів суміші сировина/пар до більш високої температури, завдяки чому зменшується споживання палива печі первинного риформінгу і теплопередача здійснюється в конвекційній зоні;
Зменшення співвідношення пар: вуглець до 3.0, яке достатнє для попередження відкладень вуглецю на каталізаторі первинного риформінгу. Якщо до сировини додається менше пари, то в радіальній зоні печі абсорбується менше тепла завдяки чому зменшується витрата палива.
Стосовно апаратурного оформлення, то в агрегатах аміаку компанії «Uhde» використовуються печі первинного риформінгу з холодною вихідною колекторною системою в яких: топка знаходиться зверху що дозволяє досягнути максимально рівномірного температурного профілю стінок реакційних труб; менша кількість горілок в порівнянні з печами риформінгу бокової топки та ряд інших.
Для очистки синтез-газу від СО2 використовується активний аМДЕА – водний розчин н-метилдіетаноламіна з спеціальним активатором. Дана технологія забезпечує найменше енергоспоживання завдяки тому, що розчин регенерується миттєвим випарюванням, а не відпарюванням.
Схема включає двухступеневий абсорбер. Основна частина СО2 видаляється в нижній частині абсорбера за допомогою напівслабкого розчину, який регенерується в двухступеневому випарнику миттєвого скипання, тобто без споживання енергії на відпарювання. Кінцева очистка здійснюється в верхній частині абсорбера за допомогою відносно малої кількості циркулюючого розчинника, який потім термічно регенерується відпарюванням в рибойлерній колоні.
Дана технологія має ряд переваг:
висока ступінь очистки від СО2 (> 99% об)
не викликає корозії вуглецевої сталі
втрати розчину зведені до мінімуму, оскільки аМДЕА відрізняється низьким тиском в скипання.
відсутністю токсичних розчинників
відсутністю проблем пов’язаних з кристалізацією.
Приведені технологічні схеми виробництва аміаку не передбачають утилізацію вуглекислого газу і направлені на підвищення ефективності та енергозбереження. Вуглекислий газ, який утворюється в процесі виробництва використовується в подальшому у виробництві карбаміду, або для виробництва метанолу в комбінованих схемах синтезу аміаку і метанолу.
Виходячи з вищевикладеного, запропоновані підприємством заходи по утилізації вуглекислого газу від виробництва аміаку шляхом його використання у виробництві карбаміду є економічно і технічно обґрунтованими. [7.8]
Найбільше хімічне підприємство Рівненське виробниче об’єднання «Азот». Виробничою діяльністю якого є хімічні, мінеральні добрива. Дане підприємство викидає в атмосферу різні забруднення, які негативно впливають на озоновий шар, а особливо на тропосферу, тому використовують різні очисні споруди по утилізації і очистці викидів.
3. Розрахунок забруднення приземного шару атмосфери
3.1 Розрахунок максимальних приземних концентрацій
Промислові і вентиляційні викиди являють собою суміш повітря з відносно малою кількістю забруднюючих речовин різної температури. Це дозволяє рахувати щільність викиду рівною щільність повітря. В цьому випадку швидкість і напрямок руху забруднюючої речовини будуть співпадати з швидкістю і напрямком атмосферного повітря, і його переміщення в подальшому будуть визначатися положенням цього об’єму повітря. Потік забруднюючих речовин від точкового джерела неперервної дії рухається разом з повітряними масами, що переміщуються вітром; турбулентні вихори вигинають, розривають потік і перемішують його з оточуючими повітряними масами. Форма струменя, що витікає з труби, залежить в основному від вертикального градієнту температури поблизу труби.
В роботі розглядається стійкий стан тропосфери, коли температурний градієнт складає менше 1˚С на 100 м висоти від рівня землі. В цих умовах газовий факел викиду має конусоподібну форму. Конусний струмінь торкається землі на значних відстанях від джерела викиду. Така форма струменя найбільш часто спостерігається у вологому кліматі в день чи вночі. Хмарна і вітряна погода сприяє розсіюванню шкідливих речовин. Розрахункова концентрація шкідливих речовин близька до фактичної.
Розрахунок максимальної приземної концентрації ведеться за ОНД-86 і справедливий для 20 хвилинного інтервалу осереднення в радіусі до 100 км від джерела викиду.
Максимальна приземна концентрація для одинарного стаціонарного джерела викиду з круглим устям розраховується за формулою:
См =A·M·F·m·n·η, (1) 
H² ³√V1·ΔТ