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

7.1.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую

среду

Основные расходные коэффициенты приведены в таблицах 7.17 и 7.18.

В агрегатах аммиачной селитры АС-72, АС-67, АС-60 как неотъемлемая часть тех-

нологии с башенной грануляцией присутствуют выбросы в атмосферу в значительных

количествах воздуха из гранбашен, увлажненного водяными парами и загрязненного

аэрозольными (1÷5 мкм) частицами аммиачной селитры и аммиака.

В наибольшем количестве увлажнены отходящие в атмосферу газы из башен

АС-72 и АС-67, так как в смеси с ним выбрасывается соковый пар из нейтрализаторов и

выпарного аппарата. Поэтому паровоздушная смесь (ПВС) перед выбросом в атмо-

сферу очищается в промывном скруббере, включающем секцию промывки ПВС от ам-

миачной селитры и аммиака, и секцию тонкой очистки после нее фильтрацией через не-

тканый материал из ультратонких синтетических волокон.

На ряде агрегатов в этот промывной скруббер выполнено подключение воздуш-

ников из технологической аппаратуры. Этим обеспечивается полнота очистки выбросов

в атмосферу от NH4NO3 и NH3.

Агрегаты АС-60 оборудованы локальными очистными аппаратами паровоздушной

смеси из доупарки плава аммиачной селитры.

Воздух из гранбашен не очищается. Но вследствие того, что воздух из гранбашни

АС-60 большого диаметра движется в ней с небольшой скоростью, он содержит значи-

тельно меньшее количество унесенных частиц NH4NO3, чем из башен АС-67 и АС-72.

Тем не менее без очистки воздух из гранбашен АС-60 более загрязнен, чем из башен

АС-72.

В агрегатах АС-72 и АС-67 постоянные технологические загрязненные сточные

воды отсутствуют. В агрегатах АС-60 сбрасывается постоянно часть конденсата соко-

вого пара, так как все его количество не может быть утилизировано в производстве азот-

ной кислоты.

495

Таблица 7.17 - Расход сырья, материалов и энергоресурсов агрегатов АС-72; АС-72М; АС-67; АС-60 на 1 т аммиачной селитры

АС-72

АС-72М

АС-67

АС-60

Наименование

Единица измерений

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс..

Азотная кислота

т, мнг HNO3

0,786

0,79

0,786

0,795

0,787

0,788

0,831

Аммиак

т, 100 % NH3

0,211

0,216

0,213

0,215

0,213

0,214

0,211

0,224

Магнезиальная добавка

кг, в пересчете на MgO

3,4

5,1

3,0

4,5

5,1

Водяной пар

Гкал

0,18

0,31

0,19

0,21

0,214

0,34

0,3

0,39

Электроэнергия

кВт·ч

14,0

30,4

18,5

Вода химочищенная

0,1

0,2

0,1

0,12

Оборотная вода

м³

0,05

0,2

0,05

0,2

0,01

0,012

46,95

Таблица 7.18 - Выход продукции и энергоресурсов

Единица

АС-72

АС-72М

АС-67

АС-60

Наименование

измерений

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Мин.

Макс.

Селитра аммиачная с содер-

1,0

жанием азота не ниже

34,4 масс. %

Конденсат паровой

0,15

0,42

0,2

0,25

0,235

0,274

0,33

0,41

Конденсат сокового пара

0,1

0,16

0,1

0,34

0,72

Конденсат сокового пара содержит нитратный и аммонийный азот.

В агрегатах всех типов присутствуют периодические сбросы загрязненной воды,

образующиеся при промывке оборудования и трубопроводов, нештатных смывок проли-

вов растворов аммиачной селитры. Поскольку количество этих сточных вод может варь-

ироваться, показать объемы содержащихся в них загрязняющих веществ в кг/т готового

продукта не представляется возможным. Возвращение в процесс загрязненных сточных

вод и сухих просыпей запрещено по правилам техники безопасности. Возможна их пе-

редача для обработки на других производствах.

Отходы производства представлены отработанными фильтровальными материа-

лами, которые утилизируются или размещаются на специализированных полигонах и

зачистками хранилищ жидких продуктов производства азотных удобрений. Отработан-

ные масла подлежат регенерации и повторному использованию.

Эмиссии приведены в таблицах 7.19-7.30.

497

Таблица 7.20 - Обращение со сточными водами агрегата АС-72

Сточные воды

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса сбросов

сбросов загрязняющих

загрязняющих веществ после

веществ до очистки в

очистки в расчете на тонну

расчете на тонну продукции

продукции

Наименование

Промывные воды:

Промывка обо-

Промливневая канали-

Аммоний-ион (NH4+)

мг/л*

рудования, тру-

зация

Нитрат-анион (NO3-)

бопроводов

Смывные воды:

Собираются в сборники

Аммоний-ион (NH4+)

мг/л*

и дозированно выда-

Нитрат-анион (NO3

^-)

ются в промливневую

канализацию

Дренажи:

Сборники, по-

Аммоний-ион (NH4+)

мг/л*

верхностные

Химзагрязненная кана-

Нитрат-анион (NO3-)

конденсаторы,

лизация

коллектора

* Размерность указана в мг/л, поскольку количество сточных вод может варьироваться, и показать объемы содержащихся в них загрязняю-

щих веществ в кг/т не представляется возможным.

Таблица 7.21 - Отходы агрегата АС-72

Отходы производства и потребления

Объем и (или) масса

образования отходов до

размещенных

очистки в расчете на

отходов в расчете

тонну продукции

на тонну продукции

Отработанные индустри-

кг/т

0,0063

Регенерация и утилизация

альные масла

Шлам (нерастворимый

кг/т

0,2

Автотранспортом в отвал

осадок)

Барабанный вакуум-

На полигон промышлен-

Шлам магнезита

кг/т

4,122

фильтр фильтр-пресс

ных отходов

Отходы зачистки храни-

Реакторное и емкостное

лищ жидких продуктов

оборудование

производства азотных

Размещение на специали-

удобрений

Кг*

зированных полигонах

Ткань фильтровальная из

Аспирационные системы

разнородных материалов,

загрязненная минераль-

ными удобрениями (не бо-

Обезвреживание на ТДУ

лее 15 %), содержащими

или захоронение на специ-

азот, фосфор и калий

Кг*

ализированных полигонах

*) Примечание - объем образования не зависит от объема выпускаемой продукции

Таблица 7.22 - Выбросы агрегата АС-72М

Выбросы

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса выбросов

выбросов загрязняющих

загрязняющих веществ после

веществ до очистки в

очистки в расчете на тонну

расчете на тонну

продукции

Метод очистки,

Наименование

Источники выброса

повторного

использования

Паровоздушная

смесь на выходе из

Мокрая очистка сла-

скруббера и воздушки

бым раствором ам-

с аппаратов

кг/т

Промывной скруббер

миачной селитры,

Аммиачная селитра

0,31

1,88

1,10

фильтрующие эле-

(аммоний нитрат)

0,05

1,3

0,675

менты

NH4NO3 Аммиак (

NH3)

Вентиляционные вы-

бросы:

Неплотности обору-

Аммиачная селитра

кг/т

В атмосферу

0,0057

0,018

0,007

дования

(аммоний нитрат)

NH4NO3

Таблица 7.23 - Обращение со сточными водами агрегата АС-72М

Сточные воды

Объем и (или) масса

сбросов загрязняющих

веществ до очистки в

веществ после очистки в

расчете на тонну

продукции

Наименование

Промывные воды:

мг/л*

Промывка оборудова-

Промливневая канализа-

Аммоний-ион (NH4+)

ния, трубопроводов

ция

Нитрат-анион (NO3

^-)

Смывные воды:

мг/л*

Собираются в сборники и

Аммоний-ион (NH4+)

дозированно выдаются в

Нитрат-анион (NO3

^-)

промливневую канализа-

цию

Дренажи:

мг/л*

Сборники, поверх-

Химзагрязненная канали-

Аммоний-ион (NH4+)

ностные конденса-

зация

Нитрат-анион (NO3

^-)

торы, коллектора

щих веществ в кг/т не представляется возможным

Таблица 7.25 - Выбросы агрегата АС-67

Выбросы

Объем и (или) масса

выбросов загрязняющих

веществ до очистки в

веществ после очистки в

расчете на тонну

продукции

Источники

Метод очистки, повторного

Наименование

выброса

использования

Отработанный воздух

кг/т

Промывной

Перед выбросом в атмосферу подвер-

Аммиачная селитра

скруббер

гается промывке слабым раствором

(аммоний нитрат)

NH4NO3 (не более 25 %) от примесей

1,34

2,03

1,69

NH4NO3 Аммиак (

пыли аммиачной селитры на тарелках

0,48

0,72

0,6

NH3)

из просечно-вытяжного листа с отбой-

ными элементами и очистке от капель-

ной влаги в пакетах сетчатых брызго-

улавливающих рукавов, установленных

в верхней части скруббера поз. 6

Таблица 7.26 - Обращение со сточными водами агрегата АС- 67

Сточные воды

Объем и (или) масса

Объем и (или) масса сбросов

сбросов загрязняющих

загрязняющих веществ

веществ до очистки в

после очистки в расчете на

расчете на тонну продукции

тонну продукции

Наименование

Промывные воды:

мг/л*

Промывка обо-

Промливневая канали-

Аммоний-ион (NH4+)

рудования, тру-

зация

Нитрат-анион (NO3-)

бопроводов

Смывные воды:

мг/л*

Собираются в сборники

Аммоний-ион (NH4+)

и дозированно выда-

Нитрат-анион (NO3

^-)

ются в промливневую

канализацию

Дренажи:

мг/л*

Сборники, по-

Аммоний-ион (NH4+)

верхностные

Промливневая канали-

Нитрат-анион (NO3-)

конденсаторы,

зация

коллектора

щих веществ в кг/т не представляется возможным.

Выбросы

Объем и (или) масса

выбросов загрязняющих

веществ до очистки в

веществ после очистки в

расчете на тонну

расчете на тонну продукции

продукции

Источники

Метод очистки, повторного

Наименование

выброса

использования

Отработанный воздух:

кг/т

Доупарочный

Перед выбросом в атмосферу

Аммиачная селитра

аппарат

подвергается промывке слабым

(аммоний нитрат)

15,7

22,8

17,9

раствором NH4NO3 (не более

0,33

6,218

2,3

NH4NO3

25 %) от примесей пыли амми-

Аммиак (NH3)

50,4

114,3

77,2

ачной селитры и аммиака в мас-

0,47

9,72

4,83

сообменном аппарате пенно-

струйного типа

Отработанный воздух:

кг/т

Аммиачная селитра

Осевой венти-

(аммоний нитрат)

лятор из грану-

Воздух выбрасывается без

3,2

2,1

2,18

2,11

NH4NO3

ляционной

очистки

1,84

1,92

1,88

Аммиак (NH3)

башни

Таблица 7.29 - Сбросы агрегата АС-60

Сбросы

Объем и (или) масса

Объем и (или)

сбросов

масса сбросов

загрязняющих

веществ до очистки в

веществ после

расчете на тонну

очистки в расчете

продукции

на тонну продукции

Наименование

Промывные воды:

мг/л*

Промывка обору-

Промливневая кана-

Аммоний-ион (NH4+)

дования, трубо-

лизация

Нитрат-анион (NO3-)

проводов

Смывные воды:

мг/л*

Собираются в сбор-

Аммоний-ион (NH4+)

ники и дозированно

Нитрат-анион (NO3-)

выдаются в пром-

ливневую канализа-

цию

Дренажи:

Сборники, по-

Аммоний-ион (NH4+)

верхностные кон-

Химзагрязненная

мг/л*

Нитрат-анион (NO3

^-)

денсаторы, кол-

канализация

лектора

щих веществ в кг/т не представляется возможным

7.1.3 Определение наилучших доступных технологий

Действующие в России производства аммиачной селитры, проектировавшиеся в

1960-1970-х годах, используют единую технологию (в прямом смысле этого слова), вы-

пускают одинаковую по качеству продукцию, соответствующую требованиям единого

ГОСТ 2-2013, марка «Б», сорт высший. Различия между агрегатами АС-60, АС-60М,

АС-67, АС-72, АС-72М (индексы по годам разработки) состоят в технических решениях

по отдельным подпроцессам и отражают технический прогресс в производстве азотной

кислоты (повышение концентрации от 46-48 % до 56-60 % HNO3), машиностроительных

отраслей азотной промышленности (возможность изготовления крупногабаритного обо-

рудования из сталей с повышенной коррозионостойкостью, вентиляторов), скрубберах

для очистки отходящих газов из гранбашен в атмосферу вследствие роста требований

по охране окружающей среды, а также новые результаты научно-исследовательских ра-

бот, направленных на рост качества гранулированной аммиачной селитры. Так, в агре-

гатах АС-60, которые сооружались еще в 1960-х годах, применяется азотная кислота с

концентрацией 46-48 % HNO3, соответственно, предусматривалась двухступенчатая

выпарка раствора АС до получения плава с концентрацией 98,5 % NH4NO3; в крупнотон-

нажных агрегатах АС-67 и последующих АС-72 и АС-72М - 57-60 %-ная азотная кис-

лота, соответственно, выпарка раствора аммиачной селитры до концентрации 99,7 %

NH4NO3 в одну ступень. Первые крупнотоннажные агрегаты АС-67 строились в ограни-

ченном количестве (в России эксплуатируются два агрегата), далее сооружались агре-

гаты АС-72, в которых предусматривалась установка новых грануляторов с укрупненным

грансоставом готового продукта, двухступенчатая очистка воздуха из башни в атмо-

сферу, новая облегченная конструкция башни из металла вместо бетона, что стало воз-

можным в результате разработки безопасной конструкции погружного насоса для пере-

качки плава на верх гранбашни и средств контроля производственного процесса. От раз-

работки к разработке повышались показатели качества продукции, снижались энергоза-

траты и удельные капиталовложения, а также экологические характеристики производ-

ства.

В 1970-1980-х годах в плановом порядке осуществляется вывод из эксплуатации

производств, морально и физически устаревших, в том числе часть АС-60.

В сохранившихся в эксплуатации агрегатах АС-60 осуществлены мероприятия

(доупарка плава до 99,7 % NH4NO3, замена грануляторов, переход на магнезиальную

кондиционирующую добавку и опрыскивание гранул антислеживающими препаратами),

которые позволили резко улучшить качество готового продукта до уровня производимого

в крупнотоннажных агрегатах и экспортировать его за рубеж.

В то же время агрегаты АС-60 не оборудованы аппаратами для очистки выхлопов

воздуха из башен, чему препятствует прежде всего износ башен с потерей несущей спо-

собности, а также высокий уровень капитальных затрат. В определенной степени это

относится и к АС-67. Остальные показатели, как и все показатели агрегатов АС-72 и

АС-72М соответствуют требованиям «Методических рекомендаций по определению тех-

нологии в качестве наилучшей технологии при составлении настоящего справочника

НДТ.

Действующие производства АС-60 разделяются по концентрации применяемой

азотной кислоты (46-48 % HNO3 из агрегатов азотной кислоты 1/3,5 и 56-57 % HNO3 -

510

из агрегатов УКЛ-7), и, соответственно, они отличаются разным количеством ступеней

выпарки раствора аммиачной селитры из нейтрализаторов, т. е. числом выпарных аппа-

ратов с комплектующим оборудованием. Последнюю технологию можно отнести к

АС-60М.

Технологии действующих агрегатов АС-72 и АС-72М следует отнести к НДТ для

использования без ограничений (для модернизации производств АС и для нового стро-

ительства). Действующую технологию АС-67 можно отнести к НДТ после выполнения

реконструкции промывного скруббера на башне с организацией 2-й ступени очистки па-

ровоздушной смеси из башни в атмосферу от аэрозольных частиц NH4NO3 и NH3 филь-

трацией по типу АС-72 и АС-72М.

Технологии АС-60 и АС-60М в действующих производствах требуют модерниза-

ции с сооружением полномасштабной очистки воздуха из башни и доупарочных аппара-

тов от NH3 и NH4NO3 по типу современных очисток в АС-72 и АС-72М. После этого они

будут соответствовать требованиям к НДТ и вплоть до вывода из эксплуатации по эко-

номическим соображениям.

7.1.4 Наилучшие доступные технологии

7.1.4.1 Перечень наилучших доступных технологий

НДТ производства аммиачной селитры являются:

- технология АС-72М для крупнотоннажного агрегата с суточной мощностью 1300-

2300 т;

- технология АС-72 для крупнотоннажного агрегата с суточной мощностью 1300-

2300 т;

- технология АС-67 для крупнотоннажного агрегата с суточной мощностью 1300-

1700 т;

- технология АС-60, АС-60 М для крупнотоннажного агрегата с суточной мощностью

одной гранбашни до 750 т.

Перечень основного оборудования - см. 7.1.1.

Количество сырья, энергоресурсов, необходимых для производства 1 т АС приве-

дено в таблице 7.31, в таблицах 7.32 и 7.33 приведены НДТ для агрегатов, на которых

производят АС.

Таблица 7.31 - Сырье, энергоресурсы на 1 т АС марки «Б», сорт высший по ГОСТ 2-2013

Индексы технологий

Наименование

Параметр

АС-72М

АС-72

АС-67

АС-60

АС-60М

Концентрация,

57-60

55-60

46-48

не менее

Азотная кислота

масс. %

Газообразный ам-

Концентрация,

миак ГОСТ 6621-

масс. %

99,6

Водяной пар

Давление, МПа

1,6

1,2

(абс.)

Электроэнергия

кВт·ч

19,1

Оборотная вода

Температура, °C

511

Таблица 7.32 - Описание технологий АС-72М, АС-72, АС-67

Индекс технологий

Подпроцесс

АС-72М

АС-72

АС-67

Нагрев азотной кислоты соковым паром из

75-90

70-80

нейтрализатора до температуры, °C

Нагрев газообразного аммиака паровым

120-180

100-200

120-170

конденсатом из узла выпарки до темпера-

туры, °C

Нейтрализация азотной кислоты газообраз-

Давление, близ-

Давление, близкое

ным аммиаком в кислом режиме под давле-

кое к атмосфер-

к атмосферному

нием, МПа (абс.) (возможно смешение с до-

ному

бавкой Mg (NO3)2)

Донейтрализация раствора аммиачной се-

0,15

литры газообразным аммиаком до содержа-

ния свободного аммиака, г/дм³ и смешение с

добавкой Mg (NO3)2

Выпарка раствора аммиачной селитры в

99,7

токе горячего воздуха с температурой 185-

190 °C до плава с концентрацией, масс. %

NH4NO3

Донейтрализация плава газообразным ам-

0,08-0,35

0,15

миаком до содержания свободного аммиака,

г/дм³

Перекачка плава на грануляцию в башне по-

гружным насосом

Температура плава, °C

175-185

Концентрация плава, масс. % NH4NO3

99,7

Перелив плава на грануляцию

Температура плава, °C

175-185

Концентрация плава, масс. % NH4NO3

99,7

Гранулирование плава в башне

Количество виброгрануляторов

Скорость воздуха в башне, м/с

1,0-1,8

Высота падения гранул, м

Вытяжка воздуха

6 дымососов

Нагнетание воздуха

1 вентилятор

512

Индекс технологий

Подпроцесс

АС-72М

АС-72

АС-67

Охлаждение гранул воздухом в КС

Выносной трех-

Под башней

секционный с

аппарат с переме-

прямым вытес-

шива-нием гранул

нением гранул и

или выносной

индивидуальной

трехсексационный

подачей воз-

с прямым вытесне-

духа, 3 вентиля-

нием гранул и ин-

тора

дивидуальной по-

дачей воздуха в

каждую секцию, 3

вентилятора

Температура охлажденных гранул, °C

Очистка выхлопа паровоздушной смеси в

атмосферу

Предочистка выхлопов из донейтрализато-

ров от NH3 и NH4NO3

Предочистка паровоздушной смеси из вы-

+/-

парного аппарата от NH3 и NH4NO3

Очистка выхлопа смеси сокового пара из

нейтрализаторов и воздуха отделения

нейтрализации и выпарки гранбашни

I ступень - промывка 15-20 %-ным раство-

ром NH4NO3, содержащим 10-15 % HNO3

II ступень - фильтрация паровоздушной

смеси от аэрозольных частиц NH4NO3 и NH3

Таблица 7.33 - Описание технологий АС-60, АС-60М

Индекс технологий

Подпроцесс

Параметр

АС-60

АС-60М

Нагрев газообразного амми-

Температура, °C

ака

Нейтрализация азотной кис-

Давление, МПа (абс.)

До 0,12

лоты газообразным аммиаком

Концентрация раствора,

62-64

80-88

Температура, °C

115-125

135-140

Ввод магнезиальной добавки

Раствор с концентра-

35-40

цией Mg (NO3)2, %

Донейтрализация раствора

Содержание свободного

0,15-0,2

аммиачной селитры аммиа-

аммиака, г/дм³

(рН не менее 5)

ком и перекачка на башню

Выпарка 62-64 % раствора

Конечная концентрация,

82-84

АС под вакуумом теплом со-

% NH4NO3

кового пара

513

Таблица 7.34 - Показатели производства аммиачной селитры

Технологические показатели НДТ

Энергоэффективность и ресурсосбережение

Продукт

Технология

Энергоэффективность

Ресурсосбережение

АС-72, АС-72М

Выбросы:

Расход водяного пара

Расход азотной кис-

Аммиачная селитра (аммоний нитрат)

< 0,3 Гкал/т.

лоты до 795 кг мнг

NH4NO3 < 1,88 кг/т

Расход электроэнер-

HNO3/т

(<3,1 кг/т при совместном производ-

гии < 30 кВт·ч/т

Расход NH3 до 215 кг

стве с азотфосфатом)

мнг HNO3/т

Аммиак NH3 < 0,68 кг/т

Аммиачная

АС-67

Выбросы:

Расход водяного пара

Расход азотной кис-

селитра

Аммиачная селитра (аммоний нитрат)

< 0,34 Гкал/т.

лоты до 788 кг мнг

NH4NO3 < 2,03 кг/т

Расход электроэнер-

HNO3/т

Аммиак NH3 < 0,72 кг/т

гии < 30,4 кВт·ч/т

Расход NH3 до 213,5 кг

мнг HNO3/т

АС-60

Выбросы:

Расход водяного пара

Расход азотной кис-

Аммиачная селитра (аммоний нитрат)

< 0,39 Гкал/т.

лоты до 831 кг мнг

NH4NO3 < 5,05 кг/т

Расход электроэнер-

HNO3/т

Аммиак NH3 < 7,78 кг/т

гии < 21 кВт·ч/т

Расход NH3 до 224 кг/т

7.1.4.2 Дальнейшая модернизация действующих производств аммиачной

селитры

Действующие производства аммиачной селитры нуждаются в дальнейшей модер-

низации, разной в зависимости от типа технологии. Для большого числа крупнотоннаж-

ных агрегатов АС-72 и АС-72М основной актуальной модернизацией является наращи-

вание проектной мощности в связи с необходимостью перерабатывать в удобрения рас-

тущий избыток свободного аммиака, не находящего сбыта на внешнем рынке

Интенсификация агрегатов АС-72 и АС-72М возможна, причем в крупных разме-

рах, что подтверждается опытом реконструкции одного из агрегатов АС-72 еще в

2008 году.

Агрегаты АС-67 (два в России) также можно интенсифицировать, но в меньших

размерах. Но в основном актуальным предметом модернизации этих агрегатов является

снижение выброса в атмосферу NH3 и NH4NO3 с паровоздушной смесью из гранбашни

до уровня, достигнутого в агрегатах АС-72.

Для агрегатов АС-60 и АС-60М та же проблема еще более остра, если предпола-

гать, что они еще долго будут эксплуатироваться.

В таблице 7.35 приведены рекомендации по дальнейшей модернизации указан-

ных выше агрегатов по известным техническим решениям.

В таблицу включено и мероприятия по разработке в составе крупнотоннажных аг-

регатов для нового строительства отделения грануляции.

Таблица 7.35 - Рекомендуемые технические и организационные мероприятия по

модернизации действующих агрегатов аммиачной селитры АС-72, АС-72М, АС-67, АС-60,

АС-60М

Технические мероприятия

№ п/п

Наименование

Цель и содержание технического мероприятия

агрегатов

АС-72, АС-72М

Повышение производительности агрегатов на 30-40 % (до 2000-

2300 т/сут)

Замена вентиляторов в отделении грануляции, грануляторов.

Установка дополнительных аппаратов в отделении нейтрализа-

ции.

Внедрено на ряде предприятий

АС-67

Снижение выброса NH3 и NH4NO3 в атмосферу с выхлопным

воздухом из башни

АС-60, АС-60М

Снижение выброса в атмосферу NH3 и NH4NO3 с выхлопным

воздухом из башни и из доупарочных аппаратов

Разработка отде-

Расширение диапазона вырабатываемых продуктов на основе

ления получения

аммиачной селитры

продукта мето-

Повышение прочности гранул аммиачной селитры

дом барабанного

Разработка базового проекта и конструкторской техдокумента-

гранулирования

ции (с учетом опыта российских и зарубежных компаний)

516

Таблица 7.36 - Оценка стоимости реализации нового строительства

Технологические

Эксплуатационные затраты

Обоснование

мероприятия, объекты

Капитальные затраты

(на единицу выпускаемой

экономического

Примечание

производства

продукции)

эффекта

Строительство установки

5 082 млн руб. без

Мощность 340 тыс. т/год

по производству

НДС

аммиачной селитры

Таблица 7.37 - Оценка стоимости реализации технологических мероприятий по модернизации действующих производств

Технологические

Эксплуатационные

Капитальные

Обоснование экономического

мероприятия, объекты

затраты (на единицу

Примечание

затраты

эффекта

производства

выпускаемой продукции)

Повышение производительно-

Замена насоса

Замена насосов

17,6 млн руб.

сти и эксплуатационной надеж-

ХИО 45/90-0,7-К-Щ-У2 на насос

перекачки плава на верх

без НДС

ности агрегата АС-72

увеличенной производительности

гранбашни

типа ХИО 45/90д-0,7-К-Щ-У2

Внедрение системы за-

50 млн руб. без

Уменьшение удельного

Увеличение выработки до

Установка кондиционеров воздуха

холаживания воздуха

НДС

расхода электроэнергии

15 тыс. т/год. Уменьшение

перед подачей на КС

удельного расхода электро-

энергии, ресурсосбережение

Технологические меро-

Капитальные за-

Эксплуатационные за-

Обоснование экономического

Примечание

приятия, объекты произ-

траты

траты (на единицу выпус-

эффекта

водства

каемой продукции)

Технологические

Эксплуатационные

Капитальные

Обоснование экономического

мероприятия, объекты

затраты (на единицу

Примечание

затраты

эффекта

производства

выпускаемой продукции)

Техническое перевоору-

17,087 млн руб.

Снижение содержания

Увеличение выработки рас-

Замена морально и физически из-

жение системы филь-

без НДС

влаги в отходах произ-

твора магнезиальной добавки

ношенного оборудования:

трации суспензии

водства (шламе)

Увеличение производительно-

- замена одного из существующих

сти на приготовление магнези-

вакуумных фильтров марки БГТ

альной добавки - 25 %

10-1,8 на рамный фильтр КМП

25-1К-31

- замена насосов поз. Н-3/3,4

Внедрение установки

250 млн руб. без

Снижение сброса хим-

Ресурсосбережение.

очистки конденсата со-

НДС

грязных сточных вод на

Улучшение экологических пока-

кового пара (агрегаты

50 м³/ч, снижение под-

зателей

АС-60)

питки оборотного цикла

на 48 м³/ч, увеличение

производительности по

раствору селитры на

2 м³/ч

Монтаж динамических

10 млн руб. без

Улучшение качества готового

Агрегаты АС-67 и АС-60

грануляторов типа ВВГ с

НДС

продукта.

частотным преобразова-

Снижение загрязняющих ве-

телем привода

ществ в выбросах

Внедрение АСУТП

Ресурсосбережение

Установка частотных ре-

3,8 млн руб. без

Снижение удельной

гуляторов приводов

НДС

нормы расхода электро-

электродвигателей

энергии

насосов

7.1.5 Перспективные технологии

Достигнутый в действующих производствах высокий уровень качества гранулиро-

ванной аммиачной селитры, природоохранных характеристик в сочетании с низкими ка-

питаловложениями и расходом энергоресурсов не стимулировал активную разработку

новых технологий и продуктов на основе аммиачной селитры.

Из известных разработок к перспективным наилучшим технологиям следует отне-

сти технологии с гранулированием плава во вращающихся барабанах, в частности в ма-

логабаритных барабанах со встроенным КС.

К преимуществам этой технологии по сравнению с башенной следует отнести по-

мимо получения гранул с более высокой прочностью лучшую приспособленность к про-

изводству других продуктов на основе аммиачной селитры - с другими добавками. Осо-

бенно это относится к интеграции производств на одном оборудовании аммиачной и из-

вестково-аммиачной селитры, с добавками фосфорсодержащих солей и серы.

Учитывая актуальность проблемы, необходимы мероприятия по привлечению

средств компаний, производящих аммиачную селитру, к разработке аналогичной техно-

логии в Российской Федерации, чтобы не потерять суверенитет страны в этой области

техники.

7.2 Производство известково-аммиачной селитры

Известково-аммиачная селитра в мировой практике как разновидность аммиачной

селитры, разбавленной инертным материалом (карбонатами кальция и магния в разной

пропорции) с понижением содержания нитрата аммония до 72-77 %, производится в ши-

роких масштабах, несмотря на понижение содержания в удобрении азота. Это связано

с рядом преимуществ:

- как щелочное удобрение она не подкисляет почву и в большей степени способ-

ствует урожаю при выращивании зерновых и плодовоовощных культур на кислых почвах;

- термически более стойкое вещество, не чувствительное к детонации; транспорти-

руется как неопасный груз.

Широко используется во многих странах мира, в ряде стран Европы (Германия,

Нидерланды и др.) преимущественно. В СССР не производилась и не применялась в

сельском хозяйстве.

В настоящее время производится на двух предприятиях России. Мощность этих

производств превышает 300 тыс. т/год ИАС с содержанием азота ~27 %. В Российской

Федерации для ее производства реконструированы остановленные производства слож-

ных удобрений (NPK).

В Российской Федерации ИАС производится в филиале «КЧХК» АО «ОХК «УРАЛ-

ХИМ» в городе Кирово-Чепецке по собственному проекту и технологии и на АО «Ново-

московская АК «Азот» по проекту фирмы Lavalin (Бельгия) с использованием одной из

многих европейских технологий - «Кальтенбах-Тюринг». Оба проекта используют тех-

нологию с барабанной грануляцией, но существенно отличаются по концентрации плава

аммиачной селитры и конструкции барабана-гранулятора, а также по исходному карбо-

натному сырью: на предприятии в Кирово-Чепецке применяется карбонат кальция (оса-

жденный химический мел), в г. Новомосковске - доломит (карбонаты кальция и магния).

521

Обе технологии позволяют получать качественный продукт для экспорта и имеют

системы очистки выбросов в атмосферу, соответствующие требованиям в Российской

Федерации.

Все сведения, приведенные в настоящих материалах для справочника НДТ, соот-

ветствуют представленным предприятиями.

7.2.1 Описание технологического процесса производства ИАС

7.2.1.1 Производство ИАС гранулированием в БГС

Исходным сырьем для получения известково-аммиачной селитры (ИАС) служат

раствор аммиачной селитры и карбонат кальция.

Производство ИАС включает следующие стадии:

- прием раствора аммиачной селитры с концентрацией не менее 87 % NH4NO3 по

трубопроводу и подготовленного карбоната кальция цементовозами;

- упаривание РАС в выпарных установках;

- смешивание раствора аммиачной селитры с карбонатом кальция в реакторах сме-

сителях;

- грануляция пульпы ИАС и сушка гранул в БГС;

- классификация и охлаждение гранул готового продукта;

- транспортировка готового продукта ПТС для хранения на склад насыпью или для

расфасовки и отправки потребителю (после обработки антислеживателем до и после

склада);

- контрольная классификация продукта перед отправкой потребителю;

- очистка отходящих газов от NH3 и частиц ИАС перед выбросом в атмосферу.

Схема технологического процесса приведена на рисунке 7.6, описание про-

цесса - в таблице 7.38, перечень основного оборудования - в таблице 7.39.

522

Таблица 7.38 - Описание технологического процесса производства ИАС

Основное

Эмиссии

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

технологическое

(наименование)

оборудование

Растворы

Прием и

Растворы

Меловоз

аммиачной

хранение

аммиачной

селитры

сырья

селитры

Ж/д-транспорт

Карбонат кальция

Бункеры

Емкостное

оборудование

Растворы амми-

Выпаривание

Растворы аммиач-

Выпарная уста-

NH3

ачной селитры

ной селитры

новка

Пар

Неочищенный со-

Оборотная вода

ковый пар

КСП

Карбонат кальция

Смешение ком-

Реактор

Растворы амми-

понентов

ачной селитры

Смесь растворов

Грануляция,

Гранулированный

Барабан-грануля-

NH3

аммиачной се-

сушка

продукт

тор-сушилка

NH4NO3

литры с карбона-

Неочищенная па-

том кальция

ровоздушная

Газ природный

смесь

Воздух сжатый

Гранулированный

Рассев, дроб-

Гранулированный

Классификатор,

NH4NO3

продукт

ление

продукт

молотковая дро-

ГВС

билка

Гранулированный

Охлаждение

Гранулированный

Аппарат КС

NH4NO3

продукт

Гранулированный

Кондициониро-

Гранулированный

Емкость, насос вы-

продукт

вание

продукт

сокого давления,

форсунка

Гранулированный

Хранение

Гранулированный

Склад насыпью

продукт

Гранулированный

Рассев, фа-

Гранулированный

Классификатор, по-

NH4NO3

продукт

совка, отгрузка

продукт

точно транспорт-

ГВС

ная система, крат-

цер-кран, бункера,

башенный кран

Неочищенные

Абсорбция уз-

Очищенная ГВС

Скруббера, цик-

NH4NO3

ПГВС, ГВС от тех-

лов упарива-

лоны, фильтры

NH3

нологического

ния, грануля-

оборудования,

ции и сушки,

НКСП

классифика-

ции, фасовки

524

Таблица 7.39 - Основное оборудование

Наименование

Модель

Назначение

Технологические

оборудования

(типоразмер)

оборудования

характеристики

Прием и хранение

Объем 42,2 м³

Бункер

карбоната кальция

Выпарная уста-

Упаривание раство-

Выпарные аппараты с

новка

ров

выносной греющей каме-

рой и принудительной

циркуляцией

Реактор

Смешение компо-

Вертикальный цилиндри-

нентов

ческий аппарат с мешал-

кой

Барабан- грану-

СГБ-4,5-16

Гранулирование,

Цилиндрический аппарат

лятор-сушилка

сушка и предвари-

с подъемно-лопастной

тельная классифи-

насадкой и закрытым об-

кация гранул гото-

ратным шнеком

вого продукта

Классификатор

DF 195x400/2

Разделение на

Производительность -

фракции гранулиро-

150 м³/час

ванных удобрений

Дробилка

СМД-147

Дробление крупной

Дробилка молотковая

фракции гранул

Производительность -

10-24 т/час

Холодильник

Охлаждение гранул

Аппарат КС

Циклоны

ЦН-15-800-4УП

Очистка отходящих

Производительность

газов от пыли KCl и

не более 18100 м³/ч

Фильтровальная

INFA-LAMELLEN-

мела с узла приема

Производительность до

установка

JET AJL 2/1083

и хранения

32400 м³/ч

Скруббер

СКШН-5М

Очистка отходящих

Производительность

Каплеуловитель

КНЦ

газов от NH3 с узла

объемная

выпаривания и кон-

денсатоочистки

Скруббер

СЦШНД-75

Очистка отходящих

Производительность

газов от NH3 и пыли

объемная

удобрений с узла

грануляции и сушки

Скруббер

СЦШНД-100,

Очистка отходящих

Производительность

газов от пыли удоб-

объемная

рений с узла охла-

ждения

525

Наименование

Модель

Назначение

Технологические

оборудования

(типоразмер)

оборудования

характеристики

Скруббер

СЦШНД-75

Очистка отходящих

Производительность

газов от пыли удоб-

объемная

рений с узла клас-

сификации, ПТС

Скруббер кониче-

СКШН-5М

Очистка отходящих

Производительность

ский с шаровой

газов от пыли удоб-

объемная

насадкой

рений с узлов фа-

совки и отгрузки

Скруббер кониче-

СКШН-50,

Очистка отходящих

Производительность

ский с шаровой

КЦМ-30.5

газов от пыли удоб-

объемная

насадкой, капле-

рений с узлов фа-

уловитель бата-

совки и отгрузки

рейный

7.2.1.2 Производство ИАС (УАН) гранулированием в барабане с «кипящим

слоем»

Исходным сырьем для получения ИАС служат раствор аммиачной селитры, доло-

митовая мука, добавка сульфата аммония. Для производства удобрения аммиачно-нит-

ратного с содержанием азота 33,5 % (УАН) в качестве добавки используется сульфат

алюминия.

Производство ИАС (УАН) включает следующие стадии:

- прием из цеха аммиачной селитры 85 %-ного раствора NH4NO3 и его упаривание

до состояния плава с содержанием 99,7 % NH4NO3;

- прием со склада доломитовой муки и сульфата аммония (сульфата алюминия для

УАН);

- смешивание плава АС с доломитовой мукой и сульфатом аммония (сульфатом

алюминия) с получением гомогенной суспензии;

- подача суспензии высоконапорным насосом в форсунки барабана;

- гранулирование плава ИАС в КС горячим воздухом с использованием ретура;

- классификация гранул с отсевом крупных и мелких частиц, возврат ретура в го-

лову процесса;

- охлаждение фракции готового продукта в холодильнике с КС фирмы Solex;

- обработка гранул готового продукта антислеживателем;

- очистка выбросов воздуха из гомогенизатора грануляционного барабана от NH3 и

пыли ИАС (УАН) в трубе «Вентури»; очистка воздуха из узлов охлаждения гранул, дроб-

ления в циклоне и мокром скруббере.

Схема технологического процесса приведена на рисунке 7.7, описание технологи-

ческого процесса - в таблице 7.40, основного оборудования - в таблице 7.41.

526

Таблица 7.40 - Описание технологического процесса производства ИАС (УАН)

Основное технологическое

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

Эмиссии (наименование)

оборудование

Раствор аммиачной

Прием раствора

Раствор аммиачной

Приемная емкость

селитры 85 %

аммиачной селитры

селитры 85 %

Раствор аммиачной се-

Прием раствора аммиач-

Раствор аммиачной се-

Буферная емкость

литры 85 %

ной селитры

литры 85 %

Раствор аммиачной се-

Выпаривание раствора ам-

Раствор аммиачной се-

Испаритель I ступени

литры 85 %

миачной селитры

литры 95 %

Раствор аммиачной се-

Смешение 95 %-ного рас-

Раствор аммиачной се-

Емкость

литры 95 %

твора нитрата аммония с

литры 90 %

40 %-ным раствором нит-

рата аммония с примесью

доломита

Раствор аммиачной се-

Выпаривание раствора ам-

Раствор аммиачной се-

Испаритель II ступени

литры 90 %

миачной селитры

литры 99,7 %

Плав аммиачной се-

Прием плава 99,7 %

Плав аммиачной се-

Емкость плава

литры

литры 99,7 %

99,7 %

Плав аммиачной се-

Гомогенизация смеси

Гомогенная смесь

Гомогенизаторы

литры 99,7 %, доломи-

плава аммиачной и доло-

товая мука

митовой муки

Гомогенная смесь плава

Гранулирование продукта

Гранулированный про-

Барабан-гранулятор

аммиачной селитры и

дукт

доломитовой муки

Гранулированный про-

Рассев гранулированного

Готовый гранулирован-

ПТС рассева:

дукт

продукта

ный продукт, возврат

элеваторы, грохота;

некондиционного про-

дробилки ленточные конвей-

дукта на переработку

еры

Основное технологическое

Входной поток

Подпроцесс

Выходной поток

Эмиссии (наименование)

оборудование

Готовый продукт

Охлаждение готового про-

Охлажденный готовый

Охладители;

дукта

продукт

ленточный конвейер, охлади-

тель, Элеватор

Охлажденный готовый

Обработка антислеживате-

Обработанный антисле-

Опудривающий барабан поз.

продукт

лем

живателем готовый

ЕL01, ленточные конвейеры

продукт

Антислежива-тель, соко-

Прием антислеживате-ля

Антислежи-ватель

Приемная емкость, насосы,

вый пар

расходный бак, дозировочные

насосы

Газообразный аммиак

Подогрев газообразного

Перегретый аммиак

Подогреватель аммиака

насыщенный пар

аммиака

конденсат водяного

пара

HNO3

Прием неконцентрирован-

Неконцентрированная

Хранилища, напорный бак

ной азотной кислоты

азотная кислота

Перегретый водяной

Насыщение водяного пара

Насыщенный водяной

Пароувлажнитель

пар паровой конденсат

пар

ПГС от технологиче-

Улавливание и нейтрали-

Очищенный воздух

Скруббера, вентиляторы

NH3, NH4NO3,

ского оборудования

зация

Доломитовая мука

Улавливание пыли доло-

Очищенный воздух

Фильтр; вентилятор

мита

Готовый продукт

Хранение и транспортиро-

Готовый продукт

Кратцер-кран, ленточные кон-

NH4NO3

вание готового продукта на

вейеры, Элеваторы

стадию отгрузки потреби-

телю

Мешкотара, готовый

Упаковка, хранение и от-

Фасованный продукт

Полуавтоматы, установка

NH4NO3

продукт

грузка

бигирования, мешкопогрузоч-

ные машины

Таблица 7.41 - Основное оборудование

Наименование

Модель

Назначение оборудования

Технологические характеристики

оборудования

(типоразмер)

Предназначены для выброса в атмосферу

Вытяжной вентилятор горизонтальный,

Вентилятор поз.

очищенного воздуха

центробежный

В58/1,2,3

Фильтр поз.

Предназначены для очистки воздуха от

Тип: ФРИ-С-005-0085 (Н). расход воз-

Ф42/1,2,3

пыли доломита при загрузке бункеров поз.

духа - 5000 м³/ч

Е28/1, 2, IG00

Вентилятор поз. В

Предназначены для отсоса очищенного воз-

Тип: ВР120-28-5,2С.

43/1,2,3

духа при загрузке бункеров поз. Е28/1, 2,

Производительность - (1600-

IG00

5200) м³/ч

Приемная емкость

Предназначена для приема и хранения

Горизонтальная цилиндрическая ем-

поз. Е572

85 % раствора AN

кость

Вентилятор поз.

Предназначены для выброса в атмосферу

Вытяжной вентилятор горизонтальный,

В58/1,2,3

очищенного воздуха

центробежный

Фильтр поз.

Предназначены для очистки воздуха от

Тип: ФРИ-С-005-0085 (Н). расход воз-

Ф42/1,2,3

пыли доломита при загрузке бункеров поз.

духа - 5000 м³/ч

Е28/1, 2, IG00

Вентилятор поз. В

Предназначены для отсоса очищенного воз-

Тип: ВР120-28-5,2С.

43/1,2,3

духа при загрузке бункеров поз. Е28/1, 2,

Производительность - (1600-

IG00

5200) м³/ч

Приемная емкость

Предназначена для приема и хранения

Горизонтальная цилиндрическая ем-

поз. Е572

85 % раствора AN

кость

Вентилятор поз.

Предназначены для выброса в атмосферу

Вытяжной вентилятор горизонтальный,

В58/1,2,3

очищенного воздуха

центробежный

Таблица 7.42 - Расход сырья, материалов и энергоресурсов на 1 т продукта

Технология производства ИАС с

Технология производства

Единица

гранулированием в барабане-

ИАС/УАН с гранулированием в

Наименование

сушилке (БГС)

барабане с КС

измерений

Минимальный

Максимальный

Минимальный

Максимальный

Растворы аммиачной селитры

0,79

0,8

0,795/0,972

0,795/1,00

Карбонат кальция (или мука известняковая)

0,20

0,23

0,23/0,05

0,24/0,054

Водяной пар

Гкал

0,16

0,17

0,25/0,41

0,36/0,43

Электроэнергия

кВт·ч

27,25/42,8

48,5/59,3

Природный газ

тыс. м³

10,8

12,5

-/-

Вода оборотная

м³

19,5

-/-

Сжатый воздух

м³

136

142

138,4/118,2

200/150

Вода промышленная

м³

0,14/0,14

0,14/0,63

Аммиак газообразный

0,005/0,005

0,005/0,006

Антислеживатель

кг

1/1

1,427/1,1

Сульфат аммония/сульфат алюминия

кг

0,0017/0,002

0,0019/7

Конденсат паровой

0,073/0,10

0,101/0,0101

Аммофос

кг

0,0002/-

0,00024/-

Таблица 7.43 - Выход продукции, полупродуктов, побочных продуктов и энергоресурсов

Технология производства ИАС с

Технология производства ИАС/УАН с

Единица

Наименование

гранулированием в барабане-сушилке (БГС)

гранулированием в барабане с КС

измерений

Минимальный

Максимальный

Известково-аммиачная селитра /

1,0

1,0 / 1,0

удобрение аммиачно-нитратное

(УАН)

Смесь солей комбинированная

0,0007

0,0058

- / -

Конденсат паровой

0,27 / 0,45

0,38 / 0,46

7.2.3 Определение наилучшей доступной технологии

Обе технологии представлены одним действующим производством с небольшим

сроком функционирования (2-6 лет), осуществленным с использованием оборудования

(частично) бывших производств сложных NPK-удобрений.

Производства используют в качестве сырья растворы аммиачной селитры с раз-

ной концентрацией и разное карбонат-кальциевое сырье. Существенно отличаются рас-

ходы энергоресурсов - топлива, водяного пара, электроэнергии.

По экологическим характеристикам (выбросы в атмосферу, сточные воды) нет

особых расхождений, обе технологии отвечают нормативным требованиям.

Указанные сведения не позволяют сделать какие-либо выводы по преимуществам

используемых технологий. К НДТ могут быть отнесены обе технологии в рамках своего

назначения - использование оборудования и всей инфраструктуры остановленных

производств для выпуска пользующегося спросом минерального удобрения с удовле-

творительными расходными коэффициентами по сырью, энергоресурсам и экологиче-

ским характеристикам.

7.2.4 Наилучшие доступные технологии

В таблице 7.45 приведено исходное сырье и материалы, в таблице 7.46 -описа-

ние технологий производства ИАС.

Таблица 7.45 - Исходное сырье и материалы

Технология с

Технология с гранулированием в

Наименование

гранулированием в

барабане с КС

барабане-сушилке (БГС)

Раствор аммиачной селитры,

95 %

90 %

концентрация

Наполнитель

Мука природного доломита

Карбонат кальция

Добавки:

Сульфат аммония

Аммофос

Антислеживатель, ПАВ

535

Таблица 7.46 - Описание технологий производства ИАС (CAN)

Технология с

гранулированием в

Подпроцесс

гранулированием в

барабане-сушилке

барабане с КС

(БГС)

Смешение раствора аммиачной селитры со

слабым раствором из установок очистки

выбросов

Выпаривание раствора аммиачной селитры

До 99,7 % NH4NO3

До 95 % NH4NO3

Смешение плава аммиачной селитры и

наполнителя

Гранулирование смеси плава аммиачной

селитры, наполнителя, ретура

КС в барабане

В БГС

Классификация готового продукта

Охлаждение гранул готового продукта в КС

Обработка продукта антислеживателем

Очистка запыленного воздуха со стадий

гранулирования, охлаждения, классификации и

дробления в циклонах

Очистка воздуха от продукта и аммиака со

стадии выпаривания в скрубберах

В таблице 7.47 приведены технологические показатели НДТ производства извест-

ково-аммиачной селитры.

536

Таблица 7.47 - Технологические показатели производства известково-аммиачной селитры

Технологические показатели НДТ

Энергоэффективность и ресурсосбережение

Продукт

Технология

Энергоэффективность

Ресурсосбережение

Технология с гранулиро-

Выбросы:

Расход водяного пара <

Расход растворов аммиачной

ванием в барабане-су-

Аммиачная селитра (аммоний

0,17 Гкал/т.

селитры до 800 кг/т

шилке (БГС)

нитрат) NH4NO3 < 1,35 кг/т

Расход электроэнергии

Расход карбоната кальция до

Известково-

Аммиак NH3 < 1,1 кг/т

< 85 кВт·ч/т

230 кг/т

аммиачная

Технология с гранулиро-

Выбросы:

Расход водяного пара <

Расход растворов аммиачной

селитра

ванием в барабане с КС

Аммиачная селитра (аммоний

0,355 Гкал/т.

селитры до 795 кг/т

нитрат) NH4NO3 < 1,0 кг/т

Расход электроэнергии

Расход доломитовой муки до

Аммиак NH3 < 0,89 кг/т

< 48,5 кВт·ч/т

237 кг/т

7.2.4.1 Экономические аспекты реализации наилучших доступных

технологий

В 7.2.4.1 приведен перечень различных мероприятий по модернизации действую-

щих производств ИАС (см. таблицу 7.48).

Таблица 7.48 - Оценка стоимости реализации технологических мероприятий по модернизации

действующих производств

Эксплуатационные

Технологические

затраты (на

Обоснование

мероприятия,

Капитальные

единицу

экономического

Примечание

объекты

затраты

выпускаемой

эффекта

производства

продукции)

Модернизация

1 739 млн руб.

Расширение

производства

без НДС

производства со

известково-

182 до

аммиачной

782 тыс. т/год

селитры

7.2.5 Перспективные технологии

Наряду с производством аммиачной селитры традиционным способом путем раз-

брыз-гивания в воздушной среде расплава, капли которого затвердевают в процессе

свободного па-дения (приллирование в башнях), современные производства ИАС со-

оружаются в основном по способам гранулирования, обеспечивающим получение укруп-

ненных гранул с высокой прочностью. Традиционно, ИАС гранулируют в шнеках, бара-

банах-сушилках и аппаратах дру-гих типов.

Еще одним способом получения гранулированной аммиачной селитры является

тех-нология гранулирования в кипящем слое (данная технология получения аммиачной

селитры и известково-аммиачной селитры проектируется в настоящее время на АО

«Щекиноазот»). Пре-имущество этого способа заключается в снижении ретурности и, как

следствие, снижении рас-хода энергоресурсов, капитальных и операционных затрат.

Данная технология широко применяется в различных химических производствах,

при производстве минеральных удобрений, при производстве пищевых продуктов, в

фармацевти-ческой промышленности и др.

Данный способ получения гранулированного продукта заключается в следующем:

Плав селитры со стабилизатором для гранулирования - нитратом или сульфатом

алюми-ния, нейтрализатором (NаOH) после узла выпаривания с помощью насосов по-

дается в узел гранулирования в кипящем слое. Данный узел состоит из одного аппарата

- гранулятора, имеющего две зоны: зону гранулирования и зону охлаждения. В зону

гранулирования подают-ся «затравочные» частицы - ретур, представляющий собой не-

кондиционный продукт после стадии классификации, плав селитры после узла выпари-

вания и воздух. В данной зоне грану-лятора происходит напыление капель плава се-

литры на затравочные частицы посредством раз-брызгивания последнего с помощью

538

форсунок. При движении гранул по зоне гранулирования происходит постепенное уве-

личение их размера за счет многократного наслаивания пленок до достижения желае-

мого диаметра гранул. Затем гранулированный продукт поступает из зоны гранулирова-

ния в зону охлаждения. В этой зоне происходит охлаждение гранул до промежу-точной

температуры за счет подаваемого с помощью вентиляторов охлаждающего атмо-

сферно-го воздуха. После охладителя гранулы селитры направляются на стадию клас-

сификации. На этой стадии происходит рассев частично охлажденного продукта по

фракциям. Фракции де-лятся на мелкую, крупную и с заданным размером гранул. Гра-

нулы мелкой фракции после ста-дии классификации направляются в качестве ретура в

гранулятор, а гранулы крупной - пред-варительно размалывают на валках и только по-

том направляют в гранулятор. Конечный про-дукт - гранулы с заданным размером

транспортируют на стадию окончательного охлаждения. На данной стадии происходит

охлаждение гранул холодной водой. После охлаждения продук-та до температуры 40-

50°С аммиачная селитра обрабатывается антислёживающим реагентом и отправляется

на склад или отгрузку. Для очистки отработанного воздуха предусмотрены два скруб-

бера. В первом происходит очистка воздуха после гранулятора, во втором - после пред-

варительного и «хвостового» охладителя.

Очистка воздуха в скрубберах осуществляется за счет промывки циркулирующим

рас-твором селитры. Эффективность улавливания остаточного аммиака контролируется

путем из-мерения рН раствора. Для корректировки рН предусмотрена подача азотной

кислоты через ста-тические смесители. Очищенный от пыли нитрата аммония, аммиака

и кислоты, отработан-ный воздух отбирается из скрубберов вентиляторами и выбрасы-

вается в атмосферу через ды-мовую трубу.

Данная технология широко известна и много лет применяется при производстве

карба-мида как в России, так и за рубежом.

Применяемая технология позволяет получить прочные гранулы стойкие к раздав-

лива-нию и истиранию, что наиболее важно при транспортировке готового продукта, ха-

рактеристи-ки образующегося продукта соответствуют требованиям ГОСТ.

При оценке выбросов вредных веществ в атмосферу данная установка не усту-

пает при-меняемым в России при производстве аммиачной селитры башням приллиро-

вания. При фак-тическом равенстве расходов воздуха, подаваемого в установки, вы-

бросы после них находятся примерно на одном уровне.

Производство известково-аммиачной селитры в кипящем слое характеризуется

эконо-мичностью технологического процесса и малыми выбросами в атмосферу

Таким образом, перспективы производства ИАС находятся в области интенсифи-

кации процессов смешения, сушки, грануляции и увеличения эффективности систем

очистки газов.

7.3 Производство аммиака водного технического

В соответствии с ГОСТ 9-92 «Аммиак водный технический» выпускается две марки

аммиачной воды: марка А - для промышленности, марка Б - для сельского хозяйства.

В сельском хозяйстве аммиачная вода используется в качестве жидкого моноудобрения

с содержанием аммонийного азота не менее 20,5 % масс.

В настоящее время на территории Российской Федерации аммиачная вода производится

на ПАО «КуйбышевАзот» (г. Тольятти) и АО «Апатит» (г. Череповец).

539

В таблице 7.49 представлены мощности действующих производств аммиачной воды.

Таблица 7.49 - Установки по производству аммиачной воды в Российской Федерации

№

Наименование предприя-

Годовой объем вы-

Месторасположение

п/п

тия

пуска тыс. т/год

ПАО «КуйбышевАзот»

Г. Тольятти, Самарская область

АО «Апатит»

Вологодская область

95,04¹

1 При суточной мощности 288 т/сутки и работе 330 дней в году.

7.3.1 Описание технологических процессов, используемых при

производстве аммиачной воды

Способ получения аммиачной воды основан на абсорбции аммиака водой (см. ри-

сунок 7.8). Сырьем для производства аммиачной воды является жидкий и (или) газооб-

разный аммиак из заводской сети.

На установке получения аммиачной воды могут перерабатываться периодические

сбросы газообразного аммиака от предохранительных клапанов хранилищ аммиака,

сбросы от продувок железнодорожных цистерн и пр.

Получение аммиачной воды осуществляется в тарельчатых или насадочных ко-

лоннах.

Газообразный аммиак направляется в нижнюю часть колонны. Химобессоленная

вода подается на орошение колонны из заводской сети. В нижней части колонны распо-

лагается теплообменник, предназначенный для отвода части тепла растворения амми-

ака в воде. По трубкам теплообменника движется охлаждающая вода, в межтрубном

пространстве циркулирует водный раствор аммиака, через слой которого барботирует

газообразный аммиак, одновременно растворяясь в жидкости. Остаток непоглощенного

аммиака поступает в верхнюю часть колонны, где улавливается на тарелках химобессо-

ленной водой. Для максимального улавливания аммиака после колонны может устанав-

ливаться дополнительный скруббер, орошаемый химобессоленной водой. Образующа-

яся в скруббере слабая аммиачная вода направляется на орошение колонны.

Из куба колонны аммиачная вода с концентрацией не более 25 % масс. выдается

в сборник аммиачной воды и далее направляется потребителям или в хранилище.

Описание технологического процесса приведено в таблице 7.51, перечень основ-

ного оборудования - в таблице 7.52, природоохранного - в таблице 7.53.

540

Отходящий газ в ат-

мосферу

Химобессоленная

3 Очистка отхо-

вода

дящего газа

Отходящий газ

Химобессоленная

вода

1.1 Абсорбция

Газообразный

аммиака водой

аммиак

Аммиачная вода

Охлаждающая

1.2 Отвод

вода

тепла раство-

рения аммиака

Аммиачная вода

2 Сбор и вы-

Аммиачная вода по-

дача готового

требителям

продукта

Рисунок 7.8 - Схема технологического процесса

Таблица 7.51 - Описание технологического процесса

Эмиссии

№ под-

Основное обору-

Вход

Подпроцесс

Выход

(наименова-

процесса

дование

ние)

1.1

Аммиак

Абсорбция

Аммиачная

Колонная для по-

Химобессоленная

аммиака во-

вода

лучения аммиач-

NH3

вода

дой

Отходящий

ной воды (скруб-

газ

бер)

1.2

Аммиачная вода

Отвод тепла

Аммиачная

Теплообменник

растворения

Нет

вода

(змеевик)

аммиака

Аммиачная вода

Сбор и вы-

дача

гото-

Аммиачная

Емкости

Нет

вого

про-

вода

дукта

541

Эмиссии

№ под-

Основное обору-

Вход

Подпроцесс

Выход

(наименова-

процесса

дование

ние)

Отходящий газ

Слабая ам-

Химобессоленная

Очистка от-

миачная

вода

ходящего

вода

Скруббер

NH3

газа

Отходящий

газ

Таблица 7.52 - Основное оборудование

Наименование обору-

Технологические ха-

Назначение оборудования

дования

рактеристики

Колонна

Получение аммиачной воды

Колонна с тарелками

и (или) насадкой

Теплообменник

Отвод тепла растворения аммиака в воде

Трубчатый теплооб-

менник или змеевик

Сборник

аммиачной

Предназначен для сбора готового продукта

Емкость

воды

Таблица 7.53 - Природоохранное оборудование

Наименование обору-

Технологические ха-

Назначение оборудования

дования

рактеристики

Скруббер

Предназначен для очистки отходящих газов из

Колонна с насадкой

колонны

7.3.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую

среду

Показатели расхода сырья и энергоресурсов указаны в таблице 7.54

Таблица 7.54-Расход сырья и энергоресурсов при производстве аммиачной воды

Значение показателя

Единицы из-

Наименование показателя

мерений

Мин.

Макс.

Аммиак безводный

кг/т

250

256

Химобессоленная вода

м³/т

0,75

0,78

Электроэнергия

кВт*ч/т

1,2

Потери аммиака с выбросами в атмосферу представлены в таблице 7.55.

542

Таблица 7.55 - Потери аммиака с выбросами в атмосферу

Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ в атмо-

сферу в расчете на тонну проудукции, кг/т

Наименование загрязняющего

вещества

Мин.

Макс.

Средн.

NH3

0,052

0,21

0,16

7.3.3 Определение наилучших доступных технологий

Для производства аммиачной воды используется единственный способ: абсорбция

аммиака водой. В различных схемах могут отличаться источники сырья - газообразного

аммиака. Способы производства при этом отличаются конструктивными особенностями

абсорбционной колонны и разной степенью автоматизации технологического процесса.

Раздел 8. Производство карбамида и КАС

8.1 Производство карбамида

Карбамид (карбонилдиамид по IUPAC) - высоколиквидный продукт, получаемый

из газового сырья. Для получения товарного карбамида в промышленном комплексе

«аммиак-карбамид» необходимы метансодержащий газ, атмосферный воздух и вода из

водоисточника.

Карбамид - высококонцентрированное азотное удобрение с содержанием азота

в товарном продукте не менее 46,2 масс. %, причем азот в карбамиде содержится в

амидной форме, что препятствует накоплению «нитратов» в растениях, вымыванию из

почвы при дождевых осадках, оказывает благоприятное действие не только на повыше-

ние урожая, но и улучшает качество сельскохозяйственных культур: повышает содержа-

ние сахара, масла, аскорбиновой кислоты клейковины у зерна и т. д.

Доля карбамида в структуре потребления азотных удобрений в мире продолжает

возрастать (см. рисунок 8.1). Сейчас она превышает 60-70 % всего мирового рынка

азотных удобрений, а с учетом КАС суммарная доля карбамида в твердой форме и в

виде раствора еще выше. Карбамид используется в животноводстве как белковый заме-

нитель в корме для крупного рогатого скота, овец и коз.

В последние годы доля карбамида, используемого в промышленности начала рас-

ширяться. Дополнительно к традиционным областям применения карбамида для полу-

чения меламина, карбамидных смол, синтеза циануровой кислоты, очистки моторных

масел, производства гербицидов, лекарств, косметических препаратов, появились но-

вые: производство антигололедных реагентов, очистка отходящих газов от NOx.

543

Рисунок 8.1 - Структура мирового рынка азотных удобрений

Мировые мощности по производству карбамида превышают ~200 млн т/год и про-

должают расти. Годовая выработка продукта на предприятиях Российской Федерации

составляет ~8 млн т.

В России, как и во всем мире, карбамид в промышленности получают путем син-

теза из аммиака и диоксида углерода при высоком давлении и температуре.:

2NH3 + CO2 ↔ NH2COONH4 ↔ CO(NH2)2 + H2O

Основной вид сырья: жидкий аммиак марок Ак и Б с массовой долей 99,6 % посту-

пает из производства аммиака, в котором хранится в изотермическом хранилище при

атмосферном давлении и температуре минус 34 °C, что позволяет обеспечить мини-

мально возможное содержание растворенных газов в жидком аммиаке.

Второй компонент: диоксид углерода, являющийся побочным продуктом произ-

водства аммиака, выделяют из конвертированного газа методами абсорбции водными

растворами органических или неорганических оснований. Выделенный таким образом

CO2 может содержать примеси N2, H2, CO, CH4, O2, а также сернистых соединений из

углеводородного сырья.

Поскольку реакция синтеза карбамида идет при повышенном давлении и темпе-

ратуре для сжатия компонентов сырья до давления синтеза, а затем для отделения и

возврата непрореагировавших реагентов необходима электроэнергия и тепло греющего

водяного пара. Для охлаждения и конденсации непрореагировавших компонентов, а

также водяных паров на стадиях выпаривания необходима охлаждающая вода.

Товарный карбамид выпускается в виде прилл или гранул в зависимости от ис-

пользуемой технологии: приллирование в башнях или гранулирование в КС.

В настоящее время на территории Российской Федерации эксплуатируется 11

предприятий, производящих карбамид. Их географическое расположение, сроки введе-

ния в эксплуатацию, производительность, используемые технико-экономические показа-

тели приведены в таблице 8.1.

Из представленной таблицы видно, что установки, введенные в эксплуатацию в

более поздние сроки, имеют лучшие показатели по энергозатратам. Тем не менее бла-

годаря проведенным реконструкциям даже очень старые агрегаты (эксплуатирующиеся

544

Таблица 8.1 - Установки по производству карбамида в Российской Федерации

Годовой

№

Год ввода в

объем

Наименование предприятия

Месторасположение

Технологический процесс

Примечание

п/п

эксплуатацию

выпуска

тыс. т/год

ООО «Газпром нефтехим Са-

Г. Салават, Башкорто-

1964

276,9

Полный жидкостный рецикл

Данные за

лават»: Цех № 24 (2 агре-

стан

1966

2012 год

гата)

Цех № 24 (2 агрегата)

Цех № 50 (2 агрегата)

1976

204,7

Полный жидкостный рецикл,

Данные за

Реконструкция

2008

URECON®2006

2012 год

URECON®2006

АО «Новомосковская акцио-

Г. Новомосковск, Туль-

1964

328,9

Полный жидкостный рецикл,

Данные за

нерная компания «Азот»

ская область

2005

691,7

URECON®2006

2018 год

Цех № 2 (3 агрегата)

1979

432,4

Автостриппинг

Реконструкция

2011

Стриппинг в токе CO2

URECON®2006

Цех № 3

1-я очередь

2-я очередь

АО «Невинномысский Азот»

Г. Невинномысск, Став-

1966

361,9*

Технология с незамкнутым

Данные за

Цех № 2 (3 агрегата)

ропольского края

2006

565,9

циклом без

2018 год

1983

усовершенствований

Цех № 2А (1 агрегат)

Реконструкция

2011

CASALE

Полный жидкостный рецикл,

Стриппинг в токе CO2

Годовой

№

Год ввода в

объем

Наименование предприятия

Месторасположение

Технологический процесс

Примечание

п/п

эксплуатацию

выпуска

тыс. т/год

ПАО «Куйбышевазот»

Г. Тольятти, Самарская

1968

380*

Полный жидкостный рецикл,

Данные за

Цех № 4 (2 агрегата)

область

2008

URECON®2006

2019 год

Реконструкция

URECON®2006

ПАО «Акрон»

Г. Великий Новгород,

1970-1980

1134,3

Полный жидкостный рецикл,

Данные за

Агрегаты № 1-4

Новгородская область

2012 (5)

URECON®2006

2018 год

Агрегат № 5

2018 (6)

Агрегат № 6

АО Корпорация «Тольятти-

Г. Тольятти, Самарская

1979

550,0

Автостриппинг

Данные за

азот»

область

1980

500,0

Автостриппинг

2012 год

Цех № 08 (1 агрегат)

Цех № 09 (1 агрегат)

Филиал «Азот»

Г. Березники, Пермского

1981

544,95

Усовершенствованный жид-

Данные за

АО «ОХК «Уралхим»

края

2000

костной рецикл

2018 год

1 агрегат

Филиал «ПМУ» АО «ОХК

Г. Пермь

1981

660,6

Усовершенствованный про-

Данные за

«УРАЛХИМ» в городе Перми

цесс «С» полного жидкост-

2018 год

1 агрегат

ного рецикла

Кемеровское АО «Азот»

Г. Кемерово

1982

525,6

Усовершенствованный жид-

Данные за

1 агрегат

костной рецикл

2018 год

АО «Апатит» (Вологодская

Г. Череповец, Вологод-

2012

450,0

Стриппинг в токе CO2, тип Е

Данные за

область)

ской области

1998

445,6

Стриппинг в токе CO2

2014 год

Цех№ 1 (1 агрегат)

2017

203,6

Стриппинг в токе CO2

Данные за

Цех № 2 (1 агрегат)

2011 год

Данные за

2018 год

Более половины установок карбамида, работающих в России, были введена в экс-

плуатацию в 1960-1980-е годы. Т. е. срок их эксплуатации составляет более 30 лет, что

и определяет основные приоритетные проблемы отрасли производства карбамида.

Это в первую очередь физический и моральный износ оборудования. Также сюда

относится недостаточная высокая энергоэффективность старых агрегатов. Кроме того,

неоднозначная картина по экологической безопасности действующих производств.

Физически устаревшее оборудование при возникновении проблем с ним приводит

к незапланированным остановкам, потере выработки и прибыли. Моральный износ обо-

рудования связан с применением устаревших конструкций аппаратов и их внутренних

элементов, что не позволяет вести процесс достаточно эффективно.

С этим связана другая проблема - недостаточная энергоэффективность старых

производств. Применение устаревших конструкций оборудования и технологических

схем в ряде случаев не позволяет достичь современного уровня энергопотребления. В

первую очередь это касается агрегатов карбамида АК-70, работающих по технологии

полного жидкостного рецикла.

Частично две данные проблемы решены за счет постепенного внедрения рекон-

струкции данных агрегатов по технологии URECON®2006. Она позволяет приблизить

показатели работы старых цехов к современному уровню, а также значительно продлить

срок службы оборудования. Однако технология еще не реализована в полной мере на

всех площадках.

Сложная ситуация в отрасли сложилась с узлами получения твердых товарных

форм продукта (с получением жидких товарных форм, в виде растворов, проблем нет,

поэтому мы их здесь не рассматриваем).

В середине семидесятых годов прошлого века существенно возросли требования

потребителя к грануляционному составу продукта в отношении крупности и однородно-

сти гранул, а также к температуре отгружаемого продукта. Для получения карбамида в

соответствии с указанными требованиями были разработаны новые башни приллирова-

ния с повышенной высотой полета гранул (70-85 м), оснащенные (для предотвращения

деформации незатвердевших частиц и раскалывания затвердевших) встроенным аппа-

ратом охлаждения гранул в КС и пылеочистным устройством инжекционного типа.

Построено более двух десятков башен приллирования в производствах карба-

мида России (6 шт.), Украины, Беларуси, Литвы, Узбекистана, Алжира, которые выпус-

кают без дополнительной классификации и ретура, продукт с содержанием фракции 2-

3 мм 94-98 % и прочностью около 1,0-1,1 кгс/гранулу (на размер средней фракции).

Пылеочистное устройство, смонтированное на башнях, позволяет двумя зонами

промывки загрязненного воздуха обеспечить остаточное содержание пыли карбамида

менее 10 мг/нм³, что ниже предельных норм выбросов, установленных за рубежом. Од-

нако ряд установок карбамида, построенных в начале восьмидесятых годов по догово-

рам комплектной поставки с инофирмами, были укомплектованы башнями с высотой,

недостаточной для получения крупных и прочных гранул, а установленные на них пыле-

очистные устройства практически неработоспособны (был предусмотрен байпас загряз-

ненного воздуха, минуя очистное устройство прямо в атмосферу). Такие башни прилли-

рования нуждаются в доработке и оснащении эффективными очистными сооружениями.

В настоящее время новые производства карбамида зачастую комплектуются уста-

новками грануляции в КС вместо башен приллирования. Данная технология обладает

549

таким преимуществом, как повышенная прочность продукта. Необходимо отметить, что

по результатам последних исследований Stamicarbon (доклад High-Efficiency Technology

go Urea Fluid-Bed Granulator Exhaust Gas на Nitrogen+Syngas 2014) газы, отходящие с

установки, содержат аммиак и субмикронную пыль карбамида (менее 1 мкм). Для

очистки этих газов до нормативных показателей простой водной промывки недостаточно

(предлагается система, содержащая шесть ступеней очистки, включаю зону электроста-

тического улавливания и зону кислотной промывки).

8.1.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее

время

8.1.1.1 Пошаговое описание применяемого технологического процесса (от

получения сырья до получения концентрированного раствора

включительно)

8.1.1.1.1 Полный жидкостный рецикл

В России эксплуатируются две разновидности схемы с полным жидкостным ре-

циклом - классический процесс Stamicarbon и усовершенствованный процесс TEC. В

свою очередь классический процесс Stamicarbon на большинстве предприятий получил

усовершенствование в виде процесса URECON®2006 или его элементов.

8.1.1.1.1.1 Классический полный жидкостный рецикл (АК-70)

Данный процесс реализован на следующих предприятиях:

- ООО «Газпром нефтехим Салават», цех 24, агрегаты 1-4;

- ООО «Газпром нефтехим Салават», цех 50, агрегаты 1-2;

- ПАО «Куйбышев Азот», агрегаты 1, 2;

- ПАО Акрон, агрегаты 1-4;

- АО «Невинномысский Азот», агрегаты

1-3 (с незамкнутым циклом без

усовершенствований (АК-70);

- АО «НАК «Азот», цех Карбамид 2, агрегаты 1-3.

Синтез карбамида из жидкого аммиака и газообразного диоксида углерода по тех-

нологии полного жидкостного рецикла проходит при температуре 180-195 °C и давлении

18,5-20 МПа, с последующим выделением непрореагировавших компонентов на двух

ступенях дистилляции и возвратом (рециклом) в узел синтеза в виде раствора карба-

мата.

Данный процесс был разработан в 1960-х годах фирмой Stamicarbon. В CCCР в

эти годы было закуплено несколько комплектов оборудования для агрегатов мощностью

270 т/сут. Данный процесс изначально не содержал в себе стадии обработки сточных

вод. В 1964-1967 годах проводились работы, результаты которых способствовали уско-

рению освоения проектных мощностей, снижению расходных коэффициентов, решению

вопроса взрывобезопасной эксплуатации, уменьшению загрязнения сточных вод и вы-

хлопных газов, а также повышения качества продукта.

550

сида углерода вентилятором нагнетается воздух в количестве, обеспечивающем объем-

ную долю кислорода в диоксиде углерода 0,6-1,0 %. Диоксид углерода нагнетается ком-

прессором в колонну синтеза с давлением 20 МПа.

Жидкий аммиак поступает в производство карбамида из заводских сетей с давле-

нием 1,1 МПа. Насосами низкого давления аммиак через фильтры закачивается в танк

аммиака, где смешивается с возвратным аммиаком из технологии. Из танка аммиак

плунжерными насосами высокого давления с давлением 20 МПа и температурой 60-

90 °C подается в колонну синтеза.

В колонну синтеза насосами также подается раствор карбамата из узла рецикла.

Синтез

Реакция синтеза в колонне протекает в две стадии по уравнениям:

2NH3 + CO2 ↔ NH2-COONH4 + 125,6 кДж/моль (1);

NH2-COONH4 ↔ NH2-CO-NH2 + H2O - 15,49 кДж/моль (2).

Аммиак и диоксид углерода реагируют по уравнению (1) с образованием карба-

мата аммония и выделением тепла. Равновесие реакции сдвигается вправо вследствие

избытка аммиака, вводимого с исходными компонентами. Тепло, выделяющееся при

взаимодействии аммиака и двуокиси углерода, используется для образования карба-

мида по реакции (2), протекающей с поглощением тепла. В целом процесс получеия кар-

бамида экзотермический, т. е. суммарный тепловой эффект реакции (1) и (2) положи-

тельный.

Характерной особенностью данного процесса является наличие только одного ап-

парата высокого давления - реактора синтеза.

Компоненты подаются в реактор синтеза в таком количестве, чтобы мольное со-

отношение NH3:CO2 составляло L ≈ 4. Высокое значение L позволяет добиться большой

степени конверсии CO2 в карбамид (до 65-70 %).

Среднее давление

Раствор карбамида после реактора синтеза с температурой 195 °C дросселиру-

ется до давления 1,5-1,8 МПа и направляется в ректификационную колонну 1-й ступени.

Жидкая фаза из нижней части колонны поступает в подогреватель I ступени, где

нагревается паром 1,4-1,6 МПа до температуры 145-162 °C, при этом происходит раз-

ложение карбамата аммония и отделение основной части не прореагировавших амми-

ака и диоксида углерода от раствора карбамида.

Из подогревателя газожидкостная смесь направляется в сепаратор для разделе-

ния фаз. Газы из сепаратора направляются в среднюю часть ректификационной ко-

лонны.

Газообразный аммиак и диоксид углерода из верхней части ректификационной ко-

лонны направляется в конденсатор среднего давления (барботер). Здесь происходит

абсорбция основной части CO2 и части NH3. Тепло реакции снимается охлаждающей

водой. Далее эта газо-жидкостная смесь с температурой 90-100 °C поступает в промыв-

ную колонну.

Промывная колонна (тарельчатый аппарат) орошается свежим аммиаком. Здесь

происходит окончательное поглощение CO2 и получившийся раствор карбамата с тем-

пературой 70-80 °C насосами откачивается в колонну синтеза. Газообразный аммиак из

552

промывной колонны с температурой 40-50 °C направляется в конденсаторы аммиака и

далее - в танк, из которого насосами высокого давления подается в колонну синтеза.

По оригинальной схеме газовая фаза из конденсаторов аммиака и танка аммиака

отводится за пределы агрегата (к примеру, в цех аммиачной селитры).

Так как для возврата непрореагировавших реагентов используются 2 узла конден-

сации под давлением 1,8 МПа и 0,3 МПа, то в возвращаемых растворах содержится от-

носительно большое количество воды (в противном случае при этих давлениях рас-

творы не могут существовать). Вода негативно влияет на степень конверсии CO2 в реак-

торе синтеза и ухудшает энергоэффективность производства из-за большого удельного

объема рецикла.

Низкое давление

Раствор карбамида после сепаратора 1-й ступени дросселируется до давления

0,2-0,4 МПа и подается на вторую ступень дистилляции. Принцип работы ее аналогичен

первой ступени. Раствор карбамида подогревается в подогревателе до 135-142 °C. Об-

разовавшийся после конденсации газов раствор карбамата из сборника откачивается

насосами в промывную колонну среднего давления.

По оригинальной схеме газовая фаза из сборника раствора карбамата низкого

давления направляется за пределы агрегата (к примеру, в цех аммиачной селитры).

Стоит отметить, что количество отводимых таким образом NH3 и CO2 может достигать

10 кг/т.

Раствор карбамида сливается в сборник, из которого затем насосами подается в

узел выпаривания.

Выпаривание

Узел упаривания раствора предназначен для получения обезвоженного плава

карбамида из водного раствора карбамида и подачи его на гранулирование. Процесс

упаривания раствора карбамида проводится в две ступени. Каждая ступень состоит из

теплообменника-испарителя и сепаратора.

На первой ступени выпарки раствор карбамида упаривается до массовой доли

карбамида 93-95 % при температуре 120-140 °C и давлении (абсолютном) 30-50 кПа. В

испарителе используется пар с давлением 0,8 МПа.

В случае, если плав в дальнейшем подвергается приллированию, то на второй

ступени выпарки раствор упаривается до массовой доли карбамида не менее 99,7-

99,8 % при абсолютном давлении 3-10 кПа и температуре 134-142 °C. В испарителе ис-

пользуется пар с давлением 0,4-0,9 МПа. В случае если плав подвергается грануляции,

то раствор упаривается до концентраций 96-98 %.

Соковые пары (по большей части - вода) из сепараторов направляются в узел

конденсации. Конструктивно узел конденсации представляет собой каскад кожухотруб-

ных конденсаторов, охлаждаемых водой и систему паровых эжекторов (на паре

0,8 МПа). Все конденсаторы выпарки охлаждаются оборотной водой. Из хвостового кон-

денсатора газовая фазы выбрасывается в атмосферу. Полученный конденсат сокового

пара направляется в узел очистки сточных вод.

553

Обращение со сточными водами

Как было сказано выше, изначально схемы с полным жидкостным рециклом по-

ставлялись без узла очистки сточных вод. В дальнейшем такие агрегаты были оснащены

узлами десорбции и гидролиза образующихся сточных вод для удаления из них аммиака

и карбамида.

Конденсат сокового пара из сборника через теплообменники подается насосом на

верхнюю тарелку в десорбер первой ступени (вертикальный тарельчатый аппарат). В

десорбере I ступени при температуре 130-145 °C давлении 0,27-0,33 МПа из раствора

происходит выделение паров NH3, CO2 и воды. ПГС из десорбера с температурой 105-

115 °C поступает на конденсацию в конденсатор 2-й ступени дистилляции.

Аммиачная вода из десорбера I ступени насосом через теплообменник подается

в гидролизеры (2 горизонтальных аппарата со встроенными теплообменниками) с тем-

пературой не более 195 °C. В аппаратах с помощью подачи пара поддерживаются усло-

вия для разложения карбамида - давление 1,9 МПа, температура 190 °C. Газожидкост-

ная смесь дросселируется и с температурой 129 °C отводится в сепаратор. Газовая

фаза из сепаратора направляется в конденсатор 2-й ступени дистилляции. Жидкая фаза

отводится в десорбер II ступени (вертикальный тарельчатый аппарат). Отгонка NH3 и

CO2 здесь производится за счет нагрева раствора водяным паром, подаваемым в

межтрубное пространство выносного кипятильника. В кубовой части поддерживается

температура 115-125 °C, давление в аппарате 0,15 МПа.

Очищенная сточная вода из десорбера II охлаждается в холодильнике до темпе-

ратуры 40 °C, откуда насосом подается за пределы агрегата.

Газы десорбции проходят каплеотбойник и через межтрубное пространство гори-

зонтального кожухотрубного конденсатора и сепаратор направляются в цех аммиачной

селитры.

Описание процесса приведено в таблице 8.2, основное технологическое оборудо-

вание - в таблице 8.3, природоохранное оборудование - 8.4.

Таблица 8.2 - Описание технологического процесса

№

Основное

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

подпроцесса

оборудование

(наименование)

1.1

Аммиак

Компрессия

Аммиак

Насос

Диоксид угле-

Диоксид уг-

1.2

Компрессия

Компрессор

рода

лерода

Аммиак, диок-

Раствор

1.3

Смешение

Смеситель

сид углерода

карбамата

Раствор

Аммиак, диок-

карбамида

сид углерода,

1.4

Синтез

и карба-

Реактор синтеза

карбамат ам-

мата аммо-

мония

ния

554

№

Основное

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

подпроцесса

оборудование

(наименование)

Раствор

Раствор кар-

карбамида,

Колонна дистил-

бамида, карба-

Дистиляция и

карбамата

Аммиак, диок-

1.5

ляции, конден-

мата аммония,

рециркуляция

аммония,

сид углерода

саторы

аммиак, вода

аммиак,

вода

Раствор кар-

Испаритель, ва-

бамида, карба-

Выпаривание,

Плав кар-

1.6

куум-сепаратор,

Аммиак

мата аммония,

конденсация

бамида

конденсадор

аммиак, вода

Водный

Газы дистил-

Абсорбция га-

1.7

раствор

Абсорбер

Аммиак

ляции

зов

аммиака

Десорбер (ко-

Водный рас-

Десорбция и

лонна ректи-фи-

Аммиак, карба-

1.8

твор аммиака

Аммиак

гидролиз

кации ам-ми-

мид

и карбамида

ака), гидролизёр

Таблица 8.3 - Основное оборудование

Назначение

Наименование оборудования

Технологические характеристики

оборудования

Насос аммиака высокого

Компримирование

Давление нагнетания

давления

аммиака

20 МПа

Компрессор CO2 центробежный

Компримирование

Давление нагнетания

с паровой турбиной

диоксида углерода

20 МПа

Подача раствора

Давление нагнетания

Карбаматный насос

карбамата в узел синтеза

20 МПа

Смешение аммиака с

Смеситель

диоксидом углерода

Давление 20 МПа

(синтез карбамата)

Давление 20 МПа

Реактор синтеза карбамида

Синтез карбамида

Температура 200 °C

Ректификационная колонна 1-й

Разложение карбамата

Давление 1,8 МПа

ступени

аммония

Температура 160 °C

Разложение карбамата

Давление 1,8 МПа

Подогреватель 1-й ступени

аммония

Температура 160 °C

Разделение

Давление 1,8 МПа

Сепаратор 1-й ступени

газожидкостной смеси

Температура 160 °C

Конденсатор 1-й ступени

Давление 1,8 МПа

Конденсация NH3 и CO2

(барботер)

Температура 100 °C

Поглощение CO2 из

Давление 1,8 МПа

Промывная колонна

газовой фазы

Температура 70 °C

Давление 1,8 МПа

Конденсатор аммиака

Конденсация NH3

Температура 25 °C

Ректификационная колонна 2-й

Разложение карбамата

Давление 0,3 МПа

ступени

аммония

Температура 140 °C

555

Назначение

Наименование оборудования

Технологические характеристики

оборудования

Разложение карбамата

Давление 0,3 МПа

Подогреватель 2-й ступени

аммония

Температура 140 °C

Разделение

Давление 0,3 МПа

Сепаратор 2-й ступени

газожидкостной смеси

Температура 140 °C

Давление 0,3 МПа

Конденсатор 2-й ступени

Конденсация NH3 и CO2

Температура 50 °C

Испаритель 1-й ступени

Упаривание раствора

Давление 0,03 МПа (абс.)

выпарки

карбамида

Температура 130 °C

Разделение газовой и

жидкой фазы,

Давление 0,03 МПа (абс.)

Сепаратор 1-й ступени выпарки

предотвращение

Температура 130 °C

брызгоуноса

Испаритель 2-й ступени

Упаривание раствора

Давление 0,005 МПа (абс.)

выпарки

карбамида

Температура 140 °C

Разделение газовой и

жидкой фазы,

Давление 0,005 МПа (абс.)

Сепаратор 2-й ступени выпарки

предотвращение

Температура 140 °C

брызгоуноса

Таблица 8.4 - Природоохранное оборудование

Назначение

Наименование оборудования

Технологические характеристики

оборудования

Абсорбция аммиака

после стадий:

Давление - атмосферное

Хвостовой абсорбер

синтеза; дистилляции;

Температура 45 °C

ректификации

Конденсация аммиака

Давление - атмосферное

Хвостовой конденсатор

после узла

Температура 45 °C

выпаривания

Удаление NH3 и CO2 из

Давление 0,35 МПа

Десорбер 1-й ступени

сточной воды

Температура 140 °C

Давление - атмосферное / или

Удаление NH3 и CO2 из

Десорбер 2-й ступени

0,35 МПа

сточной воды

Температура 110 °C

Разложение карбамида

Давление 1,8-2,1 МПа

Гидролизер

в сточной воде

Температура 190 °C

8.1.1.1.2 ТEC - усовершенствованный процесс «С» с полным жидкостным

рециклом на Филиал «ПМУ» АО «ОХК «УРАЛХИМ» в городе Перми

С момента учреждения в 1961 году компания Toyo Engineering Corporation приоб-

рела известность как инжиниринговый подрядчик и лицензиар процесса получения кар-

бамида. За прошедшие годы компания выполняла проектирование, строительство и

пуско-наладку более чем 100 установок карбамида по собственным технологиям, вклю-

чая процесс грануляции карбамида.

556

В Россию (СССР), г. Пермь, фирмой TEC в 1980 году была поставлена первая

установка производительностью 1500 т/сут, в которой применяется усовершенствован-

ный процесс С полного жидкостного рецикла- последняя модификация (на тот период

времени) процесса карбамида фирмы Mitsui Toatsu, разработанная специально для

крупномасштабных установок.

В схеме TEC, как и в классической схеме с полным жидкостным рециклом исполь-

зуется один аппарат с высоким давлением (реактор синтеза) и трехступенчатая дистил-

ляция.

Подача реагентов

Пар высокого давления, поступающий из производства аммиака и котла В-1 про-

изводства карбамида, подают на паровую турбину, приводящую в действие турбоком-

прессор газообразного диоксида углерода. Пар после турбины под давлением 1,3 МПа

используется затем в технологическом процессе.

Газообразный диоксид углерода поступает из производства аммиака с темпера-

турой 35 °C. Далее он сжимается в компрессоре до 25 МПа и подается в реактор син-

теза.

Аммиак поступает на производство с давлением 1,8 МПа, температурой -34 °C.

Пройдя подогреватель-регенератор, он смешивается с возвратным аммиаком и посту-

пает в сборник с параметрами 1,6 МПа и 39 °C. Из сборника аммиак насосами высокого

давления сжимается до 25 МПа и направляется в реактор синтеза.

В реактор также подается раствор углеаммонийных солей.

Высокое давление

Рабочие условия, созданные в реакторе (температура 190-200 °C и давление 23-

25 МПа), позволяют получить очень высокую степень конверсии диоксида углерода -

до 72 %, однако стоит отметить, что такие высокие значения степени конверсии дости-

гаются за счет значительного содержания карбамида в рецикловом растворе карбамата

аммония (порядка 10-13 % масс.) в этих условиях кажущееся увеличение степени кон-

версии составляет более 3,5 % абс.

Среднее давление

Трехступенчатая система дистилляции работает под давлением 1,5-2 МПа, 0,2-

0,3 МПа и атмосферным давлением.

Раствор карбамида из реактора синтеза дросселируется до давления 1,7 МПа и с

температурой 123 °C подается в узел дистилляции среднего давления.

Колонна дистилляции первой ступени состоит из двух частей: верхней (ректифи-

кационной) с ситчатыми тарелками и нижней, представляющей собой отпарной аппарат

пленочного типа. Дистилляция идет за счет подогрева раствора в выносном кипятиль-

нике (до 151 °C), а затем нижней части аппарата (до 165 °C) паром.

Раствор карбамида из нижней части колонны дистилляции первой ступени прохо-

дит через теплообменник для передачи тепла плава раствору второй ступени дистилля-

ции.

Газовая фаза направляется в барботажный холодильник, где при температуре

100 °C около 65 % CO2 абсорбируется жидким NH3 и раствором карбамата.

557

Оставшиеся газы поступают в абсорбер высокого давления, где при температуре

60 °C и давлении 1,65 МПа смесью NH3 и слабого раствора карбамата из абсорбера низ-

кого давления абсорбируется оставшаяся часть CO2. Очищенный от CO2 газообразный

аммиак поступает в конденсаторы и далее в сборник, а затем возвращается в узел син-

теза.

Получившийся раствор карбамата с температурой 100 °C подается в узел синтеза

с помощью насосов высокого давления.

Низкое давление

Колонна дистилляции второй ступени работает при давлении 0,25 МПа, оборудо-

вана выносным кипятильником, тарелками в верхней части и слоем насадки в нижней

части. Для более полного выделения из раствора NH3 и CO2 используется принцип

стриппингования, для чего в нижнюю часть разлагателя подают диоксид углерода от

компрессора, благодаря чему сокращается подача воды на абсорбцию. Снижение коли-

чества воды в абсорбционной системе в свою очередь способствует высокой конверсии.

Газовая фаза из колонны подается в абсорбер низкого давления барботажного

типа для конденсации при температуре 40 °C.

Неабсорбированные газы дросселируются до атмосферного давления и в смеси

газов из газосепаратора (третья ступень дистилляции) подаются в атмосферный абсор-

бер. Здесь при температуре 36 °C происходит абсорбция. Инерты из абсорбера в смеси

газом из хвостового абсорбера с помощью газодувки подаются в газосепаратор (третья

ступень дистилляции) и промывную колонну отходящих газов.

Атмосферное давление

Третья ступень дистилляции состоит из газосепаратора, разделенного на две ча-

сти глухой тарелкой: верхняя работает под давлением 0,03 МПа и температуре 106 °C,

а нижняя часть - под атмосферным давлением и температуре 92 °C. В верхней части

отгоняется большая часть NH3 и CO2, выделившихся в результате дросселирования.

Кристаллизация

Окончательное выделение NH3 и CO2 из раствора проводят в газосепараторе, из

которого раствор направляют в вакуум-кристаллизатор. Процесс кристиллизации проте-

кает при температуре 80 °C. Кристаллы мочевины из раствора промывают от биурета и

отделяют в центрифуге, затем с помощью пневмотранспорта сушат и подают на верх

башни приллирования, где кристаллы плавят, и полученный расплав диспергируют в

башне. Гранулы охлаждаются сначала в полете (воздухом), а затем дополнительно в

аппарате охлаждения гранул в КС, расположенном в нижней части башни. Готовый про-

дукт после классификации направляют на склад или упаковку. Газы дистилляции от ди-

стилляторов конденсируют и абсорбируют в соответствующих абсорберах.

После отделения кристаллов в маточнике остается такая нежелательная примесь,

как биурет. Проблема решается путем подачи части маточника - насыщенного рас-

твора карбамида с высоким содержанием биурета в зону синтеза, где биурет подверга-

ется процессу аммонолиза с образованием карбамида.

В результате применения узла кристиллизации данная схема позволяет получать

карбамид с низким содержанием биурета 0,3-0,4 %.

558

Очистка сточных вод, абсорбция

Технологический конденсат, содержащий аммиака до 0,53 масс. % и карбамида

до 3,86 % масс., насосом через рекуперативный теплообменник подается через подо-

греватель в 1-ую отпарную колонну.

Колонна представляет собой цилиндрический вертикальный аппарат насадочного

типа, заполненный 2-я секциями насадки. Температура в верхней части 132-137 °C, в

нижней части 140-143 °C. Регулирование температуры в нижней части осуществляется

циркуляцией части кубового продукта через кипятильник.

Очищенный в процессе десорбции от аммиака и диоксида углерода технологиче-

ский конденсат, содержащий аммиака до 0,41 масс. % и карбамида до 3,63 % масс., по-

следовательно охлаждается в кожухотрубчатых теплообменниках. После охлаждения

технологический конденсат подается в технологию.

Газовая фаза из 1-й отпарной колонны с температурой 132-137 °C и давлением

0,28 МПа поступает в абсорбер низкого давления. Соковый конденсат из абсорбера с

температурой 25-45 °C сливается в емкость. Из емкости - на орошение концевого аб-

сорбера.

Несконденсировавшийся после конденсаторов газ паровым эжектором подается

в нижнюю часть концевого абсорбера. Часть газовой фазы из концевого абсорбера га-

зодувкой возвращается в технологический цикл в газосепаратор, а другая часть направ-

ляется в колонну для промывки отходящих газов.

Колонна для промывки отходящих газов представляет собой вертикальный цилин-

дрический аппарат насадочного типа. Инертный газ, очищенный от аммиака, сбрасыва-

ется в атмосферу.

Из концевого абсорбера раствор с температурой 57 - 68 °C сливается в емкость,

где смешиваются с технологическим конденсатом из колонны для промывки отходящих

газов и насосом через подогреватель подается на 4-ю тарелку 2-й отпарной колонны.

2-я отпарная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппа-

рат, состоящий из двух частей, разделенный глухой тарелкой. В верхней части отпарной

колонны температура 142-145 °C, в нижней части - 148-149 °C.

Для разложения карбамида раствор с глухой тарелки насосом через подогрева-

тель подается в гидролизер, где при температуре 176 - 180 °C и давлении 1 МПа проис-

ходит разложение карбамида на аммиак и диоксид углерода. Из гидролизера газожид-

костная смесь поступает в кубовую часть 2-й отпарной колонны для десорбции аммиака.

Очищенный технологический конденсат охлаждается до температуры не более

81 °C в теплообменнике, после чего поступает на подпитку водооборотного цикла.

Описание процесса приведено в таблице 8.5, основное технологическое оборудо-

вание - в таблице 8.6, природоохранное оборудование - 8.7.

559

Таблица 8.5 - Описание технологического процесса

№

Эмиссии

Основное

подпроцес

Вход

Подпроцесс

Выход

(наименова

оборудование

са

ние)

Скруббер-

Аммиак,

охладитель CO2,

Прием и

1.1

диоксид

реактор выжигания

хранение сырья

углерода

горючих, фильтр

NH3

1.2

Аммиак

Компрессия

Аммиак

Насос

Диоксид угле-

1.3

Компрессия

Компрессор

рода

Раствор кар-

Аммиак, ди-

бамида, кар-

оксид угле-

Синтез карба-

1.4

бамата аммо-

Реактор синтеза

рода, раствор

мида

ния, аммиак,

карбамата

вода

Раствор кар-

бамида, кар-

Подогреватели, се-

Дистилляция и

1.6

бамата аммо-

параторы, конден-

рециркуляция

ния, аммиак,

саторы

вода

Раствор кар-

бамида, кар-

Кристиллиза-

Плав карба-

Кристаллизаторы,

1.7

бамата аммо-

ция, конденса-

мида

конденсаторы

ния, аммиак,

ция

вода

Водный рас-

Десорбция, гид-

Десорбер, гидроли-

Аммиак,

1.8

твор аммиака

Аммиак

ролиз

зер

карбамид

и карбамида

Газообразны

1.9

й аммиак,

Абсорбция

й аммиак,

Абсорберы

Аммиак

инерты

560

Таблица 8.6 - Основное оборудование

Назначение

Наименование оборудования

Технологические характеристики

оборудования

Насос аммиака высокого

Компремирование

Давление нагнетания

давления

аммиака

25 МПа

Компрессор CO2 центробежный

Компремирование

Давление нагнетания

с паровой турбиной

диоксида углерода

25 МПа

Давление 25 МПа

Реактор синтеза карбамида

Синтез карбамида

Температура 200 °C

Подача раствора

Давление 25 МПа

Насос раствора карбамата

карбамата в узел

Температура 100 °C

синтеза

Колонна дистилляции 1-й

Разложение карбамата

Давление 1,7 МПа

ступени

аммония

Температура 165 °C

Кипятильник 1-й ступени

Разложение карбамата

Давление 1,7 МПа

дистилляции

аммония

Температура 151 °C

Конденсатор 1-й ступени

Давление 1,7 МПа

Конденсация NH3 и CO2

дистилляции (барботер)

Температура 100 °C

Давление 1,7 МПа

Абсорбер высокого давления

Конденсация NH3 и CO2

Температура 60 °C

Колонна дистилляции 2-й

Разложение карбамата

Давление 0,25 МПа

ступени

аммония

Температура 115 °C

Кипятильник 2-й ступени

Разложение карбамата

Давление 0,25 МПа

дистилляции

аммония

Температура 115 °C

Абсорбер низкого давления

Давление 0,25 МПа

Абсорбция NH3 и CO2

(барботер)

Температура 70 °C

Газосепаратор (3-я ступень

Разложение карбамата

Давление - атмосферное

дистилляции)

аммония

Температура 106 °C

Абсорбер под атмосферным

Очистка отходящих

Давление - атмосферное

давлением (узла дистилляции)

газов

Температура 36 °C

Разделение жидкой и

Давление - атмосферное

Кристаллизатор

газовой фаз

Температура 60 °C

Таблица 8.7 - Природоохранное оборудование

Назначение

Наименование оборудования

Технологические характеристики

оборудования

Промывная колонна отходящих

Очистка отходящих

Давление - атмосферное

газов

Температура 40 °C

Удаление NH3 и CO2 из

Давление 0,28 МПа

2-ая отпарная колонна

сточной воды

Температура 125 °C

Разложение карбамида

Давление - 1 МПа

Гидролизер

в сточной воде

Температура 180 °C

8.1.1.1.3 Технология URECON®2006 (в том числе - с элементами данной

технологии)

Данная технология реализована на следующих предприятиях:

- ПАО «Куйбышев Азот», агрегаты 1, 2;

561

- ПАО Акрон, агрегаты 1-6;

- ООО «Газпром нефтехим Салават», цех 50, агрегаты 1, 2;

- АО «НАК «Азот», цех Карбамид 2, агрегаты 1-3.

Технология URECON® 2006 представляет собой усовершенствованную схему с

полным жидкостным рециклом. URECON® 2006 использует принципиально новые аппа-

раты и устройства с оптимизированной гидродинамикой движения потоков внутри аппа-

ратов и высокой эффективностью тепло- и массообмена. Технология URECON® 2006

может быть использована как для проведения реконструкции агрегата карбамида, так и

для строительства нового агрегата карбамида по схеме усовершенствованного полного

жидкостного рецикла (см. рисунок 8.3).

Рисунок 8.3 - Агрегат карбамида по технологии URECON®2006

Основные отличия URECON®2006 от технологии полного жидкостного рецикла

кроются в конструкции узла синтеза и оформлении узлов дистилляции среднего и низ-

кого давлений. Поэтому приведем здесь описание только этих узлов.

Высокое давление

Синтез протекает при давлении 20 МПа и температуре 190…195 °C. В реактор

устанавливается комплект внутренних устройств (КВУ), состоящий из вихревого смеси-

теля, насадки продольного секционирования и массообменных тарелок. Установка КВУ

позволяет получить максимальную степень конверсии сырья в карбамид в интенсивных

условиях протекания процесса.

Среднее давление

Дистилляция среднего давления проводится при давлении 1,8-2,0 МПа и темпе-

ратуре 155 °C ÷ 165 °C.

Дистиллятор среднего давления представляет собой совмещенные в одном аппа-

рате массообменный тарельчатый аппарат и пленочный теплообменник-испаритель

562

(стриппер) с подачей стриппинг-агента (см. рисунок 8.4). В межтрубное пространство

теплообменника подается насыщенный пар. Затем отогнанные из раствора аммиак и

диоксид углерода контактируют на массообменных тарелках со свежим раствором, по-

даваемым в верхнюю часть аппарата.

Рисунок 8.4 - Дистиллятор среднего давления

Низкое давление

Раствор карбамида из дистиллятора среднего давления направляется в массооб-

менную часть дистиллятора низкого давления. Газы дистилляции среднего давления,

выходящие из дистиллятора среднего давления, направляются для рекуперации тепла

в межтрубное пространство дистиллятора низкого давления. Дистиллятор низкого дав-

ления также совмещает в одном аппарате функции колонны дистилляции и пленочного

теплообменника-испарителя (см. рисунок 8.5). Отличием процесса кроме физических

параметров является использование вместо тепла конденсации водяного пара, тепла

конденсации газов дистилляции среднего давления. Вместе с газами дистилляции сред-

него давления в межтрубное пространство дистиллятора низкого давления подается и

бóльшая часть раствора карбамата низкого давления от насосов.

Дистилляция низкого давления проводится при давлении 0,25-0,35 МПа и темпе-

ратуре 125-135 °C.

563

Рисунок 8.5 - Дистиллятор низкого давления

Газы дистилляции низкого давления из верхней части дистиллятора низкого дав-

ления направляются в конденсатор, охлаждаемый оборотной водой. В него также пода-

ется раствор карбамата из узла десорбции и гидролиза. Газожидкостная смесь из кон-

денсатора отводится в емкость. Насосами большая часть раствора карбамата низкого

давления подается в межтрубное пространство дистиллятора низкого давления. Остав-

шееся количество раствора карбамата подается на нижнюю тарелку в промывную ко-

лонну. Несконденсировавшиеся газы из емкости направляются в абсорбер.

Форвыпарка

Раствор карбамида из дистиллятора низкого давления дросселируется и подается

в теплообменник-рекуператор форвыпарки (см. рисунок 8.6). Рекуперативный теплооб-

менник позволяет использовать тепло газов дистилляции для подогрева раствора кар-

бамида и исключает расход пара на подогреватель.

В теплообменнике-рекуператоре при остаточном давлении 50÷60 кПа и темпера-

туре 95-105 °C происходит окончательная отгонка аммиака и диоксида углерода и пред-

варительное упаривание раствора, за счет использования тепла конденсации-абсорб-

ции газов дистилляции среднего давления, подаваемых в межтрубное пространство ре-

куператора из межтрубного пространства дистиллятора низкого давления. Вакуум в ап-

парате создается за счет конденсации соковых паров в конденсаторе форвыпарки.

Инерты из конденсатора отсасываются водоструйным эжектором. В качестве рабочего

потока в эжекторе используется раствор из сборника конденсата сокового пара, цирку-

лирующий с помощью насосов. Раствор после эжектора используется в качестве ороше-

ния абсорбера, в котором происходит абсорбция сдувок дистилляции низкого давления.

Тепло абсорбции снимается оборотной водой в холодильнике. Инерты из абсорбера

сбрасываются на свечу.

564

Рисунок 8.6 - Теплообменник-рекуператор

Раствор карбамида из теплообменника-рекуператора, закрепленный до концен-

трации 79-81 масс. % сливается в сборник раствора карбамида.

Газожидкостная смесь из межтрубного пространства теплообменника-рекупера-

тора направляется для полной конденсации и абсорбции в узел промывной колонны.

Агрегат по схеме URECON®2006 имеет современные технико-экономические по-

казатели: расходный коэффициент по NH3 - 567-570 кг/т; по CO2 - 734-750 кг/т; по

пару - 0,80-0,85 Гкал/т.

По данной технологии реконструированы агрегаты карбамида на ПАО «Куйбыше-

вазот», АО НАК «Азот», ООО «Газпром нефтехим Салават» (цех № 50), ПАО Акрон (г.

В. Новгород), ОАО «Максам- Чирчик», Узбекистан.

В результате проведенных реконструкций достигнуты следующие показатели:

- увеличение мощности с 250-400 до 500-550 т/сут;

- снижение энергопотребления на 25 %;

- стабильность и надежность работы оборудования.

Описание процесса приведено в таблице 8.8, основное технологическое оборудо-

вание - в таблице 8.9, природоохранное оборудование - 8.10.

Таблица 8.8 - Описание технологического процесса

№

Основное

Эмиссии

Вход

Подпроцесс

Выход

подпроцесса

оборудование

(наименование)

1.1

Аммиак

Компрессия

Аммиак

Насос

Диоксид угле-

Диоксид уг-

1.2

Компрессия

Компрессор

рода

лерода

565

Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот (ИТС 2-2022) - часть 7