Диплом - Производство и применение катализаторов синтеза аммиака

Подождите немного. Документ загружается.

4.3. Выводы.

1. С целью изучения процесса восстановления аммиачных

катализаторов на термогравиметрической установке и установке высокого

давления был исследован ряд промышленных катализаторов (СА-1В, СА-

КЖ, А-301-1, АММОМАХ-10) и образцов, приготовленных в лабораторных

условиях (железные восстановленные катализаторы с различным

содержанием промоторов и отличающимися условиями приготовления).

2. Результаты экспериментов, проведённых на термогравиметрической

установке позволили оптимизировать температурный режим восстановления

катализаторов синтеза аммиака на установке высокого давления : образцы

выдерживались в интервале температур 350-525 °С.

3. Анализ режима восстановления для P=50 атм., W=30000 ч

-1

показал

возможность сокращения времени выдержки при температурах: 375 °С – до

одного часа, 400 °С – до двух часов, 425 °С – до трёх часов, 450 °С – до трёх

часов, 475 °С – до трёх часов, в зависимости от типа катализаторов. Для

китайских образцов на основе вюстита возможно прекращение выдержки

уже при 475 °С.

4. Анализ внеколонного восстановления при атмосферном давлении и

W=15000 ч

-1

показал возможность сокращения времени выдержки при

температурах 375 °С – до трёх часов, 400 °С – до двух часов, 425 °С – до двух

часов, 450 °С – до трёх часов, 475 °С – до 3,5 часов, 500 °С – до семи часов,

525 °С – до одного часа.

5. Рациональные режимы восстановления позволили сократить общее

время процесса без потери активности на 13-16 часов при атмосферном

давлении и на 13-20 часов при давлении 50 атм.

5. Приложения.

5.1. Охрана окружающей среды.

5.1.1 Введение.

Охрана окружающей среды – это совокупность мероприятий,

направленных на рациональное использование, сохранение и

воспроизводство природных ресурсов, используемых человеком в народном

хозяйстве. Сбережение атмосферы Земли, её недр, фауны и флоры – залог

сохранения природных условий развития человеческого общества.

Воздействие населения планеты на её природу приобрело глобальный

характер с середины прошлого столетия. Из года в год из недр Земли

добывается более 100 млрд. т различных пород, топлива и выбрасываются в

атмосферу сотни миллионов тонн оксидов азота и углерода, CO

и SO

, более

400 млн. т твердых частиц сажи, золы и пыли; сбрасывается в реки, моря и

океаны около 10 млн. т. нефти и нефтепродуктов, порядка 600 млрд. т

бытовых и промышленных стоков. Химическая промышленность входит в

десяток основных источников загрязнений, а также является одним из

основных потребителей природных ресурсов . В свою очередь

неорганическая химия – одна из основных составляющих отрасли, для неё

характерны крупнотоннажность и энергоёмкость. Поэтому охрана

окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов,

несомненно, важный вопрос в технологии неорганических веществ.

Прежде всего, необходимо уделять внимание очистке вредных

выбросов. Важно совершенствовать и внедрять новые технологические

схемы производства, позволяющие возвращать в цикл часть тепловых и

материальных потоков, чтобы использовать долю отходов в качестве

вторичного сырья. Водопотребление должно быть замкнутым.

5.1. 2 Экологическая характеристика технологической схемы.

С точки зрения экологии данная работа, посвященная вопросам

оптимизации условий восстановления катализаторов синтеза аммиака, что

должно позволить, в конечном счете, более рационально использовать сырьё

и энергоресурсы и снизить нагрузку на окружающую среду.

Цель данной дипломной работы – исследование процесса

восстановления катализаторов синтеза аммиака.

Процесс исследования катализаторов проходит по замкнутой схеме.

Аммиак из баллона поступает в прямой крекер и разлагается на азото-

водородную смесь (АВС) стехиометрического состава. Далее АВС после

очистки поступает в колонну с образцами, где образуется аммиак.

разлагается на азото-водородную смесь в обратном крекере и поступает в

голову процесса.

Рис. 11. Блок-схема процесса.

Аммиак в

баллоне

Крекинг Компрессор

Колонна

синтеза

АВС +

аммиак

Блок

анализа

Раствор

(NH

)

Катализатор-

ная пыль

Обратный

крекинг

Газгольдер

АВС +

аммиак

АВС

Как видно из схемы, образуются два вида отходов: раствор сульфата

аммония (NH

)

(0,05М) с некоторым содержанием аммиака в

количестве около сорока литров за один цикл и катализаторная пыль (0,1 –

0,3 процента от загрузки 8 г, т.е. 0,008 – 0,024 г).

Вид отходов Количество

Раствор( NH

)

(от 0,01 до 0,05М) 40 л

Катализаторная пыль (Fe

) 0,008 – 0,024 г

Табл. 9. Отходы производства.

5.1.3. Переработка и обезвреживание газообразных отходов.

В процессе работы установки газообразные отходы не образуются.

5.1.4. Переработка и обезвреживание жидких отходов.

Состав стоков Концентрация, г/л Температура Общее количество, м

Вода, содержащая

аммиак,

сульфат аммония

0,2

6,6

15-20 0,06

Табл. 10. Жидкие

отходы производства.

Сброс периодический, до 0,001 м

/час, загрязнен механическими

примесями, направляется в канализацию. Тип канализации - хозяйственно-

бытовая. (В лаборатории имеется 8 приемных устройств и 8 гидрозатворов,

предназначенных для предотвращения проскока вредных веществ и

пожароопасных веществ (паров) из канализации в помещение и

воспрепятствования распространению огня в случае пожара).

5.1.5. Переработка и обезвреживание твердых отходов.

Твердыми отходами являются отработанные катализаторы.

Отработанные катализаторы направляются на переработку на заводы-

производители.

5.1.6. Экономическая оценка природоохранных предприятий.

1. Оценка ущерба от загрязнений гидросферы.

Схема 1: Обезвреживание сточных вод.

Общая величина ущерба от загрязнения водной среды определяется в

соответствии с формулой [24]:

МУКУ

вод

утвод





К = 1;

вод

ут

= 24000 руб/усл.т. – удельный ущерб, причиняемый народному

хозяйству сбросом в водоемы одной условной тонны загрязняющих веществ;

вод

– показатель относительной опасности загрязнения водоемов;

вод

= 2,6 (1, табл.5);

Очистка от NH

Сточные воды

Осаждение и

фильтрация

Очистка от мех. примесей

Очищенные

сточные воды

Биохимический

метод Э~99%

М – приведенная масса сбрасываемых в водоемы веществ (усл.т).

Приведенная масса загрязняющих веществ в годовом объеме сточных вод

может быть определена в условных тоннах, как:

М=∑А

вод

, где

– масса примесей i-го вида, поступающих в водные объекты, т/год;

вод

– показатель относительной агрессивности вод (усл.т/т);

вод

=1/ПДК

врi

, (1, табл.4) где

ПДК

врi

– ПДК вещества в воде рыбохозяйственных объектов, мг/л.

NH4+

= 6,6 г/л ∙ 0,001 ∙ 10

л ∙ 40 л/цикл = 264 г/цикл = 0,000264 т/цикл

Вещест

во

вод

после

очистк

после

обезвре-

живания,

М после

обезвре-

живания,

усл.т

/т

т/цикл

усл.т/

цикл

т/цикл

усл.т/

цикл

0,0002

0,000528 1

0,000002

0,000005

Табл. 11. Ущерб окружающей среде

ВУ = 1· 24000 · 2,6 · 0,000528· 78 = 2570 руб/цикл=64250 руб/год

ФУ = 1· 24000 · 2,6 · 0,00000528 · 78 = 25,7 руб/цикл=642,5 руб/год

ПУ

вод

= ВУ – ФУ = 2544,3 руб / цикл.=63607,5 руб/год

Всего ПУ = ПУ

вод

= 2544,3 руб / цикл.= 63607,5 руб/год

Платы за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих

установленные природопользователю предельно допустимые нормативы

сбросов, определяется по формуле: П

н вод

=С

нi

вод

∙ М

вод

, где

ставка платы за выброс 1 т загрязняющего вещества С

нi

вод

=Н

бнi

вод

· К

э вод

Коэффициент экологической ситуации и экологической значимости

поверхностного водного объекта Центральном регионе К

э вод

=1,2 (1, табл.27).

Вещество Н

бнi

вод

руб/т

нi

вод

руб./т

вод

,т

до очистки

н вод

, руб.

до очистки

вод

, т

после очистки

н вод

, руб

после

очистки

5545 6654 0,000264 1,75 0,00000264 0,018

Табл. 12. Предотвращенный ущерб.

Таким образом, уменьшение платы за природопользование после

внедрения природоохранных мероприятий составит:

(Считаем, что всего в год 25 циклов.)

П − П

’

= (1,75 – 0,018) · 25 = 43,3 руб/год.

5.1.7. Заключение.

Представленные расчеты свидетельствуют о том, что технология при

данном методе изучения катализаторов синтеза аммиака является

сравнительно малоотходной. Результаты, полученные с помощью этого

метода, позволят выбрать более рациональный режим восстановления

катализатора, что может способствовать экономии энергоресурсов и сырья.

5.2 Охрaнa труда.

5.2.1 Опасные и вредные производственные факторы на

основных стадиях выполняемой работы.

Дипломная работа выполнялась в лаборатории высоких давлений и

заключалась в исследовании процесса восстановления аммиачных

катализаторов. В процессе выполнения данной работы могли создаваться

следующие вредные и опасные факторы:

Физические факторы

- повышенная температура поверхностей оборудования;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание

которой может произойти через тело человека;

- повышенный уровень шума на рабочем месте человека;

- недостаточная освещенность на рабочем месте по ГОСТ 12.0.003 [26]

5.2.2 Основные физико-химические, токсические и пожаро-

взрывоопасные свойства используемых в работе веществ.

Наименовани

Агрегатное

состояние

Физико-

химические

свойства

Токсические свойства

Средства

индивидуально

й защиты

Токсический

характер

действия на

организм

ПДКР.З.

мг/м3,

класс

опасност

Водород

Бесцветный,

не имеющий

запаха газ

удельный вес

0,09 г/л,

плотность

относительно

воздуха 0,07,

растворимост

ь в воде 0,16

мг/100 г воды

при 200С,

молекулярны

й вес -2,016

физиологически

инертен, при

высоких

концентрациях

в воздухе

вызывает,

наркотическое

чувство

вызывает при

высоких

давлениях

−

Шланговый

противогаз

ПШ-1, ПШ-2,

кислородный

изолирующий

противогаз

КИП-7.

Азот

Бесцветный,

не имеющий

запаха газ

удельный вес

1,28 г/л,

плотность

относительно

воздуха 0,97,

растворимост

ь в воде 2 мг/

100 г воды

при 200С,

молекулярны

й вес -44,01

физиологически

инертен,

оказывает

удушающее

действие из-за

недостатка

кислорода

−

Шланговый

или

кислородный

изолирующий

противогаз

Аммиак

Бесцветный

газ с резким

специфически

м запахом

удельный вес

0,77 г/л,

плотность

относительно

воздуха 0,596

,tкип= -330С,

растворимост

ь в воде 702

объема/объем

воды при

200С,

молекулярны

й вес -17,03

при небольших

концентрациях

раздражает

верхние

дыхательные

пути и глаза,

вызывает

удушье и

слезотечение, в

высоких

концентрациях

возбуждает

ЦНС, вызывая

судороги, при

острых

отравлениях

может

наступить

смерть от отека

легких и

сердечной

недостаточност

и, при

попадании в

глаза возможна

потеря зрения

класс 4

Фильтр.пром.

противогаз

марки

«КД»(серая

коробка), при

наличии других

газов-марки

«М» (красная

коробка),

защитные

перчатки, очки,

спецодежда

Табл.13. Свойства обращающихся в производстве веществ.

Пожаровзрывоопасные свойства веществ

Аммиак - горючий газ; температура самовоспламенения 650

С;

область воспламенения в смеси с воздухом 15-28% об., 110-200 г/м

; в смеси

с кислородом 15-79%; минимальная энергия зажигания 680 мДж;

максимальное давление взрыва 6 кГ/см

. Максимальная взрывоопасная

концентрация 14,3%.

Азот – негорюч.

Водород – горючий газ; температура самовоспламенения 510

С;

область воспламенения 4,0 – 75%об., 3,3 – 62 г/м

; минимальная энергия

зажигания 0,017 мдж; максимальное давление взрыва6,7кГ /см

; скорость

возрастания давления взрыва 900 кГ /см

*сек. Минимальное взрывоопасное

содержание кислорода при разбавлении водородовоздушных смесей

углекислым газом 7,9% об., при разбавлении азотом 5,0% об. Для

предупреждении взрыва при аварийном истечении водорода и тушения

факела в закрытых объемах необходима минимальная огнегасительная

концентрация углекислоты 62% об., азота 76% об. [27]

Веществ

Группа производственных

процессов

Ширина санитарной защитной

зоны, м

Аммиак IIд 500

Водород Ia 50

Азот Ia 50

Табл.14 Санитарная классификация (по СН 245-63).

5.2.3 Режим личной безопасности.