6.10. Охрана окружающей среды в производстве аммиака

Крупнотоннажное производство аммиака характеризуют следующие выбросы в окружащую среду: 1)газовые, содержащие в своем составе аммиак, оксиды азота и углерода и другие примеси: 2) сточные воды, состоящие из конденсата, продуктов промывки реакторов и систем охлаждения; 3) низкопотенциальную теплоту. Отходящие газы крупных агрегатов производства аммиака образуются в результате сжигания природного газа в огневом подогревателе сероочистки и в трубчатой печи паровой конверсии. Эти газы содержат в своем составе оксиды азота, содержание которых в значительной степени зависит от соотношения воздуха и природного газа, а также от объема добавляемых к природному газу танковых и продувочных газов, содержащих аммиак, в определенных условиях превращающийся в оксиды азота. Объем дымовых газов составляет около 375 тыс.м³/ч, в них содержится 0,01-0,05%

2 оксидов азота. Допустимая концентрация

оксидов азота в выбрасываемых газах на

3 4 сегодня составляет 0,05%.

1 200⁰С Для очистки отходящих газов аммиач-

ного производства используют метод

NH₃ каталитического восстановления при

умеренных температурах. В качестве

дымовые газы 5 восстановителя применяется аммиак, с

Рис.6.7. Схема очистки дымовых газов помощью которого происходит восстанов

азота: ление оксидов азота до элементного азота

1-дымовая труба; 2-перегородка; по следующим реакциям:

3-смеситель аммиака с дымовыми газами; 6NO+4NH₃5N₂+6H₂O

4-каталитический реактор; 6NO₂+8NH₃7N₂+12H₂O

5-блок дозирования аммиака

Восстановление проводят при избыточном содержании аммиака по сравнению со стехиометрическим для обеспечения высоких степеней превращения оксидов. Для процесса очистки используют алюмованадиевый и алюмомарганцевованадиевый катализатолры, срок службы которых около 5 лет. Необходимо достаточно точно регулировать температуру процесса (180-320⁰С), так как при низких температурах возможно образование и отложение нитрит-нитрата аммония, при высоких температурах будет происходить окисление аммиака до оксидов азота.

Схема очистки отходящих газов производства аммиака представлена на рис 6.9. Газы для очистки отбирают из определенной зоны дымовой трубы 1 при температуре около 200⁰С, для чего в ней установлена сплошная перегородка 2, и направляют в сместитель аммиака с дымовыми газами 3. Аммиак дозируется в газы из блока подготовки 5, состоящего из испарителя аммиака и аппарата для его очистки от масла и катализаторной пыли. Основным аппаратом в схеме является каталитический реактор, который должен обладать высокой пропускной способностью и низким гидравлическим сопротивлением. Наибольшее применение нашли радиальные реакторы.

Расход аммиака на очистку 1000м³ газа при содержании оксидов азота 0,1% составляет 0,85-0,9 кг. Степень восстановления оксидов азота достигает 98%.

Сточные воды образуются в качестве 0,65 м³/т аммиака и содержат, мг/л: бикарбоната натрия – 1000; щелочи – 200; фосфорного ангидрида – 2000; диоксида кремния – 4500. После нейтрализации указанные воды поступают в канализацию химически загрязненных сточных вод.

В результате воздушного охлаждения и замены поршневых компрессоров турбокомпрессорами значительно уменьшилось потребление воды на 1 т NH₃, что привело к существенному снижению количества сточных вод (~ в 50 раз).

Низкопотенциальную теплоту удается утилизировать повышением ее потенциала; это достигается вводом некоторого количества высокопотенциальной теплоты. Но этот путь получения механической энергии связан с увеличением загрязненности воздушного бассейна дымовыми газами.

Одним из способов уменьшения выбросов и повышения эффективности производства аммиака является применение энерготехнологической схемы с парогазовым циклом, в котором в качестве рабочей теплоты используется не только теплота водяного пара, но и продуктов сгорания топлива.