Устройство основного оборудования

Колонна синтеза-вертик.цилиндр.аппарат,c ситчатыми тарелками. Внутр.диаметр 2500мм,высота 27000мм, обьем 126м³. Корпус изготовлен из углеродистой стали, изнутри футерован высоколегированной сталью

Стриппер-вертикальный кожухотрубный теплообменник. В верхней части имеется распределительное устройство для обеспечения пленочного режима плава карбамида из колонны синтеза. В нижней части имеется камера для ввода CО₂ и сбора реакционной жидкости . Внутр.диаметр 2020мм,высота 12000мм,поверхность теплообмена 981 м². в межтрубное пространство подается пар(2МПа,214⁰С). Корпус изготовлен из углеродистой стали, изнутри футерован высоколегированной сталью

Все аппараты узла синтеза являются аппаратами высокого давления и имеют систему отверстий для контроля за футеровкой.

Ректификационная колонна-состоит из нижней части (подогревателя),средней (сепаратора) и верхней(массообменная часть).массообменная часть заполнена насадкой из метал.колец Паля. Cепаратор-полая вертик.часть,отделенная от верхней глухой тарелкой. В межтрубную часть подогревателя подается пар (0,4МПа,143⁰С)

6.8.

Виды соединений азота и их роль в народном хозяйстве. Методы фиксации атмосферного азота. История развития и современное состояние азотной промышленности.

Азот входит в состав различных хим соединений: нитратов, нитритов, нитридов, аминов, нитросоединений, аминокислот. Он является составной частью белков, нуклеиновых кислот, ферментов и др. источником азота являются минеральные соли. Запасы природных соединений азота очень ограничены. Исчерпаемость природной селитры, содержащей природный азот, вызвало поиски учеными путей связывания атмосферного азота в NO, NH₃. Кроме природных селитр соединения азота в небольших количествах входят в состав углей, нефти, торфа, содержится в виде нитратов и аммонийных солей в речной и дождевой воде. В результате круговорота азота в природе происходит синтез из элементарного азота его соединений, которые потребляются растениями и животными и последующее частичное разложение соединений азота до N₂. Для повышения продуктивности с/х производства и разрешения проблемы питания населения земного шара огромное значение имеет использование азотных минеральных удобрений. Существует 2 метода фиксации атмосферного азота: биологический и технический. Биологический связан с жизнедеятельностью организмов в почве – бактерий, которые поглощают азот воздуха и перерабатывают его в форму, доступную для усвоения растениями. Среди технических методов фиксации известны: электродуговой (N₂+O₂=2NO-Q, Т=3000 ⁰С, 2NO+О₂=2NO₂+Q, 2NO₂+H₂О=2HNO₃+ NO), цианамидный (CaO+3C=CaC₂ +CO₂-Q, CaC₂+N₂=CaCN₂+C, CaCN₂+H₂O=CaCO₃+2NH₃), аммиачный (N₂+3H₂=2NH₃+Q). Технический метод фиксации позволяет получать минеральные удобрения с высоким содержанием азота, применение которых повышает урожайность. Главными продуктами азотной промышленности являются аммиак, азотная кислота и получаемые на их основе соли и удобрения.

Азот в 1772 г открыл Резерфорд и назвал его «испорченный воздух». В 1865 г Воронин доказал, что азот обогащает почву за счет бактерий. В 1902 г у Ниагарского водопада был сооружен завод по фиксации азота с помощью электрической дуги, возникающей при пропускании между электродами тока напряжением 8 кВ и силой 0,75 А. Дуговой способ связывания атмосферного азота развивался вплоть до 1929 г, затем он был вытеснен цианомидным методом, открытым в 1878 г Мейером. С 1906 г этот метод через цианомид кальция стал быстро распространяться во многих странах, т.к. экономичнее дугового. С конца 19 века начинается поиски путей синтеза аммиака из азота и водорода. Огромное значение в этом направлении принадлежит Менделееву. Габер и Нернст в 1907 г установили точные значения констант равновесия в реакции синтеза аммиака. Габер и Бош разработали замкнутую схему синтеза аммиака. Первая промышленная установка синтеза аммиака по методу Габера и Боша была введена в эксплуатацию в 1913 г. В 1909 г Линде, Франк разработали криогенный метод получения азотоводородной смеси для синтеза аммиака из водяного и коксового газов. В азотной промышленности нашли применения также электрохимические методы получения водорода путем разложения воды. Начиная с 50 гг 20 века основным сырьем для производства аммиака стали углеводородные газы (природный, коксовый). В 1902 г Оствальд предложил промышленный метод получения азотной кислоты контактным окислением аммиака. Большая роль в технологии получения азотной кислоты принадлежит Андрееву. Современная азотная промышленность характеризуется использованием теплоты ряда процессов (синтез аммиака, окисление его в оксиды азота) для получения пара энергетических параметров, применением низких температур (для разделения газов), сложных высокоактивных катализаторов, высоких температур и давлений. На предприятиях используются мощные и совершенные контактные аппараты, абсорберы, ректификационные колоны, компрессоры и др, широко внедряется автоматизация производственных процессов, разрабатываются мероприятия по увеличению мощности производственных агрегатов.

6.9.

Теоретические основы криогенной техники. Холодильные циклы. Технологические схемы и оборудование воздухоразделительных установок.

Для каждого газа существует определённая температура кипения, ниже которой он не может быть приращен в жидкость ни при каком давлении – критическая температура. В основу получения низких температур было получено явление Джоуля-Томпсона , которые обнаружили, что при расширении сжатого газа температура реальных газов понижается. Это явление легло в основу создания холодильных циклов, в которых можно получать низкие температуры. Цикл разработал Линде в 1925 году – цикл высокого давления, при расширении температура понижается вплоть до температуры конденсации. В это же время Линде сделал колонну двукратной ректификации. Этим методом можно получать азот с содержание 99.998%.

Pv=nRT

(p+a/V)(V-b)=RT

где а/V- сила взаимного притяжения .

b- несжимаемый объём газа

Расширение сжатого воздуха в компрессорах осуществляет 3 вида работы:

1. внутренняя энергия изменяется за счёт притяжения между молекулами

2. работа, совершаемая за счёт перемещения объёма газа на том давлении, в котором происходило расширение

3. полезная работа, которая отдаётся на сторону и может быть использована в газовом компрессоре и турбине.

3-ий вид работы осуществляется за счёт изменения внутренней энергии газа. При расширении газа температура будет понижаться в значительно меньшей степени, чем при дросселировании. Процесс сжатого газа осуществляется при дросселировании при постоянной энтропии.

Для сжижения газа применяется в промышленности различные холодильные циклы. Циклы с простым дросселированием сжатого воздуха детандеры.

Холодильным циклом называется процесс, последовательного сжатия и расширения воздуха, которое сопровождается их нагреванием и охлаждением.

Холодильные циклы высокого давления:

Холодильные циклы высокого давления с дросселированием разработал Линде.