Оформить заказ

Теплоутилизационный теплообменник в составе установки производства аммиака - Диплом по ПАХТ

Вид работыТемаКол-во
стр.
Объем
чертежей
Цена
Диплом Теплоутилизационный теплообменник в составе установки производства аммиака 102  15000

Введение8
1 Обзор и анализ состояния вопроса10
1.1 Обзор существующих методов производства10
1.2 Аппаратурное оформление процесса15
2 Технологический раздел20
2.1 Описание технологической схемы и проектируемого оборудования 20
2.2 Технологический расчет 24
3 Расчетно-конструкторский раздел41
3.1 Разработка и описание конструкции проектируемого оборудования 41
3.2 Расчет элементов оборудования на прочность 43
4 Специальный раздел54
4.1 Разработка технологического процесса изготовления базовой детали 55
4.2 Разработка маршрутной, технологической и операционной карт 66
4.3 Разработка технологической схемы сборки 67
4.4 Технические условия на эксплуатацию и ремонт 68
5 Автоматизация оборудования71
5.1 Выбор и обоснование параметров контроля и управления 71
5.2 Описание выбранной системы сбора сигналов и управления 72
5.3 Выбор и обоснование технических средств и систем автоматизации 75
6 Безопасность и экологичность проекта82
6.1 Анализ опасных и вредных факторов производства 83
6.2 Мероприятия по предотвращению воздействия опасных и вредных факторов 87
6.3 Защита персонала и территории в чрезвычайных ситуациях 89
7 Организационно-экономический раздел91
7.1 Обоснование производственной мощности 91
7.2 Организация труда и расчета заработной платы 92
7.3 Себестоимость продукции 93
7.4 Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений 95
7.5 Прибыль 96
7.6 Расчет эффективности использования основных средств 97
7.7 Сводные показатели эффективности проектного решения 98
7.8 Точка безубыточности 99
7.9 Заключение об экономической эффективности 100
Заключение101
Список использованных источников102

Газообразный азот представляет собой одно из самых устойчивых химических веществ. Энергия связи в молекуле азота составляет 945 кДж/моль; он обладает одной из самых высоких энтропии в расчете на атом, в результате чего элементный азот нереакционноспособен. В атмосфере азот находится в свободном состоянии в огромных количествах. Подсчитано, что над 1 га поверхности Земли имеется около 80 тыс. т азота. Элементный азот в клубеньках некоторых растений вступает в реакции с образованием аминокислот и белков. Эти реакции катализируют ферменты, а необходимую энергию обеспечивает фотосинтез.

Некоторое количество азота переходит в биологически усваиваемую форму в результате грозовых разрядов по реакции [1]

N2 + O2 = 2NO.

Большинство организмов легче усваивают соединения азота со степенью окисления -3. Это -аминокислоты RCHNH2COOH и их полимеры – белки, которые играют важнейшую роль в биохимии. Однако скорость перевода в состояние окисления -3 в естественных процессах слишком мала для поддержания требуемого количества связанного азота при современных темпах его потребления.

В среднем половина необходимого для жизни азота возвращается через атмосферу за 108 лет; для кислорода этот период составляет 3000 лет, для углерода – 100 лет. Эти цифры убедительно показывают необходимость синтеза азотсодержащих соединений для использования их живыми организмами.

Потребителями азотных соединений издавна являлись фармация, военное дело, промышленность, а с начала XIX в. и сельское хозяйство.

Решением проблемы связанного азота явилась реакция синтеза аммиака, промышленное осуществление которой позволило создать мощную сырьевую базу для получения самых разнообразных азотсодержащих соединений.

Сырьем для получения продуктов в азотной промышленности являются атмосферный воздух и различные виды топлива. Одной из составных частей воздуха является азот, который используется в процессах получения аммиака, цианамида кальция и других продуктов азотной технологии. В некоторых схемах синтеза аммиака не требуется выделять азот из воздуха в чистом виде; воздух дозируют в газовую смесь для достижения стехиометрического соотношения N2:Н2 = = 1:3. В других схемах используют и чистый жидкий азот для тонкой очистки синтез-газа от вредных примесей, и газообразный, вводя его в строго корректируемом соотношении в конвертированный газ. В последнем случае воздух подвергают разделению методом глубокого охлаждения.

Аммиак – ключевой продукт различных азотсодержащих веществ, применяемых в промышленности и сельском хозяйстве. Д. Н. Прянишников назвал аммиак «альфой и омегой» в обмене азотистых веществ у растений [1].

Состав аммиака был установлен К. Бертолле в 1784 г. Аммиак NH3 – основание, умеренно сильный восстановительный агент и эффективный комплексообразователь по отношению к катионам, обладающим вакантными связывающими орбиталями.

Синтез аммиака идет при температуре около 500 °С. Для дальнейших про-цессов выполняется охлаждение продуктов реакции, частично в утилизационном теплообменнике за счет нагревания воды. Использование тепла реакционного газа позволят снизить расходы на образование греющего пара для вспомогательных процессов и снизить расходы на его охлаждение.

Расчет теплообменника для утилизации тепла продуктов реакции синтеза аммиака (NH3 + азотоводородная смесь) является целью данного дипломного проекта.

В данном дипломном проекте были рассмотрены различные методы и схемы производства аммиака, выбран наиболее оптимальный для данных условий и объема производства метод производства, а также оптимальная схема производства.

Приведен обзор различных конструкций утилизационных аппаратов и определена наиболее рациональная конструкция, применяемая в выбранной схеме производства аммиака.

В результате технологического расчета была определена требуемая поверхность теплообмена утилизатора, рассчитана полезная тепловая нагрузка и расход хладагента (воды). По результатам расчета поверхности теплообмена определены остальные размеры аппарата, необходимые для его изготовления. Выполнен расчет вспомогательного оборудования – аппарат для очистки воды перед подачей в утилизатор и насоса для сжатия воды после очистки до требуемого давления.

В результате прочностного расчета были определены толщины стенок ци-линдрической обечайки, эллиптического днища, определены основные конструктивные размеры фланцевого соединения.

В специальном разделе выбрана технология изготовления отдельных элементов аппарата, составлены технологическая, маршрутная и операционная карты.

В разделе «Безопасность и экологичность проекта» разработан ряд мер для безаварийной работы установки производства аммиака, охраны окружающей среды, гражданской обороны, а также был произведен расчет молниеотвода и заземлителя.

Результатом выполнения «Организационно-экономического раздела» яви-лось экономическое обоснование принятых решений при проектировании. Срок окупаемости капитальных вложений 0,97 года.

Спроектированный аппарат удовлетворяет техническому заданию и может быть использован в производстве аммиака для утилизации тепла синтез-газа после колонны синтеза аммиака за счет нагревания воды.

Наименование чертежа Формат
010 Технологическая схема, автоматизация, общий вид, сборки, деталировка.
8xA1