Установка охлаждения и отмывки нитрозных газов с разработкой основного оборудования

Чернов, Александр Владимирович Научно-образовательный центр Н.М.Кижнера (НОЦ Н.М.Кижнера)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является установка охлаждения и отмывки нитрозных газов с разработкой основного оборудования.
Цель работы заключается в проектировании и модернизации основного оборудования по отмывке и охлаждению нитрозных газов.

Введение …………………………………………………………………………………………………….. 15

1.Литературный обзор ……………………………………………………………………………….. 17

2. Исследовательская работа …………………………………………………………………….. 25

3 Описание технологического процесса и схемы ……………………………………… 31
3.1. Краткое описание всей технологической схемы производства:………31
3.2. Охлаждение, промывка, сжатие нитрозных газов …………………………31
3.3. Сущность процесса абсорбции ………………………………………………………34
3.4. Конструкции абсорберов ……………………………………………………………….34

4. Расчет абсорбционной колонны…………………………………………………………….. 41
4.1 Технологический расчет абсорбционной колонны ………………………………………41
4.1.1. Исходные данные к расчету: ………………………………………………………41
4.1.2. Расчет плотности сырья:…………………………………………………………..42
4.1.3. Расчет расхода поглотителя: …………………………………………………….44
4.1.4. Материальный баланс колонны: ………………………………………………….45
4.1.5. Тепловой баланс абсорбера: ………………………………………………………..46
4.1.6. Определение скорости газа и деаметра абсорбера: …………………….47
4.1.7. Определение числа тарелок и высоты аппарата: ………………………..49
4.1.8. Расчет диаметров основных штуцеров колонны: ………………………..53
4.2 Расчетно-конструкторский раздел ……………………………………………………………… 53
4.2.1. Описание конструкции аппарата: ………………………………………………55
4.2.2. Выбор материала:………………………………………………………………………56
4.2.3. Расчет обечайки: ……………………………………………………………………….58
4.2.4. Расчет днища: ……………………………………………………………………………60
4.2.5. Укрепление отверстий в обечайке и днищах: ………………………………61
4.2.6. Расчет фланцевого соединения: ………………………………………………….66
4.2.7. Механический расчет тарелки: …………………………………………………..77
4.2.8. Расчет аппарата на действие ветровой нагрузки: ……………………..80
4.2.8.1. Определение расчетных усилий от ветровых нагрузок: …………80
4.2.8.2. Расчет опорной обечайки: ……………………………………………………90
4.2.8.3. Расчет опоры: ……………………………………………………………………..93
4.2.9. Расчет тепловой изоляции: …………………………………………………………94
5. Расчет теплообменного аппарата ……………………………………………………………… 97
5.1 Технологический расчет теплообменного аппарата ……………………………………. 97
5.1.1. Ориентировочный расчет и подбор теплообменника: ……………….100
5.1.2. Уточненный расчет теплообменника: ………………………………………101
5.2 Конструктивный расчет теплообменника. ………………………………………………… 107
5.2.1. Определение Высоты аппарата: ……………………………………………….107
5.2.2. Определение температурных напряжений в трубах и корпусе: …108
5.2.3. Расчет и подбор патрубков: ……………………………………………………..109
5.3 Механический расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата …………. 111
5.3.1. Расчетные параметры:…………………………………………………………….112
5.3.1.1. Расчетное напряжение: …………………………………………………………112
5.3.1.2.Прибавки к расчетным толщинам конструктивных элементов:113
5.3.1.3. Расчет давлений: ……………………………………………………………………114
5.3.2. Расчет толщины стенки цилиндрической обечайки: ………………….114
5.3.3. Расчет толщины стенки распределительной камеры: ………………116
5.3.4. Расчёт толщины стенки эллиптической крышки:……………………..117
5.3.5. Расчет фланцевого соединения для фланцев кожуха аппарата: …118
5.3.6. Расчет штуцеров: …………………………………………………………………….134
5.3.7. Расчет диаметра отверстия, не требующего укрепления: ………..139
5.3.8. Расчет трубной решетки: ………………………………………………………..140
5.3.9. Расчет массы аппарата: ………………………………………………………….154
5.3.10. Расчет седловых опор: ……………………………………………………………156
6 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 160
6.1 Производственная безопасность……………………………………………………………….. 160
6.1.1. Анализ вредных выявленных факторов при эксплуатации
оборудования: ……………………………………………………………………………………160
6.1.2. Анализ опасных выявленных факторов при эксплуатации
оборудования: ……………………………………………………………………………………162
6.2 Экологическая безопасность…………………………………………………………………….. 170
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………………. 173
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………… 175
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 178
7.1 Потенциальные потребители результатов исследование …………………………… 178
7.2 Диаграмма Исикавы …………………………………………………………………………………. 178
7.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации……………………………………… 180
7.4 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования182
7.5 Инициация проекта ………………………………………………………………………………….. 183
7.6 Организационная структура проекта ………………………………………………………… 185
7.7 Ограничения и допущения проекта…………………………………………………………… 185
7.8 Контрольные события проекта …………………………………………………………………. 186
7.9 План проекта……………………………………………………………………………………………. 186
7.10 Бюджет научного исследования ……………………………………………………………… 189
7.11 Организационная структура проекта ………………………………………………………. 194
7.12 Матрица ответственности ………………………………………………………………………. 194
7.13 План управления коммуникациями проекта …………………………………………… 195
7.14 Реестр рисков проекта ……………………………………………………………………………. 195
7.15 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………………… 196
Заключение ………………………………………………………………………………………………….. 198

Список используемой литературы: …………………………………………………………….. 199
Приложение А. Раздел ВКР, выполненный на иностранном языке. ………………… 202

Азотная кислота, относящаяся к одним из самых важных многотоннаж- ных продуктов химической промышленности, занимает второе место по объему производства после серной кислоты. Ее применение достаточно обширно в производстве многих продуктов, которые используются в промышленности и в сельском хозяйстве. Около 40% азотной кислоты уходит на получение азотных минеральных удобрений; ее используют для производства взрывчатых веществ, синтетических красителей, пластических масс, лекарственных синтетических веществ, нитролаков и других важнейших продуктов.
Для получения продуктов в азотной промышленности используется ат- мосферный воздух и другие виды водородосодержащего сырья такие как уголь, сланцы и газ. Около 78 процентов воздуха составляет азот, используемый в процессах получения аммиака, цианамида кальция и других продуктов азотной промышленности [1].
Так как количество азота , которое мы можем получить из атмосферы, огромны, то сырьевая база азотной промышленности главным образом опреде- ляется другим видом сырья – углеводородами, которое применяется для полу- чения водорода или газа, содержащего водород. До 1950ых годов на заводах нашей страны использовались в качестве сырья главным образом твердые топ- лива.
С середины XXого века процент твердого топлива как для получения водорода резко начал снижаться. В настоящее же время сырьем для производ- ства аммиака в основном является природный газ. В 1980ые годы XXого века более 90% всего аммиака, выпускаемого в нашей стране, получали на произ- водствах, которые использовали в качестве сырья природный газ [1].
При производстве азотной кислоты сначала получают нитрозные газы (NO, NO2), которые затем вступают в реакцию с водой с образованием 60% азотной кислоты. Реакция оксида азота с водой идет в абсорбере.
Магистерская диссертация посвящена проектированию абсорбционной колонны и кожухотрубного теплообменника, работающим в составе установки производства азотной кислоты.

В результате данной дипломной работы были достигнуты следующие цели:
1.Изучен промышленный процесс отмывки и охлаждения нитрозных газов,
изучение схемы и оборудования ОАО “АЗОТ” по производству азотной кислоты.
2. Проведена исследовательская работа по модернизации абсорбционной ко-
лонны.
3. В разделе «Социальная ответственность» были рассмотрены вредные и
опасные производственные факторы, а так же средства коллективной и индивиду-
альной защиты;
4. В разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсос-
бережение» была спроектирована и создана конкурентноспособная разработка.

1.Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен Н. Г., Общая химическая тех-
нология, изд. 2-е, перераб. и доп., М.: «Высшая школа», 1990. – 522 с.
2. Постоянный технологический регламент № 3 производства неконцентри-
рованной азотной кислоты. – Россошь: ОАО « Минудобрения», 1999. – 335 с.
3. Кинетика абсорбционных процессов; под ред. В.И. Атрощенко. – Харьков:
Вища школа, 1976.
4. Производство азотной кислоты в агрегатах большой мощности; под ред.
В.М. Олевского. – М.: Химия, 1985.
5. Пешкова Л.В., Проскурнин А.Л., Степовая Н.А. Температурный режим
процесса кислотообразования в производстве азотной кислоты // Молодежная наука
в развитии регионов: материалы Всерос. конф. студентов и молодых ученых с меж-
дународным участием, Березники, 27 апреля 2011 г. – Пермь: Березниковский фили-
ал Перм. гос. техн. ун-та, 2011. – С. 254–255.
6. Пешкова Л.В., Степовая Н.А., Шаломов О.Ю. Математическое моделиро-
вание режима орошения абсорбционной колонны в производстве неконцентриро-
ванной азотной кислоты // Информационные системы и модели в научных исследо-
ваниях, промышленности, образовании и экологии: статья. Всерос. конф. – Тула:
Инновационные технологии, 2010. – С. 63–67.
7.Скобло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехи-
мии.  М.: ООО «Недра-Бизнес-центр», 2000.  677 с.
8.Павлов К.Ф., Романков А.А., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу
«Процессы и аппараты химической технологии».  Л.: Химия, 1981.  552 с.
9. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по про-
ектированию. / Под ред. Ю.И. Дытнерского.  М.: Химия, 1983.  272 с.
10. Тимонин А.С. основы конструирования и расчета химико-технологичес-
кого и природоохранного оборудования. Справочник. – Калуга: Изд. Н. Бочкаревой,
2002. Т.1, 852 с., т.2, 1028 с., т.3, 968 с.
11. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета
химической аппаратуры. М.: Машиностроение, 1970. – 752 с.
12. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств.
Примеры и задачи / под ред. М.Ф. Михалева. Л.: Машиностроение, 1984. – 301 с.
13. ГОСТ 52857.3 – 2007 «Укрепление отверстий в обечайках и днищах при
внутреннем и внешних давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внеш-
них статических нагрузках на штуцер»;
14. ГОСТ 52857.2 – 2007 « Расчет цилиндрических и конических обечаек,
выпуклых и плоских днищ и крышек»;
15. ГОСТ 52857.4 – 2007 «Расчет на прочность и герметичность фланцевых
соединений»;
16. Миниович М. А. Технический справочник по азотной кислоте: М.:Справ.
изд.: ГИАП. 1961. http://intek.info/zhidkosti-svojstva-primenenie/20-azotnaya-kislota-
fizicheskie-svojstva/10-plotnost-vodnykh-rastvorov-azotnoj-kisloty
17.Теплоемкостьазотнойкислоты,номограмма:
http://chem21.info/page/157169055205173006187177017118190167240075026251/
18. Ю.А. Булыгин С.С. Баранов Теплообменное оборудование для нефтега-
зовой промышленности. Учебное издание, 2015-100стр.
19. ГОСТ Р 52857.1-2007 “Общие требования”
20. ГОСТР52857.2-2007 “НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ”
21. ОСТ26 291 “СОСУДЫ И АППАРАТЫ СТАЛЬНЫЕ СВАРНЫЕ, ОБЩИЕ
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ”.
22. ГОСТ Р 52857.7-2007 Сосуды и аппараты НОРМЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕ-
ТА НА ПРОЧНОСТЬ. Теплообменные аппараты
23. ГОСТ Р 52857.4-2004 ” Расчет фланцевых соединений”.
24. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых,
общественных зданий и на территории жилой застройки»;
25. Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей
среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»;
26. ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия
электротехнические. Общие требования безопасности.
27. ГОСТ 12.2.003–91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требо-
вания безопасности.
28. Теплообменники кожухотрубчатые. Руководство по эксплуатации. ОАО
«ВНИИНЕФТЕМАШ» -Москва, 2013
29. РД 34.03.201-97 Правила техники безопасности при эксплуатации тепло-
механического оборудования электростанций и тепловых сетей.
30. Федеральный закон от 21.12.1994 N 69-ФЗ (ред. от 29.07.2017) «О
пожарной безопасности». http://legalacts.ru/doc/FZ-o-pozharnoj-bezopasnosti/
1.1. Feedstock for the production of nitric acid
The raw material for the production of nitric acid is ammonia, air and water. Syn-
thetic ammonia is more or less contaminated with impurities. Such impurities are catalyst
dust, lubricating oil (when compressed by a piston compressor). For the production of pure
gaseous ammonia, evaporative stations and distillation units of liquid ammonium are used.
Atmospheric air, used in the production of nitric acid, is taken in the territory of the
plant or near it. This air is contaminated with gaseous impurities and dust. Therefore, it is
thoroughly cleaned to avoid poisoning of the ammonia oxidation catalyst. Air purification
is carried out, as a rule, in a scrubber, and then in a two-stage filter.
The water used for technological needs is subjected to special preparation: sludge
from mechanical impurities, filtration and chemical purification from salts dissolved in it.
To produce reactive nitric acid, pure steam condensate is required.
1.1.2 Methods for the production of nitric acid
The first plant for the production of HNO3 from ammonia by-product coke was
built in Russia in 1916. In 1928 the production of nitric acid from synthetic ammonia was
mastered [1].
A distinction is made between the production of weak (dilute) nitric acid and the
production of concentrated nitric acid.
The process of production of dilute nitric acid is composed of three stages:
1) conversion of ammonia to obtain nitric oxide
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O; (1.1)
2) oxidation of nitric oxide to nitrogen dioxide
2NO + O2 → 2NO2; (1.2)
3) absorption of nitrogen oxides with water
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3. (1.3)
The total reaction of formation of nitric acid is expressed
NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O.
Production of nitric acid according to the scheme AK-72. The basis of the AK-72
scheme developed in the USSR is a closed energy technology cycle with a two-stage con-
version of ammonia and cooling of nitrous gases at a pressure of 0.42-0.47 MPa and ab-
sorption of nitrogen oxides at a pressure of 1.1-1.26 MPa; products are issued in the form
of 60% HNO3. The first aggregate AK-72 with the capacity of 380 thousand tons / year
was launched in 1976 [1].
The process flow diagram is shown in Figure 1.1.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету