Производство слабой азотной кислоты

 

Схема включает вспомогательные  узлы:

7. Подготовка воды для питания котлов-утилизаторов и выдача пара.
8. Подготовка глубокообессоленной воды для орошения абсорбционных колонн и обеспечение производства воздухом для КИПиА.

 

В производство входит склад  азотной кислоты (корп. 744).

2.1. Очистка и компримирование воздуха.

 

Атмосферный воздух для производства азотной кислоты засасывается осевым компрессором агрегата ГТТ-3М в камеру очистки воздуха, имеющую три параллельные секции, где осуществляется двухступенчатая  (грубая и тонкая) очистка.

Первая ступень - грубая очистка  осуществляется при прохождении воздуха через кассеты с лавсановым волокном.

Вторая ступень - тонкая очистка  производится при прохождении воздуха  через кассеты с тканью Петрянова.

Очищенный воздух с массовой концентрацией пыли не более  0,007 мг/м³, поступает на всас осевого компрессора поз. Iа агрегата ГТТ-3М, которым сжимается до давления 0,24-0,3 МПа (2,4-3,0 кгс/см²), нагреваясь при этом до температуры не более 175^оС.

После осевого компрессора  поз.Iа воздух охлаждается в воздухоохладителе поз.Iд оборотной водой до температуры не более 70 ⁰С. Охлажденный воздух после воздухоохладителя направляется на всас нагнетателя поз. Iг, где дожимается до давления не более 0,8 МПа (8 кгс/см²), нагреваясь при этом до температуры не более 180^оС.

Осевой компрессор поз. Iа  и нагнетатель поз. Iг приводятся в движение газовой турбиной поз. Iа, рабочим телом которой являются очищенные хвостовые газы, смешанные с воздухом и топочные газы, получаемые при горении природного газа в токе воздуха в универсальной камере сгорания турбины.

Осевой компрессор и газовая  турбина, вместе составляющие турбокомпрессор поз. Iа, конструктивно объединены в одном корпусе и  имеют общий ротор, выполненный из одной поковки.

После нагнетателя сжатый воздух разделяется на два потока: технологический и для собственных нужд агрегата ГТТ-3М.

 

Воздух технологический  разделяется на  три потока:

1 – в подогреватель  воздуха поз. 1,

2 – в продувочную колонну  поз. 12,

3 – в линию нитрозных  газов после подогревателя хвостовых  газов поз. 6.

Воздух для собственных  нужд агрегата ГТТ-3М используется в универсальной камере сгорания турбины для сжигания природного газа, в газовой турбине – для охлаждения проточной части корпуса и уплотнения турбины (думмис).

Газовый технологический  турбокомпрессор ГТТ-3М  поз. 1 снабжен  жидкостным регулятором скольжения ЖРС поз. IIб, плавно  регулирующим частоту вращения разгонного двигателя  ФАЗ-800 поз. IIа во время пуска     агрегата ГТТ-3М поз. I с помощью  экранов расположенных в электролитных  бачках, заполненных электролитом –  раствор жёлтой кровяной соли (калий железистосинеродистый) концентрацией 3-4 мг/дм³ .

Находясь в крайнем  нижнем положении, экраны вносят максимальное дополнительное сопротивление в  цепи ротора. Такое положение является исходным для пуска разгонного двигателя  ФАЗ-800 поз. IIа. После пуска и выхода газовой турбины поз. Iа на оптимальные обороты – не более 5100 мин^-1, экраны ЖРС поз. IIб принимают верхнее крайнее положение. Дополнительное сопротивление отсутствует, разгонный двигатель ФАЗ-800 поз. IIа имеет номинальную частоту вращения , ЖРС отключен. Подъем и опускание экранов осуществляется маслом, поступающим из системы регулирования агрегата ГТТ-3М поз I.

Независимо  от нагрузки турбокомпрессор поз. Iа работает с неизменной производительностью  при постоянной температуре наружного  воздуха.   Неиспользуемый в технологическом  процессе воздух сбрасывается в линию  очищенных хвостовых газов перед  универсальной камерой сгорания турбины поз. Iв.

Производительность агрегата ГТТ-3М зависит от барометрического давления и температуры воздуха  на всасе, изменяясь в ту или другую        сторону от проектной с изменением данных условий (проектные условия: давление 0,097 МПа (0,97 кгс/см²), температура 20^оС.

Природный газ в универсальную  камеру сгорания турбины поз. Iв         поступает из общецехового коллектора по трем трубопроводам: в основную, дежурную и запальную горелки. Запальная  горелка работает в течение 30       секунд только в начальный период пуска агрегата  ГТТ-3М. Для горения        природного газа в универсальную  камеру сгорания турбины подается воздух от нагнетателя поз. Iг.

Топочные газы в смеси  с воздухом после универсальной камеры  сгорания турбины поз.Iв с температурой не более 700^оС поступают в газовую турбину поз. Iа.

Для охлаждения материальных потоков газотурбинного агрегата ГТТ-3М поз I используется вода оборотного цикла № 9 с начальной температурой не более 28^оС и давлением не более 0,3 МПа (3 кгс/см²).

Оборотная вода направляется:

• в воздухоохладитель поз. IIв разгонного двигателя ФАЗ-800 поз. IIа,
• в теплообменник ЖРС поз. IIб,
• в воздухоохладитель поз. Iд турбокомпрессора поз. I,
• в маслоохладитель поз. Iе.

Отработанная оборотная  вода возвращается в оборотный цикл.

 

Маслосистема  газотурбинного агрегата ГТТ-3М

В маслобак газотурбинного агрегата ГТТ-3М масло подается из бака чистого масла поз. 14 периодически насосом поз. 15.

Маслосистема газотурбинного агрегата ГТТ-3М обеспечивает подачу на агрегат масла двух параметров. Масло высокого давления подается в      систему регулирования и защиты агрегата. Масло низкого давления подается на смазку подшипников агрегата  ГТТ-3М, зубчатых зацеплений и соединительных муфт, а также на всас главного маслонасоса.

Масло высокого давления с  нагнетания главного маслонасоса направляется в систему регулирования и на питание инжектора насоса и инжектора смазки.

Инжектором насоса масло  засасывается из бака поз. Iс и подается на всас главного маслонасоса под  избыточным давлением не менее 0,05 МПа (0,5 кгс/см²) для предохранения от подсоса воздуха и срыва работы насоса. Инжектором смазки масло засасывается из бака поз. Iс и направляется через маслоохладители в систему смазки под давлением 0,08-0,1 МПа (0,8-1 кгс/см²).

При пуске агрегата ГТТ-3М  до вступления в работу главного маслонасоса снабжение масла осуществляется пусковым насосом с приводом от электродвигателя переменного тока. Автоматическое его включение происходит также при всех остановках агрегата ГТТ-3М, при снижении давления масла смазки до 0,05 МПа (0,5 кгс/см²).

В случае аварийного падения  давления масла смазки до значения  0,04 МПа (0,4 кгс/см²) происходит автоматическое включение резервного насоса, который  обеспечивает  маслом только систему смазки. Резервный насос приводится в действие электродвигателем постоянного тока, питающегося от аккумуляторной батареи.

Отработанное масло из маслобака поз. Iс самотеком сливается по мере необходимости в бак отработанного масла поз. XIV, откуда насосом поз. XV откачивается в автоцистерну, которой отправляется в отделение регенерации масел.

 

 

Системы противоаварийной защиты газотурбинного агрегата ГТТ-3М.

Газотурбинный агрегат ГТТ-3М  для защиты от возможной аварии оснащён средствами противоаварийной защиты (ПАЗ).

Аварийная остановка газотурбинного агрегата ГТТ-3М происходит при срабатывании систем ПАЗ при следующих значениях  параметров :

• минимальному давлению воздуха за осевым компрессором 0,15 МПа (1,5 кгс/см² ),
• максимальное давление воздуха за осевым компрессором 0,315 МПа (3,15 кгс/см²),
• максимальному осевому сдвигу ротора нагнетателя 0,4 МПа (4 кгс/см²),
• максимальному осевому сдвигу ротора турбины 0,4 МПа (4 кгс/см²),
• минимальному давлению масла в системе смазки 0,04 МПа (0,4 кгс/см²),
• минимальному давлению масла предельной защиты 0,3 МПа (3 кгс/см²),
• погасанию пламени в универсальной камере сгорания турбины,
• максимальной температуре подшипников ротора редуктора и разгонного двигателя 85^оС,
• максимальной температуре подшипников ротора турбины и нагнетателя 85^оС,
• минимальному давлению природного газа перед стопорным клапаном 0,7 МПа (7 кгс/см²),
• наличию природного газа в воздухе машзала 1% об.,
• максимальной температуре хвостовых газов на входе в турбину при открытом регулирующем клапане 720^оС после выдержки 15 минут,
• максимальной температуре хвостовых газов перед турбиной при открытом регулирующем клапане 740^оС,
• максимальной частоте вращения турбины 5250 мин^-1 (гидродинамический автомат безопасности) и 5350 мин^-1  (бойковый автомат безопасности).

Подготовка газообразного  аммиака

 

Жидкий аммиак из отделения  ПЖМУ цеха 1-А с давлением 1,2-1,4 МПа (12-14 кгс/см²) подается в межтрубное пространство испарителя аммиака поз.11. Уровень жидкого аммиака в испарителе поз. 11 поддерживается автоматически регулятором уровня LC-10 подачей жидкого аммиака в испаритель.

Испаритель жидкого аммиака  поз. 11 представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд с размещенным в нем пучком трубок, в которые подается пар давлением не более 1,5 МПа (15 кгс/см²).   Испарение аммиака происходит при давлении в испарителе 0,9-1,1 МПа     (9-11 кгс/см²), которое поддерживается автоматически изменением расхода пара, подаваемого в испаритель.

При снижении давления газообразного  аммиака до 0,85 МПа (8,5 кгс/см²) срабатывает предупредительная световая и звуковая сигнализация.

При снижении давления газообразного  аммиака до 0,7 МПа (7 кгс/см²) происходит автоматическая остановка технологической части агрегата УКЛ.

После испарителя  поз. 11 газообразный аммиак поступает в  фильтр поз. 11а, где происходит его  очистка от масла и механических примесей (катализаторной пыли) на стекловолокне типа БВ-6/B. Фильтр оборудован змеевиком для частичного обогрева аммиака паром давлением не более 1,5 МПа (15 кгс/см²).

Очищенный в фильтре поз. 11а газообразный аммиак подается в подогреватель газообразного аммиака поз. 11г, где подогревается до температуры  80-110^оС паром давлением не более 0,5 МПа (5 кгс/см²) и подается на приготовление аммиачно-воздушной смеси в смеситель поз. 2.

При снижении температуры  газообразного аммиака после подогревателя поз. 11г до 70^оС происходит автоматическая остановка технологической части агрегата УКЛ.

Паровой конденсат после  испарителя аммиака поз. 11, фильтра  газообразного аммиака поз. 11а  и подогревателя газообразного  аммиака поз. 11г направляется в  сборник парового конденсата поз. XXI. Предусмотрена подача парового конденсата в деаэраторный бак.

Из нижней части испарителя аммиака поз. 11 загрязненный маслом и механическими примесями жидкий аммиак непрерывно через шайбу диаметром 3-4 мм выводится по линии на склад жидкого аммиака отделения ПЖМУ цеха 1-А. В аварийных случаях, при подготовке оборудования и       трубопроводов в ремонт, жидкий аммиак выводится в хранилище жидкого аммиака по той же линии.

 

2.3. Подготовка аммиачно-воздушной смеси

 

Сжатый воздух после нагнетателя  поз. Iг с давлением не более 0,8 МПа (8 кгс/см²) и температурой не более 180^оС  поступает на дополнительный подогрев в подогреватель воздуха поз.1, представляющий собой вертикальный кожухотрубный теплообменник. В подогревателе воздух подогревается горячими нитрозными газами, выходящими из окислителя поз.5. Регулирование температуры воздуха осуществляется изменением расхода воздуха, проходящего через подогреватель. После подогревателя воздуха поз.1 воздух направляется на приготовление аммиачно-воздушной смеси в смеситель поз.2.

Подготовка аммиачно-воздушной  смеси заключается в ее приготовлении и очистке и производится в совмещенном аппарате – смесителе с фильтром поз. 2.

Нижняя часть смесителя  служит для смешения аммиака с  воздухом и представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменник с  верхней ложной трубной доской. По трубкам снизу подается аммиак, в  межтрубное пространство – воздух. На выходе из трубок аммиак смешивается  с горячим воздухом. Затем аммиачно-воздушная  смесь проходит через завихрители  и поступает на дополнительную очистку  в патронные фильтры, расположенные в верхней части смесителя поз. 2.

Температура аммиачно-воздушной  смеси на выходе из смесителя составляет 140-220^оС и регулируется изменением температуры воздуха после подогревателя воздуха поз. 1.

Объемный расход воздуха  в смеситель поз. 2 регулируется вручную, а объемный расход аммиака – автоматически, в зависимости от объемного расхода  воздуха. Объемная доля аммиака в  аммиачно-воздушной смеси поддерживается в пределах 9,7-10,7%.

На стадии подготовки аммиачно-воздушной смеси для предупреждения образования взрывоопасной смеси схемой предусмотрено аварийное автоматическое отключение технологической части агрегата УКЛ при:

• повышении объемной доли аммиака в аммиачно-воздушной смеси до 11,7%,
• повышении температуры аммиачно-воздушной смеси после смесителя поз.2 до 270^оС.

В период пуска технологической  части агрегата до вывода агрегата на нормальный технологический режим, остановки агрегата, а также при непродолжительной остановке технологической части агрегата газообразный аммиак выдается в сеть предприятия низкого давления.

 

2.4. Окисление аммиака и охлаждение нитрозных газов

 

Из смесителя с фильтром поз. 2 аммиачно-воздушная смесь поступает  в контактный аппарат поз. 3.

Контактный аппарат представляет собой вертикальный  цилиндрический сосуд. Внутри верхнего наружного корпуса установлен конус, переходящий в цилиндр. Во внутреннем корпусе устанавливаются катализаторные сетки из сплавов металлов платиновой группы. В межкорпусное пространство подается аммиачно-воздушная смесь, которая через отверстия газораспределительной решётки в верхней части внутреннего корпуса поступает на катализаторные сетки для окисления.

Процесс окисления аммиака  протекает при температуре 880-910^оС по реакции:

Основная     4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O + 907  кДж

 

Побочные  4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6 H₂O + 1266 кДж

 

4NH₃ + 4O₂ = 2N₂O + 6H₂O + 1105 кДж

Выход оксида азота от окисленного  аммиака (степень конверсии) должен составлять не менее 93,5%.