Меню

Аммиак температура кипения при атмосферном давлении

Свойства аммиака: плотность, теплоемкость, теплопроводность NН3

Свойства аммиака NН3 (газ) при атмосферном давлении

Аммиак (NН3) – токсичное горючее газообразное вещество, обладающее свойством образовывать при контакте с воздухом взрывоопасную смесь.

При нормальном давлении и комнатной температуре существует в виде газа. Для использования в производстве и при транспортировании аммиак (нитрид водорода) сжижают.

Технический аммиак используется как основное сырьё при производстве большого количества веществ, содержащих азот и используемых в разных отраслях промышленности: минеральных удобрений, азотной и синильной кислот, в общем органическом синтезе и т.д.

В таблице представлены плотность и теплофизические свойства аммиака в газообразном состоянии в зависимости от температуры при давлении 760 мм.рт.ст. Свойства аммиака указаны при температуре от -23 до 627 °С.

В таблице даны следующие свойства аммиака:

  • плотность аммиака, кг/м 3 ;
  • удельная теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость, Па·с;
  • кинематическая вязкость, м 2 /с;
  • температуропроводность, м 2 /с;
  • число Прандтля.

По данным таблицы видно, что свойства аммиака существенно зависят от температуры. Так, с ростом температуры уменьшается плотность аммиака, и число Прандтля; остальные характеристики этого газа увеличивают свои значения.

Например, при температуре 27°С (300 К) аммиак имеет плотность, равную 0,715 кг/м 3 , а при нагревании до 627°С (900 К) плотность аммиака снижается до величины 0,233 кг/м 3 .

Плотность аммиака при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении существенно ниже плотности воздуха при этих условиях.

Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность аммиака в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000.

Свойства аммиака (сухой насыщенный пар)

В таблице даны теплофизические свойства сухого насыщенного пара аммиака в зависимости от температуры.
Свойства приведены в интервале температуры от -70 до 70 °С.

В таблице указаны следующие свойства пара аммиака:

  • давление насыщенных паров, МПа;
  • плотность аммиака, кг/м 3 ;
  • теплота фазового перехода, кДж/кг;
  • удельная теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • теплопроводность, Вт/(м·град);
  • температуропроводность, м 2 /с;
  • динамическая вязкость, Па·с;
  • кинематическая вязкость, м 2 /с;
  • число Прандтля.

Свойства аммиака сильно зависят от температуры. Имеет место прямая зависимость между температурой и давлением насыщенных паров аммиака.
Плотность насыщенного пара аммиака при этом значительно увеличивается. Снижаются значения температуропроводности и вязкости. Теплопроводность насыщенного пара аммиака в таблице указана в степени 10 4 . Не забудьте разделить на 10000.

Свойства жидкого аммиака в состоянии насыщения

В таблице даны теплофизические свойства насыщенной жидкости аммиака в зависимости от температуры.
Свойства аммиака в состоянии насыщенной жидкости даны в интервале температуры от -70 до 70 °С.

В таблице приведены следующие свойства жидкого аммиака:

  • давление насыщенных паров, МПа;
  • плотность аммиака, кг/м 3 ;
  • удельная теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • теплопроводность, Вт/(м·град);
  • температуропроводность, м 2 /с;
  • динамическая вязкость, Па·с;
  • кинематическая вязкость, м 2 /с;
  • коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;
  • число Прандтля.

Плотность аммиака в жидком состоянии менее зависима от температуры, чем плотность его пара. Только динамическая вязкость существенно снижается при росте температуры жидкого аммиака.

Теплопроводность аммиака в жидком и газообразном состояниях

В таблице приведены значения теплопроводности аммиака в жидком и газообразном состояниях в зависимости от температуры и давления.
Теплопроводность аммиака (размерность Вт/(м·град)) указана в диапазоне температуры от 27 до 327 °С и давления от 1 до 1000 атмосфер.

Теплопроводность аммиака в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000.
Значения теплопроводности выше черты указаны для жидкого аммиака, теплопроводность которого с ростом температуры снижается.

Теплопроводность газообразного аммиака увеличивается при нагревании. Увеличение давления приводит к росту значения теплопроводности, как для жидкого, так и для газообразного аммиака.

В следующей таблице приведена теплопроводность аммиака при низких температурах и атмосферном давлении.

Теплопроводность жидкого аммиака на линии насыщения в зависимости от температуры приведена в таблице ниже. Следует отметить, что теплопроводность жидкого аммиака при нагревании уменьшается.

Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность аммиака в таблицах указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000.

Источник

Аммиак: получение и свойства

Аммиак

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH3 атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :

У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.

NH3 + HCl NH4Cl

Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.

Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.

Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.

Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

Также возможно образование Na2NH, Na3N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2

7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:

2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O

Источник

Температура кипения жидкого аммиака при атмосферном давлении около минус

33 О С , поэтому в процессе хранения под атмосферным давлением он практически всегда находится в кипящем состоянии ( в результате притока тепла извне) и из него выделяется газообразный аммиак. Для уменьшения испарения аммиака необходимо, чтобы внешняя поверхность резервуара была минимальной, к чему и стремятся прийти ПХО. А так как, при одинаковой вместимости наименьшую поверхность имеет шар или цилиндр, высока и диаметр которого близки по размерам, то именно это используется в ПХО.

Читайте также:  Ремонт топливного насоса высокого давления дизельного двигателя фольксваген

Транспортируют жидкий аммиак в стальных баллонах, железнодорожных и автомобильных цистернах, по аммиакопроводам, а также водным транспортом на специальных судах. ПХО для перевозки жидкого аммиака применяет железнодорожные аммиачные цистерны, автоцистерны. Автоцистерны используют для перевозки аммиака для сельскохозяйственных нужд, т.к. они имеют устройства для введения в почву.

1.3. Краткая характеристика технологических процессов и режимов функционирования производственной подсистемы ПХО. Описание качественного состава и количественных оценок потоков сырья и продуктов, а также 3-х внутренних материальных потоков производства.

Процесс производства синтетического аммиака в ПХО состоит из получения исходной газовой смеси, состоящей в основном из азота и водорода (синтез-газа), очистки азотоводородной смеси, сжатия ее и синтеза аммиака на катализаторе. Азот для синтеза аммиака получают при разделении воздуха методом глубокого охлаждения. Водород получают конверсией метана, содержащегося в природном газе. Конверсия природного газа является в настоящее время наиболее распространенным и экономичным методом получения водорода для синтеза аммиака.

Получение исходной газовой смеси (азотоводородной смеси) методом конверсии природного газа.

Основным компонентом природного газа является метан. Поэтому сущность конверсионного метода получения азотоводородной смеси состоит в разложении при высокой температуре метана и его гомологов на водород и окись углерода с помощью окислителей — водяного пара или кислорода. Окислители применяются в различных сочетаниях. Конверсия метана с водяным паром и кислородом протекает по реакциям:

СН4 + Н2О = СО + 3Н2 — 206,4 кДж ( — 49,3 ккал)

СН4 + 0,5О2 = СО + 2Н2 + 35,6 кДж ( + 8,5 ккал)

Основными методами переработки природного газа являются: каталитическая парокислородовоздушная и парокислородная конверсия метана под давлением 0,07 Мпа, каталитическая парокислородная конверсия метана под давлением 2 и 2,5 Мпа в шахтных реакторах и паро-воздушная (без применения кислорода) каталитическая конверсия в трубчатых печах. На данном ПХО используется метод парокислородовоздушная конверсия метана. Этот процесс происходит в шахтных конверторах при атмосферном давлении. На ПХО применяют катализатор ГИАП-3. При данном методе конверсии метана ( при каталитической парокислородовоздушной конверсии) необходима тщательная очистка исходной газовой смеси от соединений серы, так как сернистые соединения не только отравляют катализатор, но и могут вызвать коррозию труб реактора.

Также газовая смесь, предназначенная для получения аммиака, не должна содержать примесей кислорода и кислородосодержащих веществ, являющихся ядами для катализаторов синтеза аммиака.

В газовой смеси, полученной конверсией природного газа, содержится до 54% водорода и до 22% окиси углерода. Поэтому, для того чтобы повысить содержание водорода и максимально сократить содержание окиси углерода в смеси, идущей на синтез аммиака, применяют конверсию окиси углерода. Окись углерода взаимодействует с водяным паром:

Конверсию СО проводят при избытке пара и в присутствии катализаторов. На ПХО применяются низкотемпературные катализаторы, основным компонентом которых является медь и ее соединения. Низкотемпературный катализатор на основе меди очень чувствителен к отравлению серистыми соединениями. Поэтому при работе с этим катализатором газ, пар и конденсат должны быть более чистыми. Технологический газ для синтеза аммиака получают на крупных установках двухступенчатой паро-воздушной каталитической конверсии природного газа. Таким образом, я попытаюсь описать работу данной установки.

Данная установка работает под давлением 3 МПа. Природный газ из газопровода под давлением 1 МПа проходит сепаратор, в котором отделяются тяжелые углеводороды, сжижается с азотоводородной смесью (синтез-газом), нагнетаемой компрессором. Далее газовая смесь подогревается до 400 О С в подогревателе и поступает в установку сероочистки. В аппарате, загруженном кобольтомолибденовым катализатором, сераорганические соединения восстанавливаются водородом до сероводорода. А в аппарате, загруженном поглотительной массой на основе окиси цинка, сероводород поглощается. Очищенный природный газ, содержащий не более 1 мг/м 3 серы, при выходе из аппарата смешивается с водяным паром до объемного соотношения пар:газ 4:1. В подогревателях парогазовая смесь подогревается до 500 О С и после этого направляется в реакционные трубы, в которых находится никелевый катализатор. На катализаторе происходит конверсия природного газа с водяным паром. И после этого конвертированный газ, содержащий 8-10% метана, выходит из реакционных труб при температуре около 800 О С и по футерованному огнеупорным материалом коллектору поступает в шахтный конвертор метана второй ступени, где происходит конверсия остаточного метана с паром и кислородом воздуха на никелевом катализаторе. Температура на выходе из конвертора около 100 О С. Воздух же, который необходим для процесса, очищают в фильтре и подают под давлением около 3,5 МПа центробежным компрессором. Из конвертора метана второй ступени конвертированный газ под давлением около 2,9 МПа и при температуре 960 О С поступает в котел-утилизатор, где газ охлаждается до 360-400 О С и за счет этого тепла образуется насыщенный пар давлением 10-14 МПа. А после котла-утилизатора конвертированный газ дополнительно охлаждается в теплообменнике, отдавая тепло азотоводородной смеси, поступающей после моноэтаноламиновой очистки, и подается в увлажнитель. В конверторе окиси углерода на первой ступени, загруженной железохромовым катализатором, конвертируется около 60% поступающей окиси углерода. При этом температура газа повышается до 440-460 О С. В конвертированном газе после конвертора первой ступени остается до 4% СО.

Тепло конвертированного газа после конвертора окиси углерода первой ступени используется для нагревания воды, питающей котлы утилизаторы, либо для получения насыщенного пара. Далее газ охлаждают и он поступает в увлажнитель, а затем на вторую ступень конвертора окиси углерода, где на низкотемпературном катализаторе происходит глубокая конверсия окиси углерода. Конвертированный газ после конвертора окиси углерода второй ступени поступает на утилизацию тепла и окончательное охлаждение. При данной переработке в ПХО происходит ступенчатое использование тепла конвертированного газа для подогрева моноэтаноламинового раствора и для подогрева питающей воды, а окончательное охлаждение происходит в аппарате воздушного охлаждения.

Основное оборудование, которое используется при конверсии метана:

1. Конвертор шахтного типа — сварной цилиндрический аппарат с конической крышкой. Конвертор имеет огнеупорную футеровку и заполнен катализатором. Шахтный конвертор предназначен для каталитической конверсии метана под давлением 2 Мпа. Внутреннее пространство конвертора разделено на 2 части. В верхней части размещен слой никелевого катализатора, нижняя часть представляет собой увлажнитель, куда впрыскивается конденсат. Шахтный конвертор второй ступени не имеет смесителя и увлажнителя. В верхней части конвертора между местом ввода парогазовоздушной смеси и слоем катализатора существует пространство, в котором протекают эндотермические реакции с участием кислорода воздуха.

2. Трубчатые печи конверсии природного газа разнообразны по конструкции. На данном же ПХО трубчатые печи представляют собой прямоугольную топочную (радиационную) камеру, в которой сжигается газообразное топливо. В топочном пространстве вертикально установлены реакционные трубы, заполненные катализатором. Реакционные трубы на входе и на выходе соединены с коллектором через отводы, дающие возможность компенсировать тепловые расширения. Внутри реакционной трубы установлена центральная труба меньшего диаметра. А в кольцевом пространстве (т.е. между трубами) находится катализатор. Выходящие из радиационной камеры газы поступают в конвенционную камеру печи, где размещен блок теплоиспользующего оборудования.

3. Конверторы окиси углерода существуют 2-х типов: полочные и радиальные. В полочном цилиндрическом аппарате катализатор расположен в несколько слоев на горизонтальных решетках. Радиальный конвертор представляет собой цилиндрический стальной аппарат с теплоизоляцией. В нем имеется двухступенчатая коробка, заполненная катализатором.

4. Котел-утилизатор предназначен для получения водяного пара. Котел-утилизатор состоит из 2-х вертикальных и одного горизонтального кожухотрубчатых барабанов, соединенных между собой кипятильными трубами. В трубное пространство поступает химически очищенная вода, а в межтрубном пространстве проходит газ. Снаружи котел-утилизатор имеет теплоизоляцию.

Очистка газоводородной смеси.

В полученном конвертированном газе, кроме основных компонентов, содержится кислород и кислородосодержащие вещества, главным образом окись углерода, двуокись углерода и вода. Кислород и кислородосодержащие вещества также являются ядами для катализатора синтеза аммиака. Для удаления из газа двуокиси углерода применяют водную очистку под давлением. Этот способ очистки весьма эффективен при высоком содержании двуокиси углерода в газе. Метод отличается простотой и позволяет многократно использовать оборотную воду. Принцип метода заключается в различной растворимости в воде компонентов (водорода, азота, окиси и двуокиси углерода), входящих в состав конвертированного газа. Двуокись углерода в сравнении с другими газами хорошо растворяется в воде.

От окиси углерода газ очищают медноаммиачным раствором под давлением. Этот метод основан на химической абсорбции. Процесс очистки ведут под давлением 10-30 Мпа при температуре 5-10 О С.

Сжатие азотоводородной смеси.

Для подачи природного газа, воздуха и кислорода при производстве аммиака применяются центробежные вентиляторы, газодувки и турбокомпрессоры. Вентиляторы и газодувки относятся к машинам среднего давления, создающим на нагнетании избыточное давление от 0,1 до 0,35 МПа. Турбокомпрессоры относят к центробежным машинам высокого давления, предназначенным для сжатия воздуха и газов до давления 0,4 МПа и выше.

В ПХО применяются центробежные турбокомпрессоры высокого давления, они обеспечивают свыше 3000 м 3 /мин свежего газа под давлением 32 Мпа, т.е. количества, достаточного для производства 1500 т аммиака в сутки в одной технологической линии, а также циркуляцию газа в агрегате синтеза при высоком давлении и в заданном количестве. Компрессор имеет 4 цилиндра. В цилиндре четвертой ступени размещен также центробежный циркуляционный компрессор. После каждой ступени газ охлаждается в промежуточных холодильниках и очищается от влаги в сепараторах. Компрессорный агрегат приводится в действие от паровой турбины. Агрегат обладает повышенной надежностью при эксплуатации.

Читайте также:  В чем причина низкого почечного давления

Сама по себе реакция синтеза аммиака из газообразных азота и водорода является

обратимой и протекает по уравнению

с выделением тепла. И для того чтобы данная реакция была сдвинута в сторону образования аммиака, установки для производства синтетического аммиака работают под давлением 30-90 Мпа и при температуре 450-500 О С. По закону действия масс для сдвига равновесия реакции синтеза аммиака вправо необходимо в равновесной газовой смеси увеличить концентрацию азота и водорода или уменьшить концентрацию аммиака. Для этого в промышленных установках газовую смесь, как только из нее образовалось некоторое количество аммиака, выводят из колонны синтеза и освобождают целиком или частично от аммиака. Затем к газовой смеси добавляют свежие азот и водород и вновь пропускают ее через колонну синтеза. Повторяя этот процесс непрерывно, добиваются почти полного использования азотоводородной смеси. Образовавшийся аммиак выделяют из газовой смеси конденсацией. Для превращения газообразного аммиака в жидкость, т.е. для конденсации, газовую смесь охлаждают водой и испаряющимся аммиаком. В системах синтеза аммиака газовую смесь охлаждают в 2 стадии: 1) водой в скоростных холодильниках, 2) испаряющимся жидким аммиаком — в аммиачных испарителях.

Также содержание аммиака в газовой смеси на выходе из колонны синтеза зависит от объемной скорости. Определенному давлению соответствует определенная оптимальная объемная скорость газа, при которой достигается максимальное использование катализатора и максимальная производительность всех аппаратов, входящих в систему синтеза аммиака.

Для синтеза аммиака применяются железные катализаторы, получаемые сплавлением окислов железа (Fe2O4) c окисью алюминия (Аl2 О3) и окисью калия (К2О) и поледующим восстановлением окислов до металлического железа. Катализатор для синтеза аммиака выпускают в виде гранул 2-х марок СА-1 (окислительный) и СА-1В ( восстановительный). Первый подвергают восстановлению при определенном режиме в колонне синтеза аммиака. Циркуляцию газа и постоянство давления в агрегатах синтеза аммиака поддерживают центробежные циркуляционные компрессоры. Агрегат синтеза аммиака функционирует следующим образом. Очищенная азото-водородная смесь дожимается центробежным компрессором до 32 Мпа и после охлаждения с температурой около 40 О С направляется в трубное пространство испарителя жидкого аммиака. Перед аммиачным растворителем свежий синтез-газ смешивается с циркуляционным. Выделение жидкого аммиака из газовой смеси происходит во вторичном сепараторе. В теплообменнике газовая смесь нагревается от 0 до 20 О С и далее смесь сжимается до 35 Мпа в циркуляционном центробежном компрессоре. И далее газовая смесь, подогретая в теплообменнике до 180 О С, поступает 3-мя потоками в колонну синтеза, где при температуре 480-520 О С и давлении 35 Мпа на катализаторе получается аммиак. Прореагировавшая газовая смесь с температурой около 400 О С отводится из нижней части колонны синтеза в котел-утилизатор на охлаждение до 200 О С. Дальнейшее охлаждение газовой смеси до 20 О С происходит в теплообменнике, водяном холодильнике первичной конденсации и холодном газовом теплообменнике. И по выходе из этого теплообменника циркуляционная газовая смесь смешивается со свежей азотоводородной смесью и цикл повторяется. Жидкий аммиак выделяется в первичном и вторичном сепараторах, проходит магнитные фильтры и направляется в сборники жидкого аммиака. При понижении давления до 2-2.5мПа из жидкого аммиака выделяются растворенные газы ,которые называются танковыми. В установке улавливания паров аммиака из танковых газов получают аммиачную воду. Жидкий аммиак из промежуточного сборника поступает на склад.

По технологическому назначению оборудование систем синтеза аммиака можно подразделить на следующие группы: реакционные аппараты, холодильники-конденсаторы, сепараторы и фильтры, циркуляционные нагнетатели. К реакционным аппаратам относят колонны синтеза аммиака. Корпус колонны цилиндрический и изготовляется он из углеродистой стали. Внутренне часть колонны ( насадка ) состоит из катализаторной коробки и теплообменника. Холодильники-конденсаторы предназначены для охлаждения циркуляционного газа, в результате чего из него конденсируется аммиак 4 .

В ПХО имеются наземные склады для хранения жидкого аммиака. Используются горизонтальные и шаровые резервуары под избыточным давлением до 2 Мпа, без отвода испаряющегося аммиака, шаровые изолированные резервуары под избыточным давлением от 0,3 до 1 Мпа, в которых заданное рабочее давление поддерживается посредством конденсации испарившегося аммиака или отвода потребителям испаряющегося аммиака; вертикальные изолированные резервуары (температура = — 33 О С) под избыточным давлением, поддерживаемым посредством конденсации испаряющегося аммиака (изотермический способ хранения).

Весь технологический процесс производства аммиака довольно трудоемок, вреден для окружающей Среды. Также газы и пары аммиака в смеси с воздухом образуют пожаровзрывоопасные смеси. Производство аммиака относится к пожаро- и взрывоопасным. Поэтому в данное время в ПХО ведутся работы для создания более благоприятных условий труда.

Весь производственный процесс на предприятии представляет собой совокупность основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, в результате которых природный газ перерабатывается в аммиак. Основными процессами в ПХО являются: 1) получение синтез-газа; 2) очистка синтез-газа (азотоводородной смеси); 3) сжатие азотоводородной смеси; 4) синтез аммиака.

Основной процесс состоит из 3-х стадий: заготовительной, отрабатывающей, выпускающей. К изготовительной стадии относится стадия очистки природного газа; к обрабатывающей стадии относится следующие процессы: получение синтез газа, очистка синтез-газа и его сжатие; к выпускающей стадии относится процесс синтеза аммиака. Вспомогательных процессов как таковых в ПХО не существует. К обслуживающих процессам в ПХО относится лаборатория контроля качества, контроль за выполнением основных процессов производства, заводской транспорт, склад аммиака.

Основные и вспомогательные процессы можно условно разделить на простые и сложные. Причем простым называется процесс, в котором предмет труда подвергается ряду последовательно связанных между собой операций, в результате чего получается готовый или частичный продукт. Сложным же процессом называется процесс, в котором готовый продукт получается путем соединения частичных продуктов (полуфабрикатов). Таким образом отсюда видно, что процесс получения аммиака из природного газа является простым.

Структурной единицей производственного процесса, служащей основой для его нормирования, планирования, учета и контроля, а также для оплаты труда, является операция. Операция — это часть производственного процесса, в результате которого предмет труда подвергается однозначному изменению и перемещается из одного аппарата в другой, а также когда создаются условия для качественного превращения предмета труда в готовую продукцию.

Все операции подразделяются на основные или технологические, вспомогательные, переместительные (транспортные). Основная (технологическая) операция — когда обработке подвергается непосредственно предмет труда. Транспортная (переместительная) — при перемещении предмета труда. Вспомогательная — при обслуживании оборудования и контроле за его работой.

По особенностям воздействия на предмет труда производственные процессы разделяют на периодические и непрерывные. При непрерывном процессе выполнение технологических, транспортных и вспомогательных операций происходит одновременно, при этом увеличивается выпуск готовой продукции, повышается качество продукции и использование оборудования, сокращаются потери сырья и материалов, создаются условия для автоматизации процесса производства. Отсюда следует, что в ПХО производственный процесс является непрерывным.

Основная цель организации производственного процесса — рациональное сочетание в пространстве и во времени основных, вспомогательных и обслуживающих процессов с тем, чтобы общее время на изготовление готовой продукции было наименьшим.

Сокращение производственного цикла достигается:

1) уменьшением затрат календарного времени на выполнение отдельных операций;

2) совмещением во времени протекания отдельных операций;

3) упрощением структуры производственного процесса за счет сокращения числа производственных операций;

4) сокращением времени перерывов по технологическим и организационным причинам.

Тип производства — это классификационная категория производства, выделенная по признакам широты номенклатуры, стабильности, регулярности и объема выпуска продукции 5 .

Для данной ПХО характер производства — крупносерийный. Крупносерийное производство характеризуется довольно ограниченной номенклатурой, значительным временем обработки одной серии и близко к массовому производству. Движение деталей в пределах одной серии ведется непрерывно, рабочие места располагаются прямоточно, используется специальное оборудование, спецоснастка. Значительный удельный вес имеют механизация и автоматизация производства.

Под производственной структурой предприятия понимают состав цехов и служб предприятия с указанием связи между ними. Объем выпуска продукции непосредственно влияет на количественный состав цехов и их размеры.

В зависимости от форм специализации различают три вида производственных структур: технологическую, предметную, смешанную. Смешанная структура: заготовительные цеха организуются по технологической структуре, а обрабатывающие и выпускающие — по предметной структуре. Таким образом можно сделать вывод, что на данном ПХО смешанная производственная структура.

К вспомогательным службам на ПХО относятся ремонтное и энергетическое хозяйство, службы КИП и автоматизации производства, складское, транспортное, тарное и другие хозяйства, лаборатории. Требования современного основного производства к обслуживающим звеньям предприятия можно охарактеризовать следующими важнейшими положениями: непрерывность обслуживания и гибкость в обеспечении нужд основного производства; предупредительный, профилактический характер, исключающий возможность срывов из-за несвоевременности и низкого качества обслуживания; специализация работ по обслуживанию, снижение стоимости услуг, расширение пропускной способности и более полное использование производственных фондов и рабочих кадров вспомогательных цехов; экономические гарантии качества обслуживания и проведение мероприятий по снижению стоимости услуг вспомогательных цехов.

Важнейшими направлениями совершенствования организации и повышения эффективности работы вспомогательных производств и служб на химических предприятиях являются: специализация и централизация на предприятии важнейших функций обслуживания; механизация и автоматизация транспортно-складских и погрузочно-разгрузочных работ; совершенствование ремонтного хозяйства; производительное использование машин и механизмов, применяемых при выполнении транспортных, ремонтных, складских и других работ; внедрение рациональных форм организации хозрасчета, научно-обоснованных методов нормирования, планирования и учета труда по обслуживанию.

Читайте также:  Физические упражнения при высоком артериальном давлении

Поддержание основных производственных фондов в работоспособном состоянии осуществляется благодаря повседневному надзору, уходу и периодическому ремонту. Организация и планирование ремонта и эксплуатации основных фондов на промышленных предприятиях ведутся по трем основным направлениям:

по технологическому оборудованию — службам главного механика;

по энергетическому оборудованию и энергоснабжению — службами отдела главного энергетика;

по промышленным и другим зданиям и сооружениям — службами по ремонту и эксплуатации зданий и сооружений — службами жилищно-коммунального хозяйства.

Планирование ремонтных работ включает определение общего объема ремонтных работ и разработку планов-графиков ремонта оборудования. План-график ремонта определяет вид ремонта, через какое время он должен быть проведен и сколько времени оборудование будет находиться в ремонте.

Затраты на ремонтные работы относят на их себестоимость, которая включает следующие статьи: материалы, заработная плата ремонтных рабочих, расходы, связанные с работой ремонтного оборудования (содержание оборудования, текущий ремонт оборудования, энергия, амортизация, износ инструмента и т.д.) Расходы на ремонт зависят от типа технологической установки. Ускорение и удешевление ремонтных работ имеет актуальное значение.

Химическая промышленность относится к энергоемким отраслям народного хозяйства. Энергоресурсы являются непосредственным элементом технологических процессов химических производств.

Энергохозяйство крупного химического предприятия состоит из следующих подразделений: электросиловое хозяйство, теплосиловое хозяйство, топливное и газовое хозяйство, электроремонтная служба, преобразовательные подстанции, служба промышленной вентиляции, служба электросвязи, энергохозяйство основных цехов и др.

На крупных химических предприятиях создают централизованный энергоцех, включающий специализированные участки по обслуживанию и ремонту санитарно-технических сооружений, вентиляционных систем, газовых коммуникаций и оборудования для хранения и транспортирования газа, высоковольтных сетей и подстанций основных цехов, участка по обслуживанию и ремонту средств связи.

В основные задачи энергетического хозяйства данного ПХО входит: обеспечение бесперебойного снабжения предприятия и его подразделений всеми видами энергоресурсов, своевременное их распределение и подача к рабочим местам; экономное расходование всех видов энергии и организация использования ВЭР; надзор и своевременный ремонт энерговырабатывающего и энергообразующего оборудования энергетических линий.

Стремление к ресурсосбережению обусловливает необходимость самого экономного расходования всех видов энергоресурсов. Необходим тщательный учет и контроль за расходом энергии, соблюдение и сокращение установленных норм. Огромное значение имеет материальное стимулирование энергоснабжения, заключающееся в создании четких условий заинтересованности каждого работника химического предприятия в бережном, экономном расходовании энергоресурсов.

На предприятиях химической промышленности процесс производства тесно связан с перемещением огромных масс сырья, материалов, полуфабрикатов, топлива, готовой продукции и т.д. Все эти грузы должны быть своевременно доставлены на предприятие, затем разгружены и размещены на складах, откуда их подают в производственные и вспомогательные цехи Рациональная организация заводского транспорта и четкая его работа — важная предпосылка высокой производительности труда рабочих, занятых выполнением основных технологических операций, и ритмичности производства.

Основные задачи организации внутризаводского транспорта на химических предприятиях: обеспечение эффективного транспортного обслуживания основного и вспомогательного производства, механизация и автоматизация транспортных и погрузочно-разгрузочных операций, оптимальный выбор типа транспорта и эффективное использование его, обеспечение снижения себестоимости транспортных операций и роста производительности труда транспортных рабочих, обеспечение строгой согласованности технологических процессов и транспортных операций.

Заводской транспорт по характеру выполняемых работ делится на внешний, межцеховой и внутрицеховой. Внешний транспорт перевозит оборудование, сырье, готовую продукцию и другие материалы поставщикам и заказчикам. Межцеховой транспорт обеспечивает перевозки различных грузов и отходов производства внутри предприятия.

Внутрицеховой транспорт обеспечивает перемещение грузов внутри цехов. Во внутрицеховом транспорте можно выделить еще и межоперационный. Межоперационный транспорт перемещает грузы в последовательности и ритме технологического процесса между рабочими местами.

При организации транспортного хозяйства очень важно установить маршруты движения транспорта. Перевозка грузов может производиться и по маршрутам, заранее установленным и систематически повторяющимся.

Основные направления совершенствования транспортного хозяйства следующие: комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных и трудоемких транспортно-складских работ, расширение масштабов использования транспортных средств, рациональная централизация транспортных работ, широкое использование специальных подъемно-переместительных механизмов, контейнеризация перевозок и пакетирование грузов и т.п.

Особенности организации складского хозяйства на химических предприятиях обусловлены специфическими свойствами и агрегатным состоянием химических материалов и сырья, агрессивностью, токсичностью, а также огне- и взрывоопасностью.

Размещение складов на территории предприятия должно обеспечивать наименьший пробег грузов и увязываться с размещением цехов, максимально пользующих данный склад. Кроме того, необходимо учитывать расположение основных транспортных путей.

В основные задачи складского хозяйства предприятия входит:

бесперебойное снабжение производства сырьем (природным газом);

накопление для этих целей запасов в необходимых объемах и поддержание основных норм запаса;

обеспечение сохранности качества и количества проходящих через склад грузов;

снижение затрат на единицу перерабатываемых на складе грузов;

повышение производительности труда и улучшение условий труда складских рабочих за счет механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и других работ 6 .

Основным входящим материальным потоком является природный газ. При транспортировании в ПХО по трубопроводам в природный газ добавляют меркаптаны, обладающие резким запахом, что позволяет легко обнаружить утечку газа, но между тем, создает дополнительные трудности при его переработке, т.к. меркаптаны — серосодержащие соединения, а сера является ядом для катализаторов при производстве аммиака. Газ, поступающий на склад в ПХО соответствует требованиям ГОСТ 5542-87. Таким образом по физико-химическим показателям природный газ должен соответствовать требованиям и нормам, приведенным в приложении 1.

За год в ПХО поступает 456800000 м 3 природного газа, в соответствии с тем, что в ПХО действует (функционирует) установка (агрегат) фирмы “ УДЕ” ( ФРГ) мощностью 1200 — 1500 т/сут. Данную количественную оценку я определила исходя из мощности агрегата и, исходя из того, что для производства одной тонны аммиака необходимо 1142 м 3 природного газа 7 .

Вторым, материальным потоком является азотоводородная смесь, полученная методом конверсии природного газа. Газовая смесь не должна содержать примесей кислорода и кислородосодержащих веществ, являющихся ядами для катализаторов синтеза аммиака. В газовой смеси, полученной конверсией природного газа, должно содержаться до 54% водорода и до 22% окиси углерода. За год в данной ПХО по трубопроводам проходит около 400т . тонн азотоводородной смеси.

Третьим внутренним материальным потоком является поток аммиака. В агрегатах установленных в ПХО производится около 1500 т. аммиака в сутки. За год в ПХО производится около 400 т.тонн аммиака. Аммиак, производимый в данной ПХО соответствует требованиям ГОСТ 6221-90. И таким образом по физико-химическим показателям соответствует требованиям, приведенным в ГОСТ 6221-90 (приложение 2). Аммиак в ПХО производится всех 3-х марок, но между тем основным направлением производства аммиака является производство марки Б (для переработки на удобрения и для использования в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения). Таким образом я выделила 3 основных внутренних потока: природный газ, азотоводородная смесь и аммиак. (см.рис. №1)

1.4. Краткое описание организационно-функциональной структуры ПХО.

Тип организационно-функциональной структуры ПХО является линейным, поскольку структура химического предприятия обусловлена четким распределением обязанностей. Линейная схема хорошо работает при высоком профессионализме и авторитете руководителя. Также линейная схема хорошо функционирует в организациях, где небольшая номенклатура продукции, что и наблюдается в ПХО.(см.рис. № 2)

Географически данное ПХО расположено в городе Новомосковске. На размещение ПХО в данном регионе повлияли следующие факторы:

На размещение хим. производств оказывает влияние то, что производства хим. промышленности России приспособились в основном к традиционным крупным центрам потребления ( Москва, С.-Питербург)

Центральный район, сохраняет свое лидирующее положение, оставаясь районом мощной многоотраслевой химии. Поскольку районы, в которых добывается природный газ характеризуются экстремальными природными условиями (Сибирь, Дольний Восток) ,что затрудняет продвижение на восток такой квалифицированной отрасли, как химия. Суровые природные условия приводят к удорожанию капитального строительства и повышенной оплате труда.

В Новомосковске находится филиал РХТУ им. Менделеева Д.И., что непосредственно влияет на профессионализм и хорошую подготовку кадров для данной ПХО.

Основной группой покупателей аммиака у ПХО являются заводы, перерабатывающие аммиак в аммиачную селитру, азотную кислоту, мочевину. Второй группой клиентов являются непосредственно сельскохозяйственные производители, которые покупают аммиак и аммиачную воду.

Первая группа клиентов практически не изменяется. Предприятиям, производящим аммиачную селитру постоянно необходимо поддерживать входящий материальный поток, т.е. сырьевую базу. Аммиачная селитра (нитрат аммония) — один из самых многотоннажных продуктов отечественной химической промышленности. В основном применяется в качестве азотного удобрения и в относительно небольших количествах для производства промышленных взрывчатых веществ, используемых в горнодобывающей промышленности. В России широкое развитие производства аммиачной селитры, как и других азотных удобрений, стало возможным лишь на базе синтеза аммиака.

Заводы, производящие мочевину (карбамид) также должны поддерживать постоянно необходимый количественный и качественный состав сырья. Карбамид — продукт взаимодействия двуокиси углерода с аммиаком, он широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. В земледелии карбамид используется в качестве эффективного высококонцентрированного азотного удобрения. В промышленности карбамид является основным сырьем для производства мочевиноформальдегидных смол, меланина и циануровой кислоты, которые в свою очередь используются при получении аминопластов и клеевых веществ, применяемых в автомобиле- и судостроении, жилищном строительстве и т.д.

Таким образом, можно сделать вывод, что исходя из того, что спрос на аммиак довольно высок и является постоянным, ПХО занимает небольшую долю, но стабильную нишу на рынке.

Источник

Adblock
detector