Расчет выпарного аппарата с падающей пленкой в производстве водоустойчивой аммиачной селитры

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические и нормативные основы технологии получения водоустойчивой аммиачной селитры

1.1. Состояние и векторы развития производства азотных удобрений в химическом комплексе России

1.2. Физико-химические закономерности процесса упаривания термолабильных растворов аммиачной селитры

1.3. Нормативно-правовое регулирование безопасности и качества минеральных удобрений в рамках ГОСТ и ФЗ № 116-ФЗ

Глава 2. Анализ технологического цикла и аппаратурного оформления узла концентрирования

2.1. Характеристика сырьевых потоков и функционального назначения модифицирующих добавок

2.2. Сравнительный анализ конструкций выпарных аппаратов и обоснование выбора пленочного оборудования

2.3. Методология контроля качественных показателей плава на базе отраслевых стандартов Минпромторга России

Глава 3. Инженерно-технологический расчет выпарного аппарата с падающей пленкой

3.1. Расчет материального и теплового балансов процесса получения высококонцентрированного плава

3.2. Определение конструктивных параметров и гидравлический расчет пленочного аппарата

3.3. Разработка рекомендаций по интенсификации теплообмена и обеспечению требований Ростехнадзора

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет выпарного аппарата с падающей пленкой в производстве водоустойчивой аммиачной селитры

ВВЕДЕНИЕ

Производство водоустойчивой аммиачной селитры занимает стратегическую позицию в структуре отечественного азотно-тукового комплекса, обеспечивая потребности аграрного сектора России в эффективных минеральных удобрениях пролонгированного действия. Актуальность темы курсовой работы обусловлена необходимостью технологической модернизации узлов концентрирования растворов аммиачной селитры на базе пленочных выпарных аппаратов, которые позволяют минимизировать термическую деструкцию целевого продукта при достижении требуемых концентраций плава 99,5–99,8 % по NH₄NO₃. В условиях реализации программ импортозамещения и повышения энергоэффективности химических производств разработка инженерно-технологических решений для выпарных систем с падающей пленкой приобретает первостепенное значение.

Степень разработанности проблемы характеризуется наличием фундаментальных трудов российских ученых РХТУ им. Д.И. Менделеева, НИУИФ, АО «МХК «ЕвроХим»», посвященных процессам выпаривания термолабильных растворов и конструктивному оформлению пленочного оборудования. Вместе с тем, адаптация расчетных методик к условиям современных производств водоустойчивой аммиачной селитры с учетом требований ФЗ № 116-ФЗ «О промышленной безопасности» и стандартов качества ГОСТ 2-2013 остается актуальной научно-технической задачей.

Цель курсовой работы – выполнить инженерно-технологический расчет выпарного аппарата с падающей пленкой для получения высококонцентрированного плава аммиачной селитры с обоснованием конструктивных параметров и режимных характеристик оборудования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить состояние и векторы развития производства азотных удобрений в химическом комплексе России;
• проанализировать физико-химические закономерности процесса упаривания термолабильных растворов аммиачной селитры;
• исследовать нормативно-правовое регулирование безопасности и качества минеральных удобрений;
• выполнить расчет материального и теплового балансов процесса получения высококонцентрированного плава;
• определить конструктивные параметры и провести гидравлический расчет пленочного аппарата.

Объектом исследования является технологический узел концентрирования растворов аммиачной селитры в производстве водоустойчивых азотных удобрений. Предмет исследования – инженерно-технологические параметры выпарного аппарата с падающей пленкой. Методологическая база включает теоретические основы процессов тепломассопереноса, методики материально-тепловых балансов по ГОСТ Р 56081-2014, конструкционные расчеты теплообменного оборудования, нормативную базу промышленной безопасности и стандарты качества минеральных удобрений.

Научная новизна заключается в адаптации классических расчетных методик к специфике выпаривания модифицированных растворов аммиачной селитры с учетом влияния водоустойчивых добавок на теплофизические свойства плава. Теоретическая значимость состоит в систематизации физико-химических закономерностей процесса упаривания термолабильных растворов. Практическая значимость определяется возможностью использования результатов расчета для проектирования и модернизации узлов концентрирования на предприятиях азотно-туковой промышленности России.

Структура курсовой работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретическим и нормативным основам технологии получения водоустойчивой аммиачной селитры, вторая – анализу технологического цикла и аппаратурного оформления узла концентрирования, третья – инженерно-технологическому расчету выпарного аппарата с падающей пленкой.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И НОРМАТИВНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУСТОЙЧИВОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ

1.1. Состояние и векторы развития производства азотных удобрений в химическом комплексе России

Азотно-туковая промышленность Российской Федерации представляет собой ключевой сегмент химического комплекса страны, обеспечивающий производство более 20 млн тонн азотных удобрений в год. Ведущие предприятия отрасли – ПАО «Акрон», АО «МХК «ЕвроХим»», ПАО «Уралкалий», ПАО «КуйбышевАзот», АО «ФосАгро» – формируют технологическую базу для выпуска карбамида, аммиачной селитры, карбамидо-аммиачной смеси и сложных минеральных удобрений. Аммиачная селитра NH₄NO₃ занимает второе место по объему производства после карбамида, что обусловлено высокой агрономической эффективностью азотного удобрения с содержанием N 34,4 % в аммонийной и нитратной формах [1, c. 18].

Историческое развитие производства аммиачной селитры в России связано с созданием крупнотоннажных комбинатов в 1930–1960-е годы на базе технологии синтеза аммиака методом Габера-Боша и окисления аммиака до азотной кислоты методом Оствальда. В современных условиях технологические схемы производства аммиачной селитры характеризуются высокой степенью интеграции процессов нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком, упаривания растворов в многокорпусных выпарных установках, грануляции в башнях или приллирования [2, c. 45]. Водоустойчивая аммиачная селитра представляет собой продукт, модифицированный добавками солей магния, кальция, аммония, которые снижают гигроскопичность и предотвращают слеживаемость при хранении.

Согласно данным Минпромторга России, за период 2018–2025 годы наблюдается устойчивая динамика роста производства азотных удобрений с акцентом на экспортные поставки и обеспечение внутреннего спроса агропромышленного комплекса. Стратегия развития химического и нефтехимического комплекса РФ до 2030 года предусматривает модернизацию существующих мощностей, внедрение энергоэффективных технологий и переход на наилучшие доступные технологии (НДТ) в соответствии с требованиями ФЗ № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» [3, c. 12]. Ключевым направлением технологического развития является оптимизация узлов концентрирования растворов аммиачной селитры с применением пленоч

…