Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ( САМАРСКИЙ ГОСУДАРСВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ).
РЕФЕРАТ
Тема: «Учебная практика».
Выполнил: студент I-ХТ-3
Пищиков Александр Игоревич
Преподаватель: Соколов
Александр Борисович
Самара 2012г.
Оао "КуйбышевАзот"
ОАО "КуйбышевАзот" является одним из ведущих предприятий российской химической промышленности. Предприятие осуществляет свою деятельность по двум основным направлениям:
- капролактам и продукты его переработки (полиамид-6, высокопрочные технические нити, кордная ткань, инженерные пластики);
- аммиак и азотные удобрения.
Кроме того «КуйбышевАзот» производит технологические газы, обеспечивающие потребности основных бизнес-направлений, и вместе с тем являющиеся самостоятельными товарными продуктами.
Полный ассортимент продукции насчитывает около 30 наименований.
Основные показатели за 2000-2011 гг
|
Ед.измерения |
2000 |
2011 |
Прирост |
Объем реализации |
млн.руб. |
4473 |
31218 |
597,9% |
Объем производства |
|
|
|
|
Капролактам |
тыс.тонн |
105 |
192,1 |
83% |
Полиамид-6 |
тыс.тонн |
0 |
141,9 |
Новый продукт |
Техническая нить |
тыс.тонн |
0 |
13,5 |
Новый продукт |
Кордная ткань |
тыс.тонн |
0 |
5,3 |
Новый продукт |
Аммиачная селитра |
тыс.тонн |
299,8 |
550,8 |
84% |
Карбамид |
тыс.тонн |
192,3 |
349,6 |
82% |
Сульфат аммония |
тыс.тонн |
307,9 |
479,5 |
56% |
Аммиак |
тыс.тонн |
530,6 |
649 |
22% |
Грузооборот |
тыс.тонн |
1353 |
2155,5 |
59,3% |
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ:
Предприятие расположено в 1000 километрах на юго-восток от столицы России - г.Москвы, в г.Тольятти, Самарской области, на берегу самой крупной в Европе реки Волга.
Завод был основан в 1966 году.
Площадь компании - 3 000 000 кв.м. (300 Гектар), численность рабочих - 5,1 тыс. человек.
"КуйбышевАзот" сегодня:
Входит в десятку крупнейших мировых производителей и занимает первое место в СНГ по выработке капролактама
Лидер в производстве полиамида-6 в России, СНГ и Восточной Европе
Входит в первую десятку предпритиятий отечественной азотной промышленности
Единственное предприятие в России, которое выпускает кордную ткань на основе высокопрочной технической нити
Имеет интегрированную систему менеджмента, сертифицированную на соответствие требованиям российских и международных стандартов ISO 9001:2008 (ГОСТ Р ИСО 9001-2008); ISO 14001:2004; OHSAS 18001:2007 (ГОСТ Р 12.0.230).
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАПРОЛАКТАМА
Капролактам (гексагидро-2-азепинон, лактам e-аминокапроновой кислоты, 2-оксогексаметиленимин).
Капролактам представляет собой Белые кристаллы, хорошо растворимые в воде, спирте, эфире, бензоле. При нагревании в присутствии небольших количеств воды, спирта, аминов, органических кислот и некоторых других соединений капролактам полимеризуется с образованием полиамидной смолы, из которой получают волокно капрон. Важное свойство Капролактам - способность полимеризоваться с образованием ценного полимера - поликапроамида
Физические свойства капролактама
Систематическое наименование |
азепан-2-он
|
Традиционное название
|
капролактам
|
Описание |
Белое, гигроскопичное, кристаллическое твердое вещество
|
Молекулярная формула
|
C6H11NO
|
Молярная масса
|
113.16 г/моль
|
Плотность (при 70 °С)
|
1,01 г/см3
|
Точка кипения |
136-138 °C / 10 мм Hg
|
Точка плавления
|
69-70 oC
|
Коэффициент перевода
|
1ppm=4.6 мг/м3 @ 25 oC
|
Основное промышленное применение капролактама - производство полиамидных (нилоновых) волокон и нитей (полиамид 6). Кроме того, капролактам применяется в производстве инженерных пластиков, полиамидных пленок. В небольших количествах капролактам может использоваться в образовании полиуретана и синтезе лизина, жесткие текстильные подкладки, покрытия для пленок, синтетические кожи, пластификаторы, растворители для красок.
Технология производства капролактама:
В промышленности капролактам получают из бензола, фенола или толуола по схемам:
В промышленности наибольшее распространение получил метод синтеза капролактама из бензола. Технологическая схема включает гидрирование бензола в циклогексан в присутствии Pt/Al2O3 или никель-хромового катализатора при 250-350 и 130-220 °С, соответственно. Жидкофазное окисление циклогексана в циклогексанон осуществляют при 140-160 °С, 0,9-1,1 МПа в присутствии нафтената или стеарата Со. Получающийся в результате окисления циклогексанол превращают в циклогексанон путем дегидрирования на цинк-хромовых (360-400 °С), цинк-железных (400 °С) или медь-магниевых (260-300 °С) смешанных катализаторах. Превращение в оксим проводят действием избытка водного раствора сульфата гидроксиламина в присутствии щелочи или NH3 при 0-100°С. Завершающая стадия синтеза капролактама. - обработка циклогексаноноксима олеумом или конц. H2SO4 при 60-120 °С (перегруппировка Бекмана). Выход капролактама в расчете на бензол 66-68%. При фотохимическом методе синтеза капролактама из бензола циклогексан подвергают фотохимическому нитрозированию в оксим под действием NOCl при УФ облучении. Метод синтеза капролактама из фенола включает гидрирование последнего в циклогексанол в газовой фазе над Pd/Al2O3 при 120-140 °С, 1-1,5 МПа, дегидрирование полученного продукта в циклогексанон и дальнейшую обработку как в методе синтеза из бензола. Выход 86-88%.
Метод синтеза капролактама из толуола включает: окисление толуола при 165°С в присутствии бензоата Со; гидрирование получающейся бензойной кислоты при 170°С, 1,4-1,5 МПа в присутствии 5%-ной взвеси Pd на мелкодисперсном угле; нитрозирование циклогексанкарбоновой кислоты под действием нитрозилгидросульфата (нитрозилсерной к-ты) при 75 80 °С до капролактама-сырца. Некоторые стадии этой схемы недостаточно селективны, что приводит к необходимости сложной очистки получаемого капролактама. Выход капролактама 71% в расчете на исходный продукт.
Полученный любым из перечисленных методов капролактам предварительно очищают с помощью ионообменных смол, NaClO и КМnО4, а затем перегоняют. Побочный продукт производсства (NH4)2SO4 (2,5-5,2 т на 1 т К.), который используется в сельском хозяйстве в качестве минерального удобрения. Известны также методы получения капролактама из неароматического сырья (фурфурола, ацетилена, бутадиена, этиленоксида), которые не нашли промышленного применения.
Твердый капролактам транспортируют в бумажных пятислойных мешках с полиэтиленовым вкладышем, жидкий - в специально оборудованных цистернах с обогревом в атмосфере азота (содержание кислорода в азоте не должно превышать 0,0005%). Температура воспламенения - 135°С, т. самовоспламенения - 400 °С, нижний предел воспламенения 123°С; ЛД50 450 мг/м3 (мыши, вдыхание паров), ПДК 10 мг/м3.
В мире капролактам получают преимущественно из бензола - 83,6%, из фенола - 12%, из толуола - 4,4%.
Технология производства аммиачной селитры:
Аммиачная селитра получается нейтрализацией азотной кислоты газообразным аммиаком, и последующим гранулированием плава.
Метод получения аммиачной селитры из аммиака коксового газа и разбавленной азотной кислоты перестали применять как экономически невыгодный.
Технология производства аммиачной селитры включает в себя нейтрализацию азотной кислоты газообразным аммиаком с использованием теплоты реакции (145 кДж/моль) для упаривания раствора селитры. После образования раствора, обычно с концентрацией 83 %, лишняя вода выпаривается до состояния расплава, в котором содержание нитрата аммония составляет 95 — 99,5 % в зависимости от сорта готового продукта. Для использования в качестве удобрения расплав гранулируется в распылительных аппаратах, сушится, охлаждается и покрывается составами для предотвращения слёживания. Цвет гранул варьируется от белого до бесцветного. Нитрат аммония для применения в химии обычно обезвоживается, так как он очень гигроскопичен и процентное количество воды в нем (ω(H2O)) получить практически невозможно.
На современных заводах, производящих практически неслеживающуюся аммиачную селитру, горячие гранулы, содержащие 0,4 % влаги и менее, охлаждаются в аппаратах с кипящим слоем. Охлажденные гранулы поступают на упаковку в полиэтиленовые или пятислойные бумажные битумированные мешки. Для придания гранулам большей прочности, обеспечивающей возможность бестарных перевозок, и сохранения стабильности кристаллической модификации при более длительном сроке хранения в аммиачную селитру вносят такие добавки, как магнезит, полуводный сульфат кальция, продукты разложении сульфатного сырья азотной кислотой и другие (обычно не более 0,5% по массе).
В производстве аммиачной селитры используют азотную кислоту с концентрацией более 45% (45-58%), содержание окислов азота не должно превышать 0,1%. В производстве аммиачной селитры могут быть использованы также отходы аммиачного производства, например аммиачная вода и танковые и продувочные газы, отводимые из хранилищ жидкого аммиака и получаемые при продувках систем синтеза аммиака. Кроме того, в производстве аммиачной селитры используются также газы дистилляции с производства карбамида.
При рациональном использовании выделяющегося тепла нейтрализации можно получить за счет испарения воды концентрированные растворы и даже плав аммиачной селитры. В соответствии с этим различают схемы с получением раствора аммиачной селитры с последующим выпариванием его (многостадийный процесс) и с получением плава (одностадийный или безупарочный процесс).
Возможны следующие принципиально различные схемы получения аммиачной селитры с использованием тепла нейтрализации:
- установки, работающие при атмосферном давлении (избыточное давление сокового пара 0,15-0,2 ат);
- установки с вакуум-испарителем;
- установки, работающие под давлением, с однократным использованием тепла сокового пара;
- установки, работающие под давлением, с двукратным использованием тепла сокового пара (получение концентрированного плава).
В промышленной практике нашли широкое применение как наиболее эффективные установки, работающие при атмосферном давлении, с использованием тепла нейтрализации и частично установки с вакуум-испарителем.
Получение аммиачной селитры по этому методу состоит из следующих основных стадий:
1. получение раствора аммиачной селитры нейтрализацией азотной кислоты аммиаком;
2. выпаривание раствора аммиачной селитры до состояния плава;
3. кристаллизация соли из плава;
4. сушка и охлаждение соли;
5. упаковка.
Процесс нейтрализации осуществляют в нейтрализаторе, позволяющем использовать тепло реакции для частичного выпаривания раствора – ИТН. Он предназначен для получения раствора аммиачной селитры путём нейтрализации 58 – 60 % азотной кислоты газообразным аммиаком с использованием тепла реакции для частичного выпаривания воды из раствора под атмосферным давлением по реакции:
NH3 + HNO3 = NH4NO3 + Qккал
Безопасность процесса нейтрализации обеспечивается автоматическими блокировками, прекращающими подачу сырья в аппараты ИТН при нарушениях соотношения расходов азотной кислоты и газообразного аммиака или при росте температуры в реакционной зоне выше 180 0С; в последнем случае в ИТН автоматически подаётся конденсат водяного пара.
Подогреватель азотной кислоты предназначен для подогрева 58 – 60 % азотной кислоты от температуры, при которой он хранится на складе, до температуры 80 – 90 0С за счёт тепла сокового пара из аппарата ИТН. одогреватель газообразного аммиака предназначен для нагрева аммиака до 120 – 180 С. Донейтрализатор предназначен для донейтрализации аммиаком избыточной кислотности раствора аммиачной селитры, непрерывно поступающего из аппарата ИТН, и вводимых в качестве добавки серной и фосфорной кислот. Высококонцентрированный плав получают в выпарном аппарате в одну ступень под атмосферным давлением. Промывное и фильтрующее оборудование необходимо для отмывки пыли аммиачной селитры, уносимой воздухом из башни, аэрозольных частиц аммиачной селитры из паро-воздушной смеси выпарного аппарата, воздуха из башен, сокового пара из аппаратов ИТН, а также аммиака из этих потоков.
Грануляционная башня она состоит из трёх частей: верхняя часть – с потолком и переходником к промывному скрубберу; средняя часть – собственно корпус; нижняя часть – с приёмным конусом. Продукт выгружается на реверсивный конвейер через прямоугольную щель в нижнем корпусе. Аппарат для охлаждения гранул в кипящем слое предназначен для охлаждения гранул выходящих из грануляционной башни от 110 – 120 до 40 – 45 0С. Под псевдоожижением понимается процесс перехода слоя зернистого материала в «текучее» состояние под действием потока ожижающего агента – воздуха. Если под слой гранул с определённой скоростью подавать воздух, гранулы начинают интенсивно перемещаться относительно друг друга и слой их намного увеличивается в объеме. По достижении определённой скорости наиболее мелкие гранулы начинают покидать границы слоя и уносятся потоком воздуха. Такое явление происходит, если давление потока воздуха превышает силу тяжести гранул. Сопротивление слоя материалов почти не зависит от скорости газа и равно весу материала, приходящегося на единицу площади. Кипящий слой гранул приобретает свойства, присущие капельной жидкости. Температура всего объёма кипящего слоя гранул, как и любой кипящей жидкости, практически одинакова.
Современные крупнотоннажные агрегаты химических производств имеют ряд специфических особенностей, которые следует учитывать при разработке систем автоматизации таких объектов:
- последовательная технологическая структура с жёсткими связями между отдельными стадиями процесса при отсутствии промежуточных ёмкостей;
- большая производительность отдельных аппаратов, рассчитанная на полную мощность агрегата;
- территориальная рассредоточенность рабочих мест аппаратчиков.
Большая мощность и последовательная структура агрегата задают повышенные требования к надёжности контроля, регулирования и защиты, так как выход из строя отдельного элемента зачастую приводит к полной остановке агрегата и, как следствие, к большим экономическим потерям.
Производство сульфата аммония
Сульфат аммония получается из сульфатных растворов производства капролактама и цианистых солей путем их выпаривания и кристаллизации, с последующим центрифугированием и выпаркой.
Производство аммиака
Синтетический аммиак получают при давлении от 25 до 30 МПА, при температуре 470-550 С на железном катализаторе из азотоводородной смеси, по схеме АМ-600
Схема производства аммиака.
№ Аппарат Назначение аппарата, процессы, протекающие в нём.
трубопро-вод Подаётся предварительно подготовленная смесь, состоящая из 3 объёмов водорода и 1 объёма азота.
2. турбо-компрессор Азотводородная смесь сжимается до определённого давления, неоходимого для данного процесса.
3. колонна синтеза Колонна синтеза преназначена для проведения процесса синтеза аммиака.В контактном аппарате расположены полки с катализатором.Процесс синтеза является сильно экзотермическим, протекает с большим выделением тепла, часть которого расходуется на нагревание поступающей азотводородной смеси. Смесь, выходящая из колонны синтеза, состоит из аммиака (20-30%) и непрорегировавших азота и водорода.
4. холодильник Предназначен для охлаждения смеси.Аммиак легко сжимаем и при высоком давлении превращается в жидкость. При выходе из холодильника образуется смесь, состоящая из жидкого аммиака и непрореагировавшей азотводородной смеси.
5. сепаратор Предназначен для отделения жидкого аммиака от газообразной фазы. Аммиак собирается в сборник, расположенный в нижней части сепаратора.
6. циркуляционный насос Предназначен для возвращения непрореагировавшей смеси в контактный аппарат. Благодаря циркуляции удаётся довести использование азотводородной смеси до 95%.
7. аммиако- провод Предназначен для транспортировки жидкого аммиака на склад.
Производство карбомида
Аммиак и диоксид углерода превращаются в карбамид через карбамат аммония при давлении около 140 бар и температуре 180-185°C. Конверсия аммиака достигает 41%, углекислого газа – 60%. Непрореагировавшие аммиак и диоксид углерода поступают в стриппер, при этом СО2 выступает в роли стиппер-агента. После конденсации СО2 и NH3 идут на рецикл и возвращаются в процесс синтеза. Теплота конденсации используется для выработки пара, поступающего в компрессор СО2.
Данный процесс может иметь различное аппаратурное оформление. Ниже представлена Технология Urea 2000plusTM - синтез с бассейновым конденсатором.
Рис. 1.2. Технология Urea 2000plus: синтез с Бассейновым Конденсатором
Данная технология успешно эксплуатируется на производстве карбамида мощностью 2700 тонн/сутки в Китае (CNOOC), запущенном в 2004 году, а также на производстве мощностью 3200 тонн/сутки в Катаре (Qafco IV), запущенном в 2005 году.
Второй вариант осуществления данного процесса предполагает использование бассейнового реактора. Преимуществами синтеза с использованием бассейнового реактора являются:
- в данном случае требуется на 40% меньше поверхности теплообмена по сравнению с вертикальным конденсатором пленочного типа,
- конденсатор ВД и реактор объединены в одном аппарате,
- высота конструкции производства значительно снижается,
- длина трубопроводов ВД из коррозионно-стойкой стали значительно снижается,
- снижение инвестиций,
-легкость в эксплуатации, стабильный синтез нечувствительный к изменению соотношения NH3/CO2 .
Ниже представлена схема данного прцесса.
Рис. 1.3. Технология Urea 2000plus: синтез с затопленным реактором
Рис. 1.4. Схема бассейнового реактора
На данный момент существуют также разработки мега-установок карбамида, мощностью до 5000 тонн/сутки. Ниже представлена схема мега-установки, предложенная компанией Stamicarbon.
Рис. 1.5. Мега-производство карбамида (Stamicarbon).
Вариант стриппинг-процесса, предложенный компанией Snamprogetti, предполагает использование аммиака в качестве стриппинг-агента. NH3 и CO2 реагируют с образованием карабмида при давлении 150 бар и температуре 180°C. Непрореагировавший карбамат разлагается в стриппере под действием аммиака. Упрощенная схема процесса выглядит следующим образом:
Рис. 1.6. Стриппинг-процесс в токе NH3 компании Snamprogetti
Конечным этапом всех технологических процессов синтеза карбамида является получение гранул товарного карбамида.