Mavzu: Kimyo sanoatini avtomatlashtirish. Noorganik moddalar ishlab
chiqarishni avtomatlashtirish(Ammiak)
Reja:
1.
Ammiakni sintez qilish jarayonini avtomatlashtirish
2. Atmosfera azoti va uni ajratib olish.
3. Sintetik ammiak sintezi:
4. Sintetik ammiak sintezining texnologik sxemasi.
Ammiakni sintez qilish jarayonini avtomatlashtirish 0,3% Ar va 1% gacha SN4
bo‟lgan azot-vodorod aralashmasi turt bosqichli markazdan kochma kompressorda 31,5
MPA bosimgacha siqiladi va xavo sovutkichida 40 Sgacha sovutilgandan sung ammiak
sintezi agregatining kondensasion kolonkasi 1 ga yunaltiriladi. Suyuk ammiak
katlamidanutib, u namlik koldiklaridan va uglerod dioksididan yuviladi hamda
kolonkaning seperasion qismida sirkulyasion gaz bilan aralashib ketadi. Gazlar
aralashmasi sirkulyasion gazni trubalar oraligida sovitib, 35-45 S gacha kiziydi va
kondensasion kolonkadan issiklik almashtirgichi 2 ga chikadi. Issiklik almashtirgichning
trubalar oraligida gaz 140-190 S gacha kiziydi va sintez kolonkasi 3 ga yunaladi. 3,3%
NH3 bo‟lgan gaz aralashmasi sintez kolonkasi oldida bir nechta okimga ajraladi. Asosiy
okim sintez kolonkasining pastki qismiga boradi, kolonka korpusi bilan katalizator kutisi
orasidagi halka oralik bo‟yicha kutariladi va uning ustiga joylashgan issiklik
alamashgichga keladi. Issiklik almashgichining trubalar oraligida gaz katalizator kutisidan
chikayotgan gaz bilan issklik almashinish hisobiga 400-440 S gacha kiziydi va katalizator
zonasiga keladi, u erda azot-vodorod aralashmasidan ammiak xosil bo‟ladi. 14-16%
ammiakka ega bo‟lgan gaz aralashmasi ketma-ket turt katlam katalizatordan utib, 400-
530 S temperaturada markaziy truba bo‟yicha yuqoriga kutariladi, issiklik almashgich
isitgichi naychalari buylab utadi, u erda 335 S gacha soviydi va sintez kolonkasidan chikib
ketadi. Keyin gaz aralashmasi suv isitgichi 4 trubalari bo‟yicha utib, u erda 215 S gacha
soviydi, keyin esa issiklik almashtirgich 2 trubalari bo‟yicha utib, 60-75 S gacha sovib,
xavo bilan sovitish apparatlari 5 ga keladi. Gaz aralashmasi 30-40s gacha soviganda
kondensasiyalangan ammiak separator 6 da ajraladi va ammiak tuplagichida yigiladi. 12%
ammiak bo‟lgan gaz aralashmasi separatordan sirkulyasion kompressor 7 ga yunaltiriladi.
U erda 31,5 MPa gacha siqiladi va kondensasion kolonna 1 hamda suyuk ammiak
buglatgichi 8 dan iborat ikkinchi kondensasion sistemaga uzatiladi. Gaz kondensasion
kolonnaning trubalar oraligiga yuqoridan kiritiladi, bu erda u trubalar buylab yuruvchi gaz
bilan 20- 25S gacha sovutiladi va buglatgichga keladi, bu erda u trubalar oraligida -12 S
da kaynab turuvchi ammiak bilan -5-0S gacha sovitiladi. Sovutilgan sirkulyasion gaz bilan
kondensasiyalangan ammaia aralashmasi kondensasion kolonna 1 ning separasion
qismiga
uzatiladi,
bu
erdan
suyuk
ammiak
gazdan ajraladi. Sirkulyasion gaz azot vodorot aralashmasi bilan aralashtiriladi va sikl
takrorlanadi. Kondensasion kolonna 1 ning olingan suyuk agregat minus5 minus 2 S
temperaturada 2MPa gacha drossellanadi va ammiak tuplagichiga junatiladi. Dastlabki
gaz aralashmasi bo‟lgan metan va argon sintez siklida tuplanadi. Inert gazlar
konsentrasiyasini ma‟lum darajada tutib turish uchun sirkulyasion gazning bir qismi
sistemadan doimo chiqarib turiladi. Gaz 29,5 MPa bosim ostida kondensasion kolonna
9ga yunaltiriladi , u erda gaz issiklik almashgichning trubalar oraligi buylab utadi va
buglatgich 10 ning trubalariga tushadi , u erda esa ammiak -34S da kaynab turadi. -28S
gacha sovitilgan gaz kondensasion kolonna 9 ning separasion qismiga suyuk ammiakni
ajratish
uchun
qaytariladi
va
keyin
foydalanishga
yunaltiriladi.
Gazdagi
ammiak miqdori sovitilgandan sung 2%gacha pasayadi .kondensasion kolonna 9 dan6
suyuk ammiak 2MPa gacha drosellanadi va ammiak tuplagichga yunaltiriladi.
Ammiakni sintez qilish jarayoning samaradorligi ko‟p jihatdan kataliz xududida optimal
temperatura rejimini yaratish bilan belgilanadi, u sirkulyasion gazning tarkibi , bosimi ,
hajmiy tezligiga va katalizatorning xossalariga bog‟liq. Agar temperatura rejimi gazlar
miqdori va boshqa parametrlar ammiak bo‟yicha berilgan unumdorlikni ta‟minlasa past
bosim esa ammiak sintezi sistemasining yaxshi ishlashi haqida dalolat beradi.
Ammiak sintezi reaksiyasining tezligi gaz aralashmasi tarkibiga bog‟liq muvozanat
holatida optimal tarkib stexiometrik tarkib hisoblanadi. Ishchi sharoitida reaksiyaning
maksimal N2:N2=2,5-2,8 nisbatda kuzatiladi, bunday nisbat berilgan darajada metanning
konversiyasi bosqichida xavo sarfini o‟zgartirish yuli bilan tutib turiladi. Reaktorga
kirishda gazda ammiak miqdorining ortishi bosimning usishiga olib keladi (chunki sintez
reaksiyasi tezligi pasayadi), ammiakning boshlangich konsentrasiyasining kamayishi esa
juda yuqori darajadagi almashishlarga va shunga mos xolda sistemada bosimning
kamayishiga olib keladi. Bosim oshganda reaktorda temperatura ortadi, chunki aylanish
darajasi
va
mos
ravishda
temperatura
ortadi. Yangi sintez gazning ortiqcha miqdori kirganda bosim ortadi va mos ravishda
kattaliz xududida temperatura ortadi. Reaktorga kirishda inert gazlar miqdorining
kamayishi jarayon tezligining va konversiya darajasining ortishiga olib keladi, buning
natijasida reaktorda temperatura kutariladi. Sikldagi doimiy bosim gaz sarfini rostlovchi
klapan 37 yordamida o‟zgartirish yuli bilan bosim rostlagich 11 orkali tutib turiladi. Yangi
gaz
tarkibi
ishlab
chiqarishning
oldingi
bosqichlarida
rostlanadi.
Kolonna sinteziga kirishdagi gaz temperaturasi sovuk gazni baypas chizigida
chiqarish issiklik almashgichi yonidagi uzatuvchi rostlaovchi klapan 38 ga ta‟sir
ko‟rsatuvchi temperatura rostlagich 12 yordamida o‟zgarmas kilib turiladi. Sintez
kolonnasidagi temperatura rejimi xar bir polkada temperatura rostlagichlari 13-16, sovuk
gazni polkalarga rostlovchi klapanlar 39-42 yordamida avtomatik uzatish yuli bilan
barqarorlashtirilib turiladi. Kondensasion kolonnalar 1 va 9 dan hamda separator 6 dan
satxni rostlagichlar 17-19 va rostlaovchi klapanlar 43-45 yordamida suyuk ammiakni
berish buginlari rostlashni muxim buginlari hisoblanadi. Shuningdek suyuk ammiak
buglanishlarida satx rostlagich 20-21 lar hamda rostlovchi klapan 46 va 47 lar yordamida
satxlarning
doimiyligini
avtomatik
ta‟minlash
kuzda
tutilgan.
Asosiy texnologik parametrlarini nazorat qilish vazifasini amalga oshirish uchun
bir kator nazorat-o‟lchov asboblarini o‟rnatish kuzda tutilgan. Quyidagi parametrlarni
o‟lchovchi asboblar muxim hisoblanadi; Kolonna devori sirtining (datchik 22), kolonna
chiqishida gazning (datchik 23), yangi azotvodorod aralashmasini (datchik 24),
chiqariluvchi issiklik almashgich kirishidagi serkulyasion gazni, buglatkichlar chiqishida
gazsimon ammiakning temperaturalari (datchiklar 25 va 26);Yangi azot-vodorod
aralashmasini (datchik 27), suyuk va gazsimon ammiakning (datchiklar 28-30)
bosimlari; Yangi azot-vodorod aralashmasi (datchik 31), tozalangan gaz (datchik 32)
serkulyasion gaz ( datchik 33) sarfi; Serkulyasion (datchik 34), yangi (datchik 35) va
xaydalgan (datchik 36) gazlarning tarkibi. Uglerod dioksida truba kompressor bir
yordamida, suyuk ammiak nasos 2 bilan va amoniy karbonat eritmasi esa nasos 3 bilan
23-25 MPa bosim ostida reaktor 4 uzatiladi. Karbamid 23 MPa bosim ostida 180-190
temperaturada sintez kilinadi. Reaktor 4 chikkan eritma 1,8 MPa bosimgacha drosellanadi
va urtacha bosim ajratish apparati 5 ga yullanadi, u erda 155-158 temperaturada ammoniy
karbamidi deyarli tula parchalanadi va eritmadan ammiak hamda uglerod dioksidi
xaydaladi. Karbamid eritmasi apparat 5 dan past bosimli ajratish apparatiga yullanadi.
Tarkibida NH3,SO2,N2O bo‟lgan gaz fazasi 5 apparatdan absorber–yuvgich 6 ga keladi,
u erda ammiak uglerod dioksidan matochli eritma bilan yuviladi. Xosil bo‟lgan ammoniy
karbomadi eritmasi 3 nasos yordamida 4 reaktorga uzatiladi. Asosan ammiak va inert
gazlardan iborat absorberyuvgich 6 dan gaz fazasi kondensator 7 ga tushadi, u erda
ammiak kondensasiyalanadi va ammiak idish 8 ga okib tushadi, idish 8 dan ammiak 2
nasos bilan issitgich 9 orkali reaktor 4 ga uzatiladi. Ammiakning va uglerod
dioksidining karbamidga aylanish jarayonining eng qulay sharoitlari bu reaksiyalarni
ketishi bilan belgilanadi, shuningdek reaksion massaning tabiy holati bilan aniqlanadi.
Karbamidni sintez qilish maqsadga muvofiq bo‟lgan minimal temperatura 160-170 ni
tashkil etadi. Yanada past temperaturalardan ammoniy karbamidining karbamidga
aylanish tezligi juda kichik. Amalda karabmidni sintez killish jarayoni 185-195S da
utkaziladi. Jarayon bosimi ortirilganda ammoniy karbamidi parchalaninsh temperautrasi
ortadi. Shunday qilib yuqorida ko‟rsatilgan temperaturalarda karbamidni sintez qilish
uchun ammoniy karbamadini parchalanishiga tuskinlik kiluvchi bosimni tutib turish zarur.
Amalda sintez qilish temperaturasi 185- 195S bo‟lganida bosim taxminan 18-20 MPa
bo‟lishi kerak. Karbamidni sintez qilish jarayonining samaradorligi uchun dastlabki
reagentlarning nisbati katta axamiyatga ega. Ammiak va uglerod dioksidining
stexiometrik nisbatida ular aylanishlarining muvozanatlik darajasi 45-55% dan oshmaydi.
Bu nisbatning oshishi bilan ammiakning aylanish muvozanatlik darajasi ortadi, birok
ortiqcha ammiakning ortishi ma‟lum chegaragachagina maqsadga muvofiqdir.
Hisoblashlarning ko‟rsatishicha ammiakning 80-100% ga teng (stexiometrikdan) ortiqcha
bo‟lishi eng tejamlidir.Karbamid sintezining kechishiga dastlabki reagentlarda suv
aralashmasi sezilarli ta‟sir ko‟rsatadi, uning bo‟lishi ammoniy karbamatning aylanish
darajasini pasaytiradi.
Karbamid sintezi uchun qo‟llaniladigan texnik ammiak va (ayniksa) uglerod
dioksidida karbamid sintezining ketishiga yomon ta‟sir ko‟rsatuvchi inert aralashmalalar
bor. Avtomatik rostlash sxemasiga jarayonning quyidagi parametrlarini barqarorlashtirish
kiradi;
Idish 8 da suyuk ammiakning satx balandligini rostlagich 10 va rostlovchi klapan
20 yordamida; rostlagich 11 va rostlovchi klapan 26 yordamida urtacha bosimni ajratish
apparati 5 ning ko‟pdagi satx balandligi 3 nasosning baypas chizigida o‟rnatilgan
rostlagich 12 va rostlovchi klapan 19 yordamida absorver –yuvgich 6 dagi ugleammoniyli
tuzlar eritmasining satxi balandligi; Isitgich 9 dan bug kondensatini chiqarish chizigida
o‟rnatilgan rostlovchit klapan 22 va rostlagich 13 yordamida reaktor 4 ga uzatiladigan
ammiakning temperautrasining, bugin uzatish chizigida o‟rnatilgan rostlovchi klapan 24
va 25 hamda temperaturani rostlovchi rostlagichlar 14 va 15 yordamida parchalash
apparati 5 dagi temperaturalar; Nasos 2 ning baypasidagi o‟rnatilgan rostlovchi klapan va
sarflovchi 16 yordamida reaktor 4 ga uzatilayotgan suyuk ammiak sarfiy rostlagich 17 va
rostlovchi klapan 27 yordamida absorver yuvgich 6 ga uzatiladigan motka eritma sarfi;
Reaktor 4 dan gaz fazasini chiqarish chizigida o‟rnatilgan rostlovchi klapan 23, bosim
rostlagich 18 yordamida reaktor 4 dagi bosimlar kiradi.
Azot inson va tirik jonzotlar hayotida katta ahamiyatga ega bo`lgan rangsiz,
ta`msiz va hidsiz gaz. U eng ko`p tarqalgan elementlardan biri. Er qobig`ining massasini
1,10-2,0% ni tashkil qiladi. Asosiy qismi atmosferada (75,6% massa bo`yicha, 78,09%
hajmi bo`yicha) bo`lib 4
10
8
m
3
ga tengdir. Bog`langan holda havoda, daryolar, dengizlar,
okeanlar suvida uchraydi. Er qobig`ida u asosan uch xil: erkin, minerallar va ionlarga
ega bo`lgan birimalarni hosil qiladi. Sanoat ahamiyatiga ega bo`lgan natriyli selitra va
kaliyli selitrasi ko`rinishida, kometalarning gaz bo`lutlarida, quyosh atmosferasida qayd
etilgan.
Suyuq azotdan sovutish qurilmalarida foydalaniladi. Azot kimyoviy aktivligining
kamligi avvalo uning molekulasining tuzilishiga bog`liq. Ikki atomdan iborat azot
molekulasini parchalash uchun juda katta 984,6 kj/mol energiya kerak. Molekulasi
parchalanmay turib azot kimyoviy bog` hosil qilmaydi. Atomar azot esa ancha aktiv
xususiyatga ega. U odatdagi haroratda oltingugurt, fosfor,mishg`yak va ba`zi metallar,
Masalan,simob bilan reaksiyaga kirishadi. Lekin azotni alohida atomlar holida olish
murakkab ish hisoblanadi. Hatto 30000S da olingan azotning 0,1% igina erkin atomlarga
ajrala oladi. Azot kimyoviy laboratoriyalarda quyidagi reaksiyalarga binoan hosil
qilinadi:
| 