Модернизация процесса конверсии природного газа первой ступени в производстве аммиака

1.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
«Модернизация процесса конверсии природного
газа первой ступени
в производстве аммиака»
Выполнил:
Ромашкин Василий Александрович
студента 5 курса,
группы Н-ТМО-б-з-21-1,
направление подготовки 15.03.02 Технологические машины и оборудование,
(профиль) Технологическое оборудование химических и нефтехимических
производств
Руководитель:
Романенко Елена Семеновна
канд. с.-х.. наук, доцент кафедры Машин и аппаратов химических производств
1

2.

Цель и задачи работы
Целью выпускной квалификационной работы является усовершенствование трубчатой печи
в производстве аммиака.
Объектом исследования является процесс получения аммиака.
Предметом исследования является трубчатая печь.
Задачами работы являются:
– описание объекта производства, описание тeхнoлoгичeскoгo блoкa, опрeдeлeниe oснoвных
рaзмeрoв oбoрудoвaния;
– разработка мероприятий по безопасному проведению процесса;
– произведение экономического обоснования работы.
2

3.

Описание технологической схемы
1 – Природный газ 1,2 МПа,
2 – Природный газ 2,5 МПа,
3 – Пар среднего давления,
4 – Перегретый пар,
5 – Пар 10,5 МПа,
6 – Питательная вода,
7 – ПВС,
8 – Синтез газ в шахтный конвектор,
9 – Газ после компрессора,
10 –Газ после подогревателя в трубчатой печи,
11 – Газ после сероочистки,
12 –ПГС,
13 – Танковые газы
14 – АВС,
С – сепаратор,
КТ – турбокомпрессор,
А– адсорбер,
Р – реактор гидрирования,
СМ – смеситель,
ТП – трубчатая печь
3

4.

Схема автоматизации
Схемой
автоматизации
предусмотрены
контроль
и
регулирование следующих параметров:
1.
Температура газа на выходе из печи (поз. 11)
2.
Давление газовой смеси на выходе из аппарата (поз.12)
3.
Температура парогазовой смеси на реакционные трубы
(поз.4)
4.
Температура топливного газа (поз.10)
5.
Давление топливного газа (поз..9)
6.
Температура
дымовых газов, поступающих
на всас
дымососов (поз..3)
7.
Температура дымовых газов после радиантной зоны
температуры (поз..6)
8.
Концентрация СО, СО2 и СН4. на выходе из трубчатой печи
(поз..2)
4

5.

Конструкция основного аппарата
1 – топочная (радиационная) камера; 2 – реакционная труба; 3 –
нижний коллектор; 4 – секционная газоотводящая труба; 5 –
футеровка; 6 – газоход;
7 – сводовая инжекционная горелка; 8 – газосборный коллектор; 9 –
система пружинной подвески; 10 – газоподводящая труба; 11 –
газоотводящий коллектор; 12 – конвективная камера; 13 – газоход
вспомогательного котла; 14 – дополнительные горелки; 15 – II
ступень пароперегревателя;
16 – подогреватель паровоздушной смеси; 17 – подогреватель
парогазовой смеси; 18 – I ступень пароперегревателя; 19 –
экономайзер;
20 – подогреватель топливного газа.
Трубчатая печь
5

6.

Актуальность работы
Деформация изгиба печных труб
Фактическое расстояние
смещения трубы и ямы на
колене трубы
Трещина по границам зёрен в трубе
6

7.

Модернизация
С целью повышения надежности работы реакционных труб, являющихся одним из самых ответственных и
самых металлоемких элементов в установках конверсии углеводородов, был предложен новый базовый сплав
на железоникелевой основе типа ХН33БС, легированный микродобавками.
Таким образом, сущностью предлагаемого технического решения является жаропрочный сплав, включающий
углерод, хром, никель, ниобий, церий, кремний, марганец, ванадий, титан, алюминий, вольфрам и железо при
следующем содержании компонентов, масс.%: углерод 0,30-0,40; хром 20-23; никель 30-33; ниобий 1,0-1,7;
церий 0,07-0,11; кремний 0,45-0,95; марганец 0,8-1,45; ванадий 0,0005-0,15; титан 0,0005-0,15; алюминий
0,0005-0,10, вольфрам 0,05-0,5, железо и примеси - остальное, а содержание примесей - серы, фосфора,
свинца, мышьяка, цинка, молибдена, кобальта и меди не превышает следующих значений, масс.%: сера - 0,02;
фосфор - 0,02; свинец -0,01; олово - 0,01; мышьяк - 0,01; цинк - 0,01; молибден - 0,25; кобальт - 0,1; медь - 0,2.
Заявляемый сплав является чисто аустенитным, так как его структура сохраняется при нагревании.
Указанный сплав относится к строго литейным и для него не требуется дополнительных мер по ограничению
содержания вредных примесей, таких как сера и фосфор.
В указанных количествах они позитивно влияют на обрабатываемость сплава резанием. Это позволяет
уменьшить толщину реакционных труб в печах риформинга и улучшить тем самым их теплофизические
свойства.
7

8.

Безопасность и экологичность
.
В ВКР были проанализированы и разработаны мероприятия по
предотвращению воздействия опасных и вредных факторов, по
защите персонала и окружающей среды. Проведенные
мероприятия позволяют говорить о безопасности и экологичности
модернизированного объекта
8

9.

Экономическая обоснованность работы
.
Годовой экономический эффект от модернизации составил:
+ 17068961,2 рублей
Срок окупаемости капитальных вложений составил 4,5 года
9

10.

Заключение
В выпускной квалификационной работе была спроектирована трубчатая печь, используемая в установке
производства аммиака.
В разделе обзор и анализ состояния вопроса приведен литературный и патентный обзор, приведено обоснование
выбранной конструкции, рассмотрен различные составы каталитических труб.
В технологическом разделе рассмотрена технологическая схема узла.
Для соблюдения норм технологического режима и безопасности обслуживающего персонала была разработана
схема автоматизации процесса.
В расчетно-конструкторском разделе дано обоснование принятой конструкции основного оборудования. Проведен
конструктивный расчет.
При проектировании были учтены опасные и вредные факторы производства. Работа предусматривает защиту
персонала и окружающей среды от последствий их воздействия.
В экономическом рассчитаны технико-экономические показатели производства.
Цели и задачи в ВКР достигнуты
10

11.

Спасибо за внимание!
11