Поверочный расчет установки для производства технического азота методом КЦА с целью увеличения производительности на 30%
Введение
Азот получают тремя основными способами, которые основаны на разложении атмосферного воздуха:
1) методом криогенного разложения воздуха,
2) методом короткоцикловой безнагревной адсорбции,
3) методом мембранной диффузии.
Наиболее часто используется адсорбционный способ для получения азота и кислорода, так как он обеспечивает при низкой себестоимости отличные параметры качества. Адсорбционные генераторы азота относительно недороги как в плане капитальных вложений, так и в обслуживании, компактны, просты конструктивно и в обслуживании. Адсорбционные установки способны вырабатывать азот в небольших и средних количествах, и также, как и криогенные линии, позволяют при необходимости получать азот высокой чистоты - до 99,999%. Однако, в отличие от криогенных установок, на которых получение азота низкой чистоты никогда не рентабельно, с помощью адсорбционных генераторов азота можно получить азот нужной степени чистоты, вплоть до «грязного» азота с чистотой 95%.
Оглавление
Перечень используемых условных обозначений, сокращений терминов 4
Введение 5
1. Аналитический обзор научной и патентной литературы с целью выбора эффективного способа производства 7
1.1 Анализ патентной литературы РФ 16
1.2. Анализ патентной литературы США 18
2. Технико-экономическое обоснование выбора сырья, энергоресурсов, географической точки строительства, расчётная мощность 21
2.1 Выбор источников сырья 21
2.2 Обоснование энергоресурсов 21
2.3 Обоснование географической точки строительства 21
2.4 Близость источника сырья 22
2.5 Наличие потребителей 22
2.6 Наличие квалификационных кадров 22
2.7 Климатические условия 22
2.8 Наличие транспортных путей 23
2.9 Экологическая ответственность 23
2.10 Мощность производства 23
3. Теоретическая часть 24
3.1 Термодинамический (статический) анализ процесса 24
3.2 Кинетический анализ процесса 41
3.3 Обоснование выбора технологического режима 43
4. Выбор оборудования и его расчёт 46
4.1 Поверочный расчет размеров основного аппарата 46
4.2 Расчётная мощность производства при трёх фазной системе 47
4.3 Воздушный компрессор (вспомогательное оборудование) 48
5. Раздел по охране окружающей среды 60
6. Описание технологической схемы 61
6.1 Описание технологического процесса получения азота. 61
6.2 Описание технологической схемы получения азота 61
6.3 Регенерации адсорбера 63
7. Раздел по охране труда и безопасности жизнедеятельности 65
7.1 Меры безопасности при ведении технологического процесса, выполнении производственных операций 65
7.2 Характеристика пожароопасных, взрывоопасных и токсических свойств сырья, готовой продукции и отходов 67
7.3 Основные требования по пожарной безопасности объекта 68
7.4 Возможность накапливания зарядов статического электричества, их опасность и способы нейтрализации 69
7.5 Основные опасности производства, связанные с особенностями технологического процесса 69
7.6 Основные опасности производства 71
7.7 Основные опасности производства, при нарушении правил безопасности работающим персоналом 72
7.8 Мера безопасности при продувке оборудования инертным газом 73
7.9 Классификация по взрывоопасности технологического блока 73
Заключение 74
Список литературы 76
Список литературы
Патентные документы
Патентный поиск в РФ: сайт – URL: https://www.fips.ru/iiss/search.xhtml
1. Способ получения азота под давлением Заявка: 5065588/06, 12.10.1992 Опубликовано: 20.02.1995 RU 2 029 204 C1 МПК F25J 3/04 (1995.01) Заявитель(и): Балашихинское научно производственное объединение криогенного машиностроения им.40-летия Октября Автор(ы): Гарин В.А., Писарев Ю.Г., Громов А.Ф., Барабанов В.Н., Афонина В.П. Патентообладатель(и): Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им.40-летия Октября
2. Способ получения азота под давлением Заявка: 94024650/06, 30.06.1994 Опубликовано: 27.12.1997 RU 2 100 717 C1 МПК F25J 3/04 (1995.01) Заявитель(и): Открытое акционерное общество криогенного машиностроения Автор(ы): Гарин В.А., Писарев Ю.Г., Громов А.Ф., Барабанов В.Н., Тарасова Е.Ю. Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество криогенного машиностроения.
3. Cпособ получения жидкого азота Заявка: 95101487/06, 01.02.1995 Опубликовано: 10.11.1997 RU 2 095 705 C1 МПК F25J 1/00 (1995.01) Заявитель(и): Будневич Семен Самойлович, Савченко Юрий Афанасьевич Автор(ы): Будневич Семен Самойлович, Савченко Юрий Афанасьевич Патентообладатель(и): Будневич Семен Самойлович, Савченко Юрий Афанасьевич
4. Комбинированная система для получения азота и сжижения природного газа на основе установки с криогенной машиной Стирлинга Заявка: 99107205/06, 13.04.1999 Дата начала отсчета срока действия патента: 13.04.1999 Опубликовано: 27.06.2000 Бюл. № 18 RU 2 151 977 C1 МПК F25J 1/02 (2000.01) F25J 3/04 (2000.01) Заявитель(и): Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Автор(ы): Кириллов Н.Г. Патентообладатель(и): Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского
5. Устройство для получения жидкого азота и газообразного гелия из высокоазотной газовой залежи Заявка: 95108433/06, 23.05.1995 Опубликовано: 20.08.1998 RU 2 117 886 C1 МПК F25J 1/00 (1995.01) Заявитель(и): Житомирский Федор
При применении углеродных молекулярных сит следует учитывать чистоту подаваемого воздуха. Перед входом в генератор азота сжатый воздух должен быть чистым и сухим, поскольку это положительно влияет на качество азота, а также предотвращает повреждение УМС от влаги. Кроме того, необходимо контролировать температуру и давление на входе в диапазоне от 10 до 25 градусов C, сохраняя при этом давление от 4 до 13 бар. Для надлежащей обработки воздуха между компрессором и генератором должен быть установлен осушитель. Если всасываемый воздух поступает из масло смазываемого компрессора, необходимо также установить масляный коалесцирующий и угольный фильтр, чтобы исключить любые примеси до того, как сжатый воздух попадет в генератор азота. В большинстве генераторов установлены отказоустойчивые датчики температуры, давления и точки росы под давлением, которые предотвращают попадание загрязненного воздуха в систему КЦА и повреждение ее компонентов.