О работе цеха аммиачной селитры ОАО «КуйбышевАзот»

Автор: А.П. Александров (ОАО «КуйбышевАзот»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №7/2016

ОАО «КуйбышевАзот» является одним из ведущих предприятий российской химической промышленности.

Предприятие осуществляет свою деятельность по двум основным направлениям:

• получение капролактама и продуктов его переработки (полиамид-6, высокопрочные технические и текстильные нити, кордная ткань, инженерные пластики);
• производство аммиака и азотных удобрений.

Кроме того, ОАО «КуйбышевАзот» производит технологические газы, обеспечивающие потребности основных бизнес-направлений и вместе с тем являющиеся самостоятельными товарными продуктами.

На площадке ОАО «КуйбышевАзот» действуют два агрегата производства селитры АС-60 и установка по получению жидкого комплексного удобрения КАС.

Генеральное проектирование производства аммиачной селитры было выполнено Государственным научноисследовательским и проектным институтом азотной промышленности и продуктов органического синтеза (ГИАП); проектировщик технологической части – Северодонецкий филиал ГИАП.

Метод производства аммиачной селитры основан на получении водного раствора аммиачной селитры путем нейтрализации неконцентрированной (47%) азотной кислоты газообразным аммиаком с последующим упариванием и приллированием плава в башнях. Общая проектная мощность производства аммиачной селитры – 352 тыс. т/год в пересчете на 100% селитру. Утвержденная производственная мощность – 400 тыс. т/год.

В декабре 1965 г. было введено в эксплуатацию производство аммиачной селитры. Достигнутая мощность в сентябре 1966 г. – 177 тыс. т/год. В 1986 г. достигнутая мощность составила 450 тыс. т/год, в 2015 г. – 580 тыс. т/год.

В 1984 г. по проекту ПКБ в «КуйбышевАзот» был освоен выпуск жидких комплексных удобрений – смеси водных растворов карбамида и аммиачной селитры по ТУ 113-03-27-52–83 и сложного жидкого азотного удобрения (КАС) и жидкого комплексного удобрения на основе фосфорных соединений (ЖКУ) состава 18-6 по ТУ 2186-060-05759020–2002. Метод производства КАС основан на смешивании растворов селитры и карбамида с последующим упариванием. Утвержденная производственная мощность установки КАС – 85 тыс. т/год (в 1984 г. – 35 тыс. т/год, в 1988 г. – 85 тыс. т/год.).

В 1994 г. произведена модернизация установки КАС совместно с фирмой «Норск Гидро» на производительность 200 тыс. т/год. За время развития цеха были проведены следующие реконструкции.

В 1968 г. по проектам Северодонецкого филиала ГИ-АП и ростовского института «Промстройниипроект» смонтирована скрубберная установка по переработке газов дистилляции цеха карбамида с получением аммиачной селитры. Проектная мощность скрубберной установки – 100 тыс. т/год (100% аммиачной селитры при переработке 4000 м3/ч отходящих газов карбамида с содержанием аммиака 80,8% об.).

В 1969 г. по проекту ГИАП производство реконструировано путем замены горизонтальных выпарных аппаратов второй ступени вертикальными с установкой доупарочных аппаратов. Реконструкция была направлена на улучшение качества аммиачной селитры.

В 1970 г. по проекту ГИАП производство реконструировано путем замены одного «кипящего слоя» двойным «кипящим слоем». Цель реконструкции – снижение температуры готового продукта. Реконструкция выполнена на грануляционных башнях.

В 1971–1972 гг. по проекту Северодонецкого филиалаГИАП были выполнены следующие работы по уменьшению сброса загрязненных вод и выбросов в атмосферу:

• установка новых ловушек после аппарата использования теплоты нейтрализации (ИТН);
• реконструкция выпарных аппаратов первой ступени с заменой существующего сепаратора сепаратором новой конструкции;
• в отделении грануляции – установка сепараторов второй ступени новой конструкции с промывкой сокового пара;
• установка дополнительной одной емкости 25 м3 и насосов к емкостям для конденсата сокового пара;
• установка поверхностного конденсатора для конденсации сокового пара после продувки выпарных аппаратов первой ступени, расширителей раствора, аппаратов ИТН, сборников раствора;
• перевод выброса с установки приготовления азотнокислого разложения магнезита на общую выхлопную трубу высотой 70 м;

В 1971 г. производство было переведено на использование в качестве антислеживающей добавки азотнокислого раствора магнезита. В 1971–72 гг. по проекту Северодонецкого ОКБ выполнена реконструкция щитов КИПиА в корпусах 601, 602. В 1982 г. по проекту ПКО начата отгрузка водного раствора аммиачной селитры в железнодорожных цистернах.

В 1984 г. по проекту Тольяттинского филиала ГИАП введена в эксплуатацию установка для глубокой очистки воздуха после доупарочных аппаратов от пыли аммиачной селитры и аммиака в орошаемых промывателях.

В 1988 г. по проекту ПКО мощность производства КАС увеличена до 85 тыс. т/год. В 1989 г. по договору с Чирчикским филиалом ГИАП произведена реконструкция аппаратов ИТН и скрубберных установок с целью интенсификации узла нейтрализации, повышения надежности работы аппаратов, снижения потерь связанного азота с соковыми парами, увеличения пробега кислотных барбатеров в ИТН, повышения точности регулирования рН-процесса нейтрализации.

В 1993 г. по проекту ПКО освоена установка «Биг-Бег» отгрузки гранулированной аммиачной селитры в мягких контейнерах.

В 1994 г. по проекту ПКО и на основании генерального соглашения между ассоциацией «Агрохим» с норвежской фирмой «Норск Гидро» и американской компанией по продаже КАС произведена реконструкция установки приготовления КАС мощностью 200 тыс. т/год.

В 1997 г. по проекту ПКО начата отгрузка аммиачной селитры и КАС водным транспортом через порт Тольятти.

В 2001 г. по проекту ПКО введена в эксплуатацию установка производства сложно-смешанного удобренияИАС (известково-аммиачная селитра).

В 2005 г. по проекту ПКО и на основании генерального соглашения с норвежской фирмой «Яра» и шведской компанией «НоваТэк» произведена реконструкция установки приготовления азотно-кислой вытяжки с установкой пресс-фильтра на стадии осветления раствора.

Основная задача цеха №3 – наращивание мощности цеха с соблюдением безопасного ведения технологического процесса. Из представленной информации видно, что в 2015 г. была достигнута рекордная выработка – 580 тыс. т/год. Так как производство очень сильно реагирует на температуру окружающего воздуха, была поставлена следующая задача: в период с октября по май включительно выработка должна составлять 1700 т/сут, а в период с июня по сентябрь – 1500 т/сут.

Это было достигнуто в результате установки узла захолаживания воздуха перед его подачей на кипящий слой. В цехе №3 имеется две башни приллирования, на каждую из них подается по 100 000 м3/ч воздуха двумя аппаратами (каждая воздуходувка обеспечивает подачу 50 000 м3/ч воздуха).

Суть установки захолаживания следующая. По отводу от транзитной магистрали жидкий аммиак (давление – 16 ати, расход ~10520 кг/ч) поступает на узел регулирования давления циркуляционного ресивера. При прохождении жидкого аммиака через регулирующий узел со значительным гидравлическим сопротивлением выделяется тепловая энергия, что приводит к частичному вскипанию потока хладагента, и на вход в циркуляционный ресивер поступает парожидкостная смесь с небольшим массовым содержанием паров аммиака (давление – 4,8 ати, расход ~10520 кг/ч). Поступающий в циркуляционный ресивер поток разделяется – жидкость за счет гравитационных сил осаждается в нижней части аппарата, пары остаются в верхней части ресивера и в автоматическом режиме сбрасываются в паровую магистраль.

Из стояка циркуляционного ресивера жидкость с температурой кипения (+8°C) двумя герметичными насосами подается к секциям охлаждения теплообменных аппаратов поз. Е200…Е230. В теплообменных секциях за счет интенсивных теплопритоков от охлаждаемой воздушной среды жидкий аммиак частично выкипает (давление – 4,8 ати, температура +8°C), парожидкостная смесь с повышающейся степенью сухости по ходу движения потока хладагента, а, следовательно, с понижающейся средней плотностью смеси, поднимается/проталкивается в верхнюю часть аппарата. Из теплообменных секций парожидкостной поток возвращается по двум магистралям в ресивер. В циркуляционном ресивере вследствие резкого падения скорости и изменения направления потока парожидкостная смесь разделяется: капли жидкости за счет гравитационных сил осаждаются в сосуде и вновь попадают на вход насосных агрегатов, пары аммиака остаются в верхней части ресивера, тем самым приводя к повышению давления в системе.

Сброс (отвод) паров для поддержания равновесного рабочего режима давления в аппарате (4,8 ати) осуществляется по магистрали с помощью двух включенных параллельно регуляторов давления в технологический трубопровод пред аппаратами ИТН.

Технологический процесс, связанный с работой системы охлаждения и обработкой воздуха, происходит одновременно с эксплуатацией аппаратов кипящего слоя, осуществляется непрерывно и круглосуточно, управление работой оборудования осуществляется в автоматическом режиме.

Параметры технологического процесса обработки воздуха:

• производительность системы, м3/ч 4×50000
• температура наружного воздуха, °С 35
• относительная влажность наружного воздуха, % 55
• температура воздуха на входе в технологическое оборудование (после термообработки), °С 24
• аэродинамическое сопротивление пучка теплообменной поверхности, не более, Па 100
• температура кипения хладагента, °С 8
• температура теплоносителя (вход/выход), °С 80/40

В связи с тем, что технология производства селитры в ОАО «КуйбышевАзот» – самое первое «детище» ГИАП, нормы образования сточных вод и выбросов максимальные. Перед руководством цеха №3 поставлены четкие обдуманные задачи по снижению экологической нагрузки. С 2012 г. по 2013 г. совместно с чешской фирмой «Мега» была построена установка электродиализа, направленная на переработку сточных вод производства аммиачной селитры. При подаче 60 м3/ч конденсата сокового пара на электродиализную установку, цех №3 получает 58 м3/ч условно чистой воды (солесодержание по контракту – не более 40 мг/л, по факту – 20 мг/л), которая направляется на водооборотный цикл, и 2 м3/ч концентрата (14%-ный раствор аммиачной селитры), поступающего в дальнейшем на производство селитры. Вторая важная задача – снижение выхлопа со свечи после скрубберов-нейтрализаторов. Решением данного вопроса занимается ПКБ «Куйбышев- Азот» с привлечением тольяттинской проектной фирмы «Лада-Хим». Суть решения сводится к установке перед свечой сброса хвостовых газов со скрубберов-нейтрализаторов конденсатора для конденсации всего объема отходящих газов. Образовавшийся конденсат будет направлен либо на электродиализную установку по очистке КСП, либо на НДФ. В июле 2016 г. начинаются строительные работы.