 Строительство новых агрегатов с энергоемкостью ниже 7 Гкал/т и с потреблением природного газа ниже 850 ст. м3 на тонну аммиака станет крайне необходимым для всех компаний, желающих активно оперировать на рынке аммиака и азотных удобрений. Это должно входить в стратегию их развития как обязательное условие выживаемости.
Принимая во внимание появляющиеся разработки, ГИАП постоянно вносит изменения в технологию производства аммиака, с тем чтобы создать концепцию агрегатов нового поколения, способных удовлетворить требованиям двадцать первого века. Некоторые положения этой концепции уже были опубликованы [1]. За последнее время “ГИАП” исследовал новые процессы и аппараты для переработки топлива в технологический газ для производства аммиака, метанола, водорода, монооксида и диоксида углерода и других продуктов. Эти новые достижения “ГИАП” в области технологии, аппаратуры и катализаторов создают научную и техническую базу для разработки новой концепции аммиачного агрегата. Выше мы уже упоминали, что новая технология реформинга с большим успехом реализована на Синьцзянском заводе азотных удобрений в Китае. О пуске этой установки мы докладывали на конференции международной ассоциации производителей удобрений, которая состоялась в сентябре 1999 года в Новгороде при поддержке АО «Акрон» [2]. При разработке концепции нового аммиачного агрегата следует принимать во внимание следующие аспекты проблемы. Термодинамический аспект. Очевидно, что существуют два принципиальных подхода. Первый не ставит жестких ограничений на количество вводимой в аммиачный агрегат первичной энергии. Основное внимание в этом случае уделяется поискам изощренных методов последующей утилизации энергии, частично диссипированной в процессе производства. Такой подход лежит в основе концепции упомянутых выше аммиачных агрегатов 70-х годов, в которых производится огромное количество энергетического пара (6.5 тонн/тонну NH3) и огромное количество механической энергии (около 1.0 Mвт/тонну NH3). Такие же приемы используются и при модернизации этих агрегатов. Из термодинамических соображений ясно, что количество вводимой в агрегат первичной энергии должно быть ограничено, поскольку утилизационные процессы неизбежно связаны с ростом энтропии. Весьма трудно избежать технологических потерь вещества, которые даже в старых аммиачных агрегатах не превышают 1 - 2%. Следовательно, необходимо, прежде всего, снизить производство пара (на производство которого затрачивается до 4.6 Гкал на тонну аммиака), ограничившись неизбежными технологическими нуждами, и производство механической энергии, используемой на компремирование технологических потоков и гидравлические потери. При этом неизбежную рекуперацию тепла следует проводить на наиболее высоком температурном уровне. В этом сущность второго подхода, который мы использовали при разработке концепции нового аммиачного агрегата. Экологический аспект. Понятно, что новая концепция аммиачного агрегата или любых других агрегатов (метанольного, производства водорода, высших спиртов, искусственного жидкого топлива и т.д.) не может упускать из виду экологичский аспект проблемы, поскольку российское законодательство предусматривает тщательную и жесткую экспертизу любого проекта строительства химического объекта. Нужно также учитывать, что природоохранное законодательство будет ужесточаться под давлением международных экологических требований, которые распространяются, в том числе и на нетоксичные выбросы, в частности диоксида углерода. Известно, что в США и ряде стран Европы введены налоги на выбросы СО2 , так называемый “Carbon-tax”. Поэтому “ГИАП” в настоящее время концептуально закладывает в разрабатываемую технологию принципы минимизации вредных выбросов в окружающую среду. Такой подход дает, несомненно, больший эффект и с точки зрения экономичности является более предпочтительным, чем применение дополнительных устройств или установок для очистки выбросов. Мы сформулировали принципы экологической толерантности технологической установки, которые учитывали при разработке технических решений для концептуального аммиачного агрегата. Вот эти принципы: 1.Минимально возможное вовлечение природных ресурсов в технологический процесс.
2.Рециклирование в границах установки отходящих и отбросных потоков.
3.Использование малотоксичных и не коррозионных материалов и химических веществ.
4.Использование материалов и катализаторов, поддающихся рециклированию.
5.Повышение надежности аппаратов и оборудования с целью уменьшения риска аварийных выбросов. Ниже показано, каким образом, упомянутые принципы реализованы в технических решениях нового аммиачного агрегата. Мы исходили из необходимости снизить вредные газовые выбросы в 2-3 раза и почти полностью исключить выбросы технологического конденсата. Как показано ниже, эта цель может быть достигнута разработкой технических решений, приводящих к существенному уменьшению затрат энергии на производство целевого продукта. Надежность и безопасность. Следует принять во внимание, что надежность и безопасность агрегата повышается, если удается уменьшить долю оборудования, работающего при наиболее высокой температуре и давлении, упростить компрессоры. Система управления должна обеспечивать надежное функционирование всех установок агрегата, содержать подсистемы диагностирования состоянии оборудования, обрабатывать и выводить их информацию. Программное обеспечение инженерно-технологических решений. При разработке современных технологий большее значение имеет программное обеспечение моделирования химико-технологических процессов, так как ис¬пользование программ позволяет с одной стороны значительно сократить расходы и время на проектирование, а с другой правильно обобщать и использовать опыт экс¬плуатации действующих установок в поиске оптимальных, надежных решений. Упор сделан на создание программных средств для расчёта процессов в каталитических реакторах, поскольку производство аммиака в значительной мере базируется на каталитических процессах, а его дальнейшее развитие связано с прогрессом в области исследований гетерогенного катализа. Любая разработка современной аммиачной технологии не может быть осу¬ществлена без использования программ кинетических расчетов реакторов реформинга, конверсии СО, синтеза аммика и др. Указанные программы созданы с учетом многолетних исследований ГИАП в области кинетики гетерогенного ка¬та¬лиза и обобщают уникальный опыт внедрения разработок института в промышлен¬ности. Мы перешли от одномерных моделей химико-технологических процессов с набором критериальных уравнений тепломассообмена к созданию программ более сложных двумерных моделей. Использование таких моделей уменьшает количество экспериментально определяемых параметров, которые на настоящий момент либо нельзя достаточно точно определить, либо они вообще не определяются существующими методами измерения. Кроме того, такие модели в несколько раз увеличивают объем получаемой полезной информации. |
