Моделювання процесу виробництва калієвої селітри продуктивністю 100000 т/рік.
Автор: Сулима Яна Василівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерна хімічна інженерія
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Підводячи підсумки дипломного проекту варто виділити наступні ключові моменти: 1) Сільське господарство України потребує використання мінеральних добив і з кожним роком ці потреби зростають. Лідерські позиції серед мінеральних добрив займають азотні та комплексні добрива, до яких власне і відноситься калієва селітра. З виготовлення азотних добрив в Україні ситуація досить стабільна, чого не можна сказати про комплексні. Через політичну кризу та військові конфлікти на сході більшість підприємств по виготовленню мінеральних добрив припинили свою роботу. Це призвело до виникнення дефіциту цього виду продукції. Значна частка комплексних добрив імпортується з-за кордону. Впродовж 10-ти місяців цього року було імпортовано комплексних добрив на суму – 707,3 млн. USD: Росія – 177,91 млн. USD (25,1%), Білорусь – 153,27 млн. USD (21,7%), Литва – 66,58 млн. USD (9,4%), інші країни – 309,49 млн. USD (43,8%). 2) Ще за часів СРСР були розроблені та реалізовані різноманітні способи виробництва калієвої селітри. Найбільш передовим на даний час є конверсійний метод. Цей метод має ряд переваг: ? добре вивчений та простий у реалізації; ? доступне обладнання; ? отриманий безбаластний продукт; ? порівняно мала шкода для навколишнього середовища. Сировиною для цього способу слугує нітрат натрію та хлорид калію. Державним балансом запасів корисних копалин України в Передкарпатському басейні враховані 13 родовищ калійних солей із загальними запасами солі 3,8 млрд. т. 3) Технологічна схема отримання калієвої селітри розроблена в СРСР хоча і ефективна але потребує деякої модернізації. По-перше, в якості головного апарату обрано випарнарник з виносною гріючою камерою з природною циркуляцією розчину та його кипінням в зоні нагріву. Така конструкція простіша у ремонті та обслуговуванні. Природна циркуляція дозволяє підвищити коефіцієнт тепловіддачі від стінок труб до розчину, що значно зменшить час роботи апарату. Стосовно технологічного режиму роботи апарату вирішено збільшити температуру процесу конверсії до 150 ? в порівнянні зі стандартним для процесу значення 125-130 ?. Це дозволить зменшити час роботи випарної установки та підвищить її ефективність. 4) В ході проектування розраховані необхідні параметри головного апарату необхідні для виготовлення 100 тис. т/рік калієвої селітри. Площа поверхні теплообміну випарного апарату становить 200 м2. Також, виконані конструктивні розрахунки, за якими здійснено моделювання. Площа поверхні теплообміну в пластинчатому підігрівачі, що розміщений перед основним апаратом, становить 8 м2. 5) Отримані в ході моделювання результати наглядно демонструють ефективність роботи установки при температурі 150 ?. Про це свідчить значення масової концентрації упареного розчину, що зросла майже на 20 % в порівнянні з розрахованими значеннями. Також моделювання дало змогу дізнатися параметри процесу, які було б важко попередньо розрахувати, такі як: швидкість, тиск, температуру упареного розчину та вторинної пари. Дані отримані при моделюванні відповідають попередньо розрахованим. Так, наприклад, тиск в гріючій та випарній камерах не перевищує умовно можливий відповідно до ГОСТ 11987-81. Завдяки попередньому моделюванню виявлено, що апарат з даними характеристиками повністю підходить для виконання процесу випарювання при заданих умовах. 6) Дипломним проектом також передбачені заходи по захисту оточуючого середовища. Так, промивні води та газоподібні відходи піддаються попередньому очищенню. Забруднене домішками калієвої селітри повітря з грануляційної вежі, випарного апарату та кристалізаторів надходить на очистку в промивний скрубер. Очищений газ викидається в атмосферу. Для вилучення залишків селітри з промивних вод їх розбавляють конденсатом сокового пара до масової концентрації солей хлористого натрію не більше 9,0 %, калієвої селітри не більше 0,6 % і відцентровим насосом відкачується в каналізацію. Рідкі відходи, зокрема відпрацьована вода, після використання відправляється в каналізацію. Технологічних стоків, які потребують очищення перед направленням на очисні споруди, у виробництві калієвої селітри немає. Паровий конденсат повертається в заводську мережу для подальшого використання. Повернення парового конденсату становить 75-80 % від витрати пари. 7) Для захисту життя та здоров’я працівників проектом передбачено використання захисного одягу та спорядження. Також розроблені заходи по контролю та профілактиці повітря робочої зони, електробезпеці, пожежній безпеці. 8) В частині 6 наведено розрахунок вартості виконання лабораторних досліджень. Туди входять витрати на сировину, обладнання, електроенергію, оренду приміщення та заробітну плату робітника. Загалом для проведення серії дослідів процесу випаровування суміші нітрату натрію та хлориду калію необхідно затратити 11,3 тисячі гривень.