загрузка...
загрузка...
На головну

Мембранна установка виділення водню "Medal".

  1.  Adobe Photoshop. Завдання № 1.1. Інструменти виділення і малювання. магнітне ласо
  2.  D. ВСТАНОВЛЕННЯ ЧАСУ
  3.  D. ВСТАНОВЛЕННЯ ВРЕМЕНИ.................................................................................................. 21
  4.  А). Спалено з утворенням H2O (г) рівні об'єми водню і ацетилену, взяті при однакових умовах. В якому випадку виділиться більше теплоти? У скільки разів? (Відповідь: 5,2).
  5.  Амфотерними називаються такі гідроксиди, які здатні віддавати в реакціях з іншими сполуками як атоми (іони) водню, так і гідрокси-групи (аніони гідроксилу).
  6.  атом водню
  7.  Атом водню і водневоподібний атом (ВПА) по теорії Бора.

Установка призначена для виділення водню з продувочного газу синтезу аміаку.

Установка розрахована на наступні робочі умови:

Об'ємна частка компонентів газу на вході,%:

H2 - 61,5

N2 - 20,5

CH4 -11,0

Ar - 4,0

NH3 - 3,0

Температура газу - від мінус 15 до + 92 ° С.

Абсолютний тиск - 22 МПа.

Витрата газу - 10250 нм3/ Ч при t = 0 ° С і абсолютному тиску 101,3 кПа.

Тут буде описано установки "Medal" французької фірми "Ер Лікід". Фірмою гарантується виділення 82% водню з чистотою 92% при абсолютному тиску 2,8 МПа.

Установка розрахована на тиск 12,9 МПа, робочий тиск 11,0 МПа, максимально допустимий тиск 11,6 МПа (рис.7.1).

Опис технологічного процесу.

Деякі полімери, як плівкові матеріали, так і волокна, більш-менш проникні для газів і парів. Такі матеріали застосовують для розділення газових сумішей в якості розділових мембран. Зазвичай фірми не дають складу, з якого виготовляють мембрани, це становить їх НОУ-ХАУ.

Водень проникає через мембрану завдяки перепаду парціального тиску між сторонами мембрани. Це відомо як рушійна сила процесу.

Массообмен здійснюється в три фази. Молекули газу:

- Розчиняються в мембрані з боку високого тиску;

- Розпорошуються по структурі полімеру на іншій стороні мембрани;

- Випаровуються на стороні низького тиску.

Розчинність і швидкість пересування газу в полімері залежить як від хімічного характеру і молекулярної структури газу, так і від структури полімеру.

Ці параметри ведуть до визначення проникності:

 К = D ? S , (7.45)

де

К - Проникність,

D - Коефіцієнт дифузії,

S - Розчинність.

Найповільнішою з трьох зазначених вище стадій є переміщення газу в полімері. Потік визначається за загальним законом дифузії:

F = D ? dC / dX , (7.46)

де

С - Концентрація в полімері,

Х - Напрямок переміщення.

якщо е - Товщина мембрани, то

 Q = D ? А (С2 - С1) / е , (7.47)

де

Q - витрата газу,

А - Площа мембрани,

С2 - Концентрація компонента газу з боку високого тиску,

С1 - Концентрація компонента газу з боку низького тиску.

Концентрація на кожному кордоні прямо пов'язана з парціальним тиском:

C1 = S ? P1 , (7.48)

C2 = S ? P2 . (7.49)

Таким чином

Q = D ? S ? A (P2 - P1) / e , (7.50)

Q = K ? A (P2 - P1) / e . (7.51)

Цей зв'язок основоположна і показує, що основними параметрами для споживання є:

- Різниця парціального тиску (Р2 - Р1), Яка також називається рушійною силою;

- Проникність, яка залежить від характеру газу і полімеру.

Проникність залежить також від температури: підвищується з підвищенням температури і знижується з її зниженням. Гази з високу проникаючу здатність називаються швидкими газами, а з низькою проникаючою здатністю - повільними газами.

Швидкі гази течуть, в основному, до розчиненого речовини, а повільні гази залишаються, головним чином, в залишку. Всі гази можна порівняти з одним еталонним газом, яким є водень. співвідношення Доводню до кгазу називається вибірковістю. Чим вона вища, тим повільніше газ.

Опис технологічної схеми.

Продувні гази надходять на установку по лінії 2 "-FG001 (рис.7.1), проходять клапан FV-102 регулятора витрати і по лінії 3" -FG001 надходять в фільтр-відділювач F-01 / В-01, де відокремлюється, що буря з продувними газами, аміак.

У отделителе рідини В-01 контролюється рівень і рідина виводиться з нього в міру накопичення.

З фільтра-отделителя F-01 / В-01 газ по лінії 3 "-FG002 надходить в трубне простір парового підігрівача Е-01, де нагрівається парою до температури 85 ° С.

Ізподогревателя продувальні гази надходять на мембранні роздільники М-01 / М-02. У мембранних роздільниках газ проходить всередині мембран, через які водень проникає на периферію, звідки виводиться з низу роздільників по лінії 3 "-HG001 і 3" -HG002. Остаточний газ виходить зверху роздільників і по лінії 3 "-RG001 виводиться з установки.

Надалі газ, збагачений воднем, використовується в циклі синтезу, а скидний газ використовується споживачем в залежності від можливостей і потреби підприємства. Зазвичай скидний газ відмивається від аміаку і надходить на спалювання в піч первинного риформінгу.

Найбільш доцільно комплексно утилізувати продувальні і танкові гази, оскільки в них поряд з воднем знаходяться дуже цінні компоненти: аргон і гелій. Відома велика кількість різних технологічних схем поділу продувних газів; майже всі вони повністю або частково використовують методи кріогенної технології.

Нижче ми наводимо схему поділу продувних газів, реалізовану на Сєвєродонецькому ПО "Азот". Впровадження схеми (рис.7.2) криогенного поділу продувних газів циклу синтезу аміаку передбачає отримання азотоводородной суміші і аргону.

Вихідний продувочний газ, стиснений до 4 МПа, попередньо очищений від аміаку і осушене адсорбційним способом, надходить в теплообмінники 1-6, де охолоджується до температури (-138 ° С) газами (суміші азоту і аргону, метану і суміші водню і азоту) . Частково сконденсованих суміш газів дросселируется до тиску 1 МПа і надходить в очисну колону 7, де практично повністю звільняється від водню і частково від азоту. При цьому крім конденсатора, в міжтрубномупросторі якого випаровується рідкий азот, що надходить з боку холодильного циклу, у верхній частині колони 7 влаштований додатковий аргоновий конденсатор, в якому випаровується частина рідкого аргону.

Суміш водню і азоту пропускають через теплообмінник 4 і виводять з системи. Кубова рідина, що складається в основному з СН4, N2 і Ar, з колони 7 надходить в колону 11, в кубі якої виходить 95% метан, а зверху виводиться аргоно-азотна фракція, яка містить 60% Ar і 0,01?0,001% СН4. В останній колоні 14 відбувається ректифікація практично бінарної суміші Ar-N2. Азот зі слідами водню виводиться зверху, а в кубі збирається рідкий аргон, концентрацією більш 99,95%. Частина аргону відбирають в рідкому вигляді і зливають в цистерни, іншу - випаровують в аргон конденсаторі колони 7, підігрівають в теплообміннику 1 і подають в газгольдер. З газгольдера аргон нагнітається в балони мембранним компресором. Для освіти флегми в колонах 7, 11 і 14 використовують рідкий азот.

Перевагою схеми є можливість використання виробленого вітчизняним машинобудуванням обладнання, недоліком - значні енерговитрати. Собівартість одержуваного на установці аргону трохи нижче, ніж при отриманні його з повітря, а собівартість азотоводородной суміші - на рівні її собівартості в великотоннажних агрегатах.

Наступним способом в утилізації продувних газів є відмивання з газів аміаку з метою отримання мінеральних добрив. Така робота проводилася на Горлівському ВАТ "Концерн Стирол". Спочатку були проведені лабораторні дослідження з очищення танкових і продувних газів азотною кислотою.

В результаті лабораторних досліджень було встановлено, що очищення танкових і продувних газів агрегатів з виробництва аміаку азотною кислотою дозволяє довести вміст аміаку в ТПГ до його відсутності. Азотоводородная суміш (скидні гази після мембранних установок) при спалюванні не збільшує вміст NOх в димових газах печі первинного риформінгу. Утворений при цьому розчин аміачної селітри може бути використаний для подальшої переробки у виробництві аміачної селітри.

На підставі проведених лабораторних досліджень була спроектована промислова установка (рис.7.3).

Танкові і продувні гази з тиском Рхат. = 17 кгс / см2 і температурою 35?50 ° С надходять в інжектор, захоплюючи з собою, що виходить з колони і охолоджений в теплообміннику розчин аміачної селітри.

Обидва потоки змішуються і направляються в верхню частину колони під тиском Рхат. = 7,1 кгс / см2. Сюди ж подається азотна кислота. Процес нейтралізації азотної кислоти аміаком здійснюється прямотоком в затопленому стані на сітчатие тарілках.

Азотна кислота з цеху азотної кислоти концентрацією 45?49% вагу. надходить до збірки, звідки насосом подається в лінію циркуляційного розчину. Кількість подається азотної кислоти регулюється за кількістю танкових і продувних газів з корекцією по рН виходить розчину.

Відпрацьовані гази з реакційної надходять в промивну частина колони, що складається з 3 ковпачкових тарілок, зрошуваних конденсатом, після чого направляються на установку спалювання виробництва аміаку. На лінії відпрацьованих газів після колони встановлений підігрівач для попередження конденсації водяної пари перед установкою спалювання.

Видача продукционного розчину здійснюється регулятором рівня з куба колони в цех аміачної селітри.

Наступною стадією по утилізації аміаку з танкових і продувних газів може бути отримання сульфату амонію. На Горлівському ВАТ "Концерн Стирол" розроблено два варіанти такого використання аміаку з ТПГ цехів аміаку.

а) Технологічна схема процесу отримання крупнокристалічного сульфату амонію з амміаксодержащіх продувних і танкових газів в апаратах типу "Кристал" (рис.7.4).

Танкові і продувні гази надходять в барботажний абсорбер 1, де контактують з поглинювальним розчином кислотністю 3% з утворенням сульфату амонію в результаті взаємодії з вільною сірчаною кислотою.

Очищені від аміаку гази надходять в газохолодільнік 3 для охолодження і конденсації частини водяної пари. Подачею кислоти і води в абсорбер 1 на переливе з нього підтримують кислотність розчину близько 3%, а вміст солі в межах 40%. Температура газів, що відходять і розчину в абсорбере 1 должнисоставлять приблизно 51 ° С за умови відносної вологості газів, що відходять 95% і відсутності втрат тепла в навколишнє середовище.

Насосом 18, отриманий в абсорбере 1, ненасичений розчин сульфату амонію подається на всмоктуючий ділянку зовнішнього циркуляційного контуру кристаллизатора типу "Кристал". Даний апарат складається з крісталлорастворітеля 4 з псевдозрідженим шаром кристалів і випарної камери 5, сполучених між собою всередині трубкою 6, а зовні - циркуляційним трубопроводом з насосом 7 великої продуктивності. Насос 7 повинен забезпечити підтримку шару кристалів в підвішеному стані (псевдозрідження), а також підведення до поверхні кристалів заданої кількості пересичені розчину, обумовленого, з одного боку, продуктивністю апарату по кристалічному продукту, а з іншого - величиною граничного пересичення для розчинів сульфату амонію. Остання становить (по практичним даним) близько 0,003 кг / кг розчину. Однак, для придушення процесу зародкоутворення, ціркуліруемой насосом 7 розчин повинен пересищается (за рахунок хімічної реакції і упарки в камері 5) на величину, істотно нижче граничної. Крім того, при проходженні шару кристалів, що циркулює розчин повністю не реалізує пересичення, отже, з кожного компонента циркулюючого розчину може виділитися в тверду фазу, забезпечивши високу якість продукту, не більше 0,002 кг сульфату амонію.

У крісталлорастворітеле 4 повинен знаходитися зважений шар кристалів заданого розміру (~ 3 мм) і в заданій кількості (близько 20% об.).

На ділянці всмоктування насоса 7 також вводиться 94% сірчана кислота в необхідній кількості, внаслідок чого розчин подкисляется до кислотності приблизно 0,15%. На ділянці видачі насоса 7 трубопровід обладнаний системою введення газоподібного аміаку.

Підігрітий розчин надходить в випарну камеру 5 і частково випаровується під вакуумом, що забезпечує кипіння розчину при 55 ° С. В результаті часткового випаровування і зниження температури розчину в камері 5 розчин стає пересиченим і, вступаючи в крісталлорастворітель 4 при проходженні шару кристалів, віддає надлишок розчиненого речовини кристалів, збільшуючи їх. Найбільш крупні кристали надходять в класифікатор 9, звідки насосом 17 виводяться в центрифугу 14, далі в сушарку 16 і на склад. Процес класифікації та швидкість вивантаження солі регулюються швидкістю подачі розчину вниз класифікатора 9 насосом 19 в залежності від гідравлічного опору псевдозрідженим шаром кристалів в крісталлорастворітеле 4. Матковий розчин разом з промивної водою після центрифуги 14 надходить до збірки 15, туди ж надходить розчин з переливного пристрою 10 і може при необхідності подаватися вода для коригування солевмісту розчину на видачу насоса 19, який мав би перевищувати рівноважного при фактичній його температурі.

Література до розділу 7.

42.Кузнєцов Л. д., Дмитрієнко Л. м., Рабина П. д. Синтез аміаку. М .: Хімія. Тисяча дев'ятсот вісімдесят дві.

43.Атрощенко В. і., Шапка А. в. та ін. Каталозі в азотному виробництві. Київ, Наукова Думка, 1983.

44.Харді Р., Боттомлі Ф., Бернс P. Проблеми фіксації азоту. М .: Світ. Тисяча дев'ятсот вісімдесят дві.

45.Дж. Чатто., Л. да Камара Піна., Р. Річардс. Нове в хімічній фіксації азоту. М .: Світ. 1983.

46.Дитнерскій Ю. і., Бриків В. п., Каграманов Г. р Мембранне поділ газів. М .: Хімія. Тисяча дев'ятсот дев'яносто-один.

47.Довідник азотники. Справоч. изд. Т.1. М .: Хімія, 1986.

48.Лейтес І. л., Сосна М. х., Семенов В. п. Теорія і практика хімічної енерготехнологій. M .: Хімія. Тисяча дев'ятсот вісімдесят-вісім.

49.Дитнерскій Ю. і., Бриків В. п., Каграманов Г. р Мембранне поділ газів. M .: Хімія, 1991.

50.А.C. 981219 СРСР // Відкриття. Винаходи. 1982. N46.

51.Воротилін З. і., Соколинский Ю.A., Айзенбуд M. б. Хімічна промисловість, 1968, N3, c.207.

52.Гаганова В.H., Лачинов C.C., Торочешников Н.C. Праці МХТИ, 1970, вип. 65, c. 132.

53.Анастасиади С.A., Лачинов С.C., Подільський І. і. Азотна промисловість, НІІТЕХІМ, 1976.

54.Кузнєцов Л. д., Рабина П. д. Експлуатація каталізаторів синтезу аміаку в великотоннажних установках. Пам'ятка. НІІТЕХІМ, 1978.

55.Боресков Г.K., Слинько М. р Хім. Пром., 1964, N1, c.22.

56.Денбіг К. р Теорія хімічних реакторів. M., Наука, 1968.

57.Слинько М. р В кн .: Наукові основи підбору і виробництва каталізаторів. Новосибірськ, Наука, 1964.

58.Бєсков В.C., Брандес Е.H., Бадат Е.B. Тохта, 1976, т.10, N6, с.858.

59.ТУ 6-03-394-79.

60.ТУ 6-03-27-32-81.

61.Каталізатор синтезу аміаку. З-73. Бюлетень продукції фірми ССI, 1973.

62.Каталізатори процесів виробництва водню і синтезу аміаку. Довідник-посібник. М., ЦНІІТЕнефтехім., 1972.

44.Nielsen А. An investigation on promoted iron catalysts for the synthensis of ammonia. 3-ed. addition, Copenhagen, 1968.

23. Авторське свідоцтво N 177856; Бюлетень винаходів, 1966, N2.

24. Перельман Н. д. Канд. дис., МХТИ, 1979.

25. Саркісян А. а. та ін. Азотна промисловість, НІІТЕХІМ, 1978, вип.4, с.38.

26. Пхаладзе Р. р. та ін. Там же, 1982, вип.6, с.9.

27. Семенов В. п. І ін. Виробництво аміаку. М., Хімія, 1985.

28. Zardy U, Antoniony А. Nitrogen, 1979, N 122, November-December, p.33.

29. Боресков Г. к. Каталозі у виробництві сірчаної кислоти. М., Гостехиздат, 1954.

30. Бєсков В. с. Докторська дисертація, Новосибірськ, ІК СО АН СРСР, 1972.

31. Малиновська О. а., Бєсков В. с., Слинько М. р Праці ІК СО АН СРСР, Новосибірськ, Наука, 1975, Вип.5.

32. Ройтер В. а. Хімічна наука і промисловість, 1957, т.2, N 2, с.210.

33. Тьомкін М. і. Там же, с.219.

34. Подільський І. і. Кандидатська дисертація, МХМ, 1955

35. Платонов В. в. Кандидатська дисертація, ГИАП; 1983.

36. Платонов В. в. та ін. Тези доповідей VIII Всесоюзній конференції по хімічним реакторів. Чікмент., 1983, т I, с.65.

37. Шишкова В. н., Сидоров І. п., Тьомкін М. і. Праці ГИАП, 1957, вип. 7, с. 62.

38. Соколинский Ю. а., Казарновська Д. б., Атамановская Р. м. Кінетика і каталіз, 1973, т. 14, N5, с. Тисячу триста п'ятьдесят одна.

39. Патент ЧССР, 119915, 1967.

40. Авторське свідоцтво, НРБ, 15903, 1972.

41. Румянцев О. в. Устаткування цехів високого тиску в азотному виробництві. М., Хімія, 1970.

46.Nitrogen, 1982, N 140, November-December, р. 30.

43.Chem.Eng., 1980, v. 87, N 18, р. 62.

65.Подільський І. і., Ліханов А. і. Експрес-інформ. про роботи НДІ і КБ галузі. М., НІІТЕХІМ, 1981, сер. ХМ-1, N3.

45. Подільський І. і. та ін. Хімічна промисловість, 1984, N 9, с. 547.

Березина Ю. і., Куликов І. і., Шумілкіна В, А. Блокові носії та каталізатори. Азотна пром-сть, НІІТЕХІМ. 1 977.

47. Ферменную А. і. Кандидатська дисертація, МХТИ, 1972.

48. Ванчурін В. і. Кандидатська дисертація, МХТИ, 1977.

49. Зозуля В. ю. та ін. Деп. рукопис N 1278-77 / деп. Черкаси, НІІТЕХІМ, 1977.

50. Кузнєцов Л. д. І ін. Азотна промисловість, НІІТЕХІМ, 1979, вип. 4, с. 19.

51. Малишева Т. я. та ін. Извещения АН СРСР, сер. Метали, 1984, N4, с. 3.

52. Крилова А. в. Дисертація доктора хімічних наук. М МХТИ, 1982.

53. Мінаєв Д. м. Дисертація кандидата технічних наук. М .: ГИАП, 1986.

54. Нефедова Н. в. Дисертація кандидата технічних наук. М МХТИ, 1987.

55.Авторське свідоцтво 493240 СРСР //Відкриття. Винаходи. 1975, N 44.

56. Морозов В. в. Дисертація кандидата технічних наук. М .: МХТИ, 1978.

57. Авторське свідоцтво 1077624 СРСР //Відкриття. Ізобретенія.1985, N 33.

58. Стрільців О. а., Федун О. с., Чорнобривець В. л. // Каталозі і каталізатори. 1960. N 18. С. 90.

59. Авторське свідоцтво 1147427 СРСР //Відкриття. Винаходи. 1985. N 12.

60. Царьов В. і. Дисертація кандидата технічних наук. М .: МХТИ, 1982.

61. Авторське свідоцтво 780880 СРСР//Відкриття. Винаходи. 1980. N 3.

62. Авторське свідоцтво 1091937 СРСР//Відкриття. Винаходи. 1985. N 33.

63. Дельмон Б. Кінетика гетерогенних реакцій. М: Світ, 1972.

64. Астахов Н. н. Дисертація кандидата технічних наук. М .: ГИАП, 1985.

Безкровний Н. д., Кефір Р. р, Чеснокова Р. в., Астахов Н. н., Мінаєв Д. н. // Хімічна промисловість, 1991, N 5, с. 284.

 




 Реконструкція вузла НТК СО з урахуванням очищення "Карсолі". |  Новий погляд на реконструкцію агрегатів. |  Проблема метанолу при експлуатації каталізатора НТК. |  Технологічні умови, що впливають на процес утворення метанолу. |  Промислові випробування нітриту калію в якості окислювача нижчих оксидів ванадію в процесі очищення конвертованого газу від СО2 розчином "Карсолі". |  Принципи технології моноетаноламіновой очищення. Агрегат АМ-76 (ГИАП, м.Москва). |  Промислові випробування нітриту калію в якості інгібітора корозії і процесу осмоления моноетаноламіна в вузлі МЕА-очищення. |  Підвищення ефективності очищення конвертованого газу від СО2 за рахунок введення нових добавок в робочий розчин моноетаноламіна. |  Взаємодія азоту з воднем. |  Оптимальні умови ведення процесу. |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати