Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Табиғи газдарды конверсиялау.






Соң ғ ы кезде кө п қ олданылып келе жатқ ан негізгі ә дістерінің бірі сутектіметаннаналу. Табиғ и газдардың кейбіреуінде 90% - тен аса, ол кокс газында 25-30% болады. Кө мірді шала кокстегенде қ ұ рамында метаны кө п газдар шығ ады, метан мұ най ө ндірісінде де шығ атын газдар қ оспасында болады.

Метаннан сутекті тү рліше ә діспен алады.

1. Метанды крекингтеу(қ ыздырып алу)

СН4=С+2Н2-4000, 08кДж

Метанды отқ а берік қ ыш қ ондырмалармен толтырылғ ан шахта пештерде крекингтейді. Бұ л процесс екі сатыда ө теді. 1) Бірінші сатыда метанды ауамен араластырып, пештің ішін 11000С дейін қ ыздырады. 2) Екінші сатыда пешке метанның ө зін ғ ана жібереді, осы кезде эндотермиялық реакция жү ріп пеш 9000С дейін суыйды.Метанды жағ ып 11000С-қ а дейін қ ыздырады. Осыдан шық қ ан сутекті аралас газдардан тазартады.

Метанды су буымен катализдік конверсиялау.

Сутек ө ндірісінің негізгі ә дісі. Бұ л ә діс метан жә не оның туындыларын су буымен, оттекпен, кө міртек (ІV) оксидімен тотық тыру мына реакцияларғ а негізделген.

СН4 + Н2О «СО+3Н2 - 206кДж (а)

СН4 + 1/2 О2 «СО+2Н2 + 35кДж (б)

СН4+ СО2 «2СО+2Н2 - 248кДж (в)

Келтірілген реакциялар нә тижесінде тү зілген кө міртек оксиді су буымен темір-хром катализаторының қ атысуымен конверсияланады.

СН4 + Н2О «СО + 3Н2

СО +Н2О «СО2 + Н2 +41кДж (г)

Метанды су буымен конверсиялау процесі эндотермиялық процесс:

СН4+ Н2О - СО2+ Н2-165кДж

Метанды катализдік ә діспен конверсиялау процесінің бірінші сатысында сутек ө ндіруге катализатор ретінде Nі/AІ2O3қ олданылады, конверсия процесінің бірінші сатысы 8000С температурада жә не 1-4 МПа қ ысымда жү ргізіледі. Метанды су буымен конверсиялау процесінің бірінші сатысының ө німі- синтез газ, сутек немесе сутек-азот қ оспасын ө ндіру ү шін, процестің екінші сатысында кө міртек (ІІ) оксиді су буымен катализдік ә діспен конверсияланады.

30. Азот технологиясы.. атмосфералық азотты байлау ә дістері доғ алық, цианамидтік, аммиакты болып бө лінеді. Байланғ ан азоттың ішіндегі маң ыздысы аммиак болып табылады. Аммиак синтездеу ү шін азотты-сутек қ оспасын алу керек. Ондағ ы сутегін кокс газынан жә не судан алуғ а болады. Аммиак синтезінің физико-химиялық негізі мен технологиялық режимі. Аммиак алудық технологиялық кестесі. Аммиак синтезі колоннасының қ ұ рылысы. Азот қ ышқ ылы минералды қ ышқ ылдардың ішіндегі маң ыздысы болып табылады. Азот қ ышқ ылын аммиакты тотық тыру арқ ылы алады. Бұ л процесс кө птеген факторларғ а тә уелді. Мочевина – азотты тың айтқ ыштардың ішіндегі қ алдық сызы болып табылады.

 

31. Кү кірт ө ндірісінің технологиясы. Процестің физика-химиялық негізі. Процесс катализаторы. Технологиялық режимі жә не параметрлері. Ө нім сипаттамасы. Кү кірт (ағ ылш. Sulfur), S – элементтердің периодтық жү йесінің VІ тобындағ ы химиялық элемент; ат. н. 16, ат. м. 32, 06. Тұ рақ ты 4 изотопы бар. Сондай-ақ жасанды жолмен алынғ ан 6 изотопы белгілі. Кү кірттің жер қ ыртысындағ ы салмақ мө лшері 0, 05%, тең із суында 0, 08 – 0, 09%. Кү кірт біздің заманымыздан 2000 жыл бұ рын белгілі болғ ан. Қ алыпты жағ дайда кү кірт сары тү сті, бейметалл. Табиғ атта бос кү йінде (саф К.) жә не сульфидті (мысалы, пирит, галенит, антимонит, т.б.), сульфатты (гипс, ангидрит, барит, мирабилит, т.б.), т.б. минералдар тү рінде кездеседі. Кү кірттің бірнеше кристалдық тү рлері белгілі, оның ішіндегі орнық тылары ромбылы α -кү кірт жә не моноклинді β -кү кірт. Кү кірттің тығ ыздығ ы 2, 07 г/см3 (α -тү рі) жә не 1, 96 г/см3 (β -тү рі), балқ у t 112, 8°С, қ айнау t 444, 6°С, жылу ө ткізгіштігі 0, 208 Вт/(м·град). К. суда ерімейді, бензолда жақ сы ериді, қ ыздырғ анда молекуласындағ ы атом саны бірте-бірте кемиді: S8→ S6→ S4→ S2 соң ында 2000°С-тан жоғ ары қ ыздырғ анда К. буында жеке атомдар пайда болады. Салқ ындатқ анда осы процесс кері айналып полимерлену қ ұ былысы жү реді. К. қ осылыстарында –2-ден +6-ғ а дейін тотығ у дә режелерін кө рсетеді. Азот, йод, алтын, платина жә не инертті газдардан басқ а элементтердің бә рімен ә рекеттеседі. К. металдармен реакцияда болғ анда ө те кө п жылу бө лініп шығ ады. Оттекпен бірнеше оксид тү зеді. К. саф К., полиметалдық кендер, газ жә не мұ найды тазалау кезінде олардан қ осымша ө нім ретінде алынады. К. негізінен химия ө неркә сібінде кү кірт қ ышқ ылын алу ү шін пайдаланылады, сондай-ақ қ ағ аз, резина, сірің ке жасауда, тоқ ыма ө неркә сібінде мата ағ артуғ а, дә рі-дә рмек, косметик. препараттар дайындауда, пластмасса, қ опарғ ыш заттар, тың айтқ ыш, улы химикаттар алуда кең інен қ олданылады.

ЖМЗ кү кірт қ ышқ ылы цехы жуу бө лігінен (ЖБ), қ ұ рғ ату-абсорбциялық, контактілі-компрессорлы бө лімінен жә не дайын ө німдер қ оймасынан тұ рады. Контактілік ә дісімен H2SO4 алу процесі келесідей негізгі амалдардан тұ рады: - тазартушы кү кірт қ ышқ ылы мұ нараларында шаң дарды, мышьяк, фтор қ оспаларын ұ стау арқ ылы газдарды жуу жә не оларды дымқ ыл электро сү згілерде H2SO4 тұ мандарынан тазарту; - насадкамен толтырылғ ан мұ нараларда концентрацияланғ ан кү кірт қ ышқ ылы влагасынан газдарды қ ұ рғ ату; - контактілік аппаратында ванадий катализаторында кү кірт диоксидін триоксидке тотық тыру; - моногидратты сорғ ышта SO3-ді жұ ту (абсорбция).

1.2.1 Жуу бө лімі

Қ ұ рғ ақ электросү згілерде тазартылғ ан 200-350оС температурадағ ы газ кіріс бойынша жуу бө лігіне тү седі. Жуу бө лімінде кү кірт қ ышқ ылы қ алдық шаң дарды, зиянды қ оспалардың (As, F, H2O булары) бө лінуін жою жә не қ ұ нды сың арларды алу ү шін тазаланатын газғ а қ арағ анда температурасы анағ ұ рлым тө мен кү кірт қ ышқ ылы арқ ылы ө ң деледі.

Кү кірт қ ышқ ылы ө ндірісі ү шін газдар

Химиялық қ ұ рамы, % SO2 SO3 O2 N2 H2O шаң г/м3 Металлургиялық газдар 2-6 0, 05-0, 1 14 78, 2 3, 5 0, 2 ССУ-дан газдар 11-13 6-9 81

18

Газды ерекше тазарту - мышьяк жә не фтор қ оспалары ү шін қ ажет. Олар каталитикалық у бола отырып, катализатор белсенділігін жә не шығ арылатын қ ышқ ылдың сапасын тө мендетеді. Жуу мұ нараларында газды жуу жағ дайларында температураның тө мендеу кезінде шығ арылатын газдардың қ ұ рамында мышьяк ү штотығ ы буы (As2O3) тү рінде кездесетін мышьяктың бір бө лігі конденсацияланып, негіз қ ышқ ылында ериді, қ алғ ан бө лігі кү кірт қ ышқ ылы тұ манына айналады да, дымқ ыл электросү згілерде бө лінетін газ ағ ынымен кетеді. Газ қ ұ рамында фторлы сутек жә не тө ртфторлы кремний (HF, SiF4) тү рінде кездесетін фтордың пассивтенуі Рашиг сақ иналары есебінен болады. Фтор белсенділігі аз (SiF6)-2 ионына ө теді. Газ қ ұ рамында тотық тү рінде кездесетін ренийді (Re) экстрактылық жолмен алу ү шін сирек кездесетін металл бө ліміне тү сетін формұ нараның жуу қ оспасына ө теді. Жуу бө лімінде газды тазарту жеке аппаратурада тізбектей келесі ұ станым бойынша жү зеге асырылады. Қ алдық шаң ның негізгі бө лігі 1-ші формұ нарада жойылады. Осы мұ нарада газдан жылудың негізгі бө лігі алынады (газ 200-350оС-ден 50-80оС температурағ а дейін тө мендейді). Температураның кү рт тө мендеуі нә тижесінде кү кірт қ ышқ ылы, рений тотығ ынан жә не зиянды қ оспалардан (F ө те аз кө лемде) тұ ратын тұ манның негізгі бө лігі тү зіледі. Фтор қ оспаларын толығ ымен жою ү шін газ формұ нарадан керамикалық Рашиг сақ иналарымен толтырылғ ан реакторғ а тү седі. Газ реактордан бірінші жә не екінші жуу мұ нараларына ө теді (2 жә не 3). Мұ нда газ ә рі қ арай қ оспалардан тазартылады, суытылады да (І - жуғ ышта 40-60оС-қ а дейін, ІІ - жуғ ышта 30-35оС-қ а дейін) тұ манның қ осымша бө лігі тү зіледі (қ ышқ ыл газбен анағ ұ рлым тығ ыз байланысуы ү шін ІІ жуу мұ нарасы ангилиталық Рашиг сақ иналарымен толтырылғ ан). Бұ л мұ нараларда тұ манның аз бө лігі ғ ана жұ тылады. Бірақ оның негізгі бө лігі бірінші сатылы дымқ ыл электросү згілерде ұ сталады, сонан соң газ қ ұ рамында тұ манның майда тамшылары ғ ана қ алады. Ә рі қ арай тазарту мақ сатымен бұ л тамшылардың ө лшемін ү лкейту ү шін газ дымқ ылдатушы мұ нарағ а тү седі. Бұ л жерде ол қ осымша суытылады, ал, тұ ман судың буларын жұ ту есебінен ү лкейеді. Тұ манның ү лкен тамшылары екінші сатылы дымқ ыл электросү згілерде жең іл тұ нады. Кү кірт қ ышқ ылы тазартылғ аннан кейін формұ нарадан жә не І жолмен жуу мұ нарасынан ағ ып келіп, кейіннен РМУ-да айдалатын шкамды тұ ндыру ү шін тұ ндырғ ышқ а тү седі. Қ ышқ ылдың ағ артылғ ан ерітіндісі жинағ ышқ а беріледі, сонан соң айналмалы насостар кө мегімен тазарту тоң азытқ ыштарына ө тіп, қ айтадан тазаруғ а бағ ытталады. Екінші дымқ ылдаушы мұ нарада тұ ндырғ ыштар жоқ. Бірінші жә не екінші сатығ а электросү згілердегі конденсат екінші жуу жә не дымқ ылдау мұ нарасын тазартатын қ ышқ ылғ а біріктіріледі. Шаң нан жә не тұ маннан тазартылғ ан, бірақ дымқ ыл газ кептірілуге жіберіледі.

19

1.2.2 Қ ұ рғ ату бө лімі

Кү кірт қ ышқ ылын қ ұ рғ атудың технологиялық ә дісі су буларын қ арқ ынды жұ тқ ыш кү шті кү кірт қ ышқ ылы қ асиеттеріне негізделген. Қ ұ рғ ату кептіргіш мұ нараларда екі сатыда жү зеге асырылады. Ол мұ нараларда газ концентрациясы 93-93, 5 % тазартылушы кү кірт қ ышқ ылына қ арсы жылжып, осы мұ нараның қ ондырушыларының бетінде беттеседі. І қ ұ рғ ату мұ нарасында газ қ ұ рамындағ ы барлық ылғ алдың 90 пайызы жұ тылады. Сонан соң, газ ІІ қ ұ рғ ату мұ нарасына ө теді. Тазартылатын қ ышқ ыл мұ нараның тө менгі жағ ына жиналып, ө з бетімен жинағ ышқ а тү седі. Онан кейін қ ышқ ыл тоң азытқ ыштары арқ ылы насостар кө мегімен тазартылуғ а жіберіледі. H2SO4 тұ рақ ты концентрациясын сақ тау ү шін оны моногидратты сорғ ыш циклындағ ы 98, 3 % концентрациялы моногидратпен біріктіреді. Газ мұ нарада кептірілгеннен кейін қ ондырғ ы типті бү ркінұ стағ ышқ а бағ ытталады. Қ ышқ ыл бү ркіндері бү ркінұ стағ ышта тұ нып, ө збетінше қ ышқ ылө ткізгіш бойынша ІІ кептіргіш мұ нарасының жинағ ышына тү седі. Бү ркінұ стағ ыштан кейін газ сығ у бө лімі алдындағ ы жалпы коллекторғ а ө теді.

1.2.3 Контактілі-компрессорлы бө лімі

Барлық жү йе бойынша газды тасымалдау ү шін компрессорлы бө лімінде 65000 нм3/сағ ө німділікке ие Н-1050-12-1 - типті жеті газ айдағ ыш қ ұ бырлар орналастырылғ ан. Олардың тө ртеуі жұ мыс істейді, ү шеуі қ осарда болады. Жеті газ айдағ ыш тү тіктің 630 кВт қ уатты асинхронды қ озғ алтқ ышы бар жә не ол абсорбциялық -қ ысымдау ұ станымы бойынша жұ мыс істейді (контактілік аппараттары жә не абсорбциялық бө лімі сығ ылғ ан, газ жолының қ алғ ан бө лігі сиретілген). Компрессорлы бө лімінен кейін 50-60оС температуралы газ контактілік аппаратының алдындағ ы жалпы коллекторғ а беріледі. Контактілік бө лімінде 5 тө ртқ абатты контактілік аппараттары орналастырылғ ан, олардың ө німділігі 305 т/тә ул (100 % қ айта санауда H2SO4). Контактілік аппараттарында екі сыртқ ы, екі шығ арылғ ан жә не бір ішіне ендірілген жылуалмастырғ ыштары бар. Газ жү ктемесі 35-50 мың м3/г. Жоба бойынша БА алдындағ ы SO2 қ ұ рамы - 6 %, ал, практикада мысеріткіш ө ндірістің жұ мыс режіміне байланысты маң ызды мә нге ауытқ иды. Контактілік ә дісімен H2SO4 ө ндірісінде католизатор ретінде байланысушы ванадий массасы БАВ (барий- сульфид- ванадий) қ олданылады. Оның қ ұ рамында V2O5 - 7, 5 % жә не жану температурасы 423оС. Контактілік коэффициент жоғ ары дә режесін алу ү шін ә рбір қ абаттан кейін газды 440-450оС температурағ а дейін суыту керек. Жалпы коллектордағ ы газ (50-60оС) майбө лгішке бағ ытталады. Ол жерде май мен қ ышқ ыл бү ркінділері тұ нады жә не І сыртқ ы жылу алмастырғ ыш (ЖА) тү тікаралық кең істігіне беріледі. Жылу алмастырғ ышта 210оС-ге дейін қ ыздырылып, сыртқ ы ЖА тү тікаралық кең істігіне (2) ө теді. Ол жерде газ 370оС-ге дейін қ ыздырылып, 2 қ абаттан кейін шығ арылғ ан ЖА-ғ а беріледі.

20

Онда 400оС-ге дейін қ ыздырылып, 1 қ абаттан кейін шығ арылғ ан ЖА-ғ а келеді. Сонан соң 440-460оС температуралы газ БА-ның бірінші қ абатына бағ ытталады. Ол жерде SO2 SO3-ке тотығ ып, сондай-ақ, оның температурасы 520-580оС-ге дейін кө теріледі. Бірінші қ абатта SO2 70 %-ғ а дейін тотығ ады. 1 қ абаттан кейін газ шығ арылғ ан жылуалмастырғ ыштың тү тік кең істігіне бағ ытталады. Онда 440-460оC-ге дейін суытылып, 2 қ абатқ а беріледі. Жылу алмастырғ ыштың тү тік кең істігіне газ 440оС-ге дейін суытылып, 3 қ абатқ а беріледі. Тотығ у нә тижесінде температура қ айта кө теріліп, 470оС-ге дейін жетеді. Суыту ішіне ендірілген ЖА-да 430оС-ге жетеді. Сонан соң 4 қ абатқ а беріледі. Контактілік пайызы 96-97 %-ды қ ұ райды. Тө ртінші қ абаттан соң, газ (430-440оС) сыртқ ы ЖА (250-320оС) тү тік кең істігінің (2) тө менгі жағ ына, содан кейін сыртқ ы ЖА (120-150оС) жоғ арғ ы бө лігіне (1) бағ ытталады да, ә рі қ арай соруғ а жіберіледі. Контактілік аппараттарын жү ктеу жә не қ ыздыру ү шін 3 жү ктеуші қ ыздырғ ыштар орнатылғ ан. Ол ЖА оттығ ынан, жү ктеуші қ ысымдауыштан жә не бусорғ ыштан тұ рады. Жү ктеуші қ ыздырғ ыштар оттығ ы мазутты жағ у ү шін арналғ ан. Тү зілетін оттық газдары (660-650оС) ЖА тү тік кең істігіне бағ ытталады жә не тү тін тү тігіне шығ арылады. Контактілік аппаратын жү ктеу немесе тоқ тату ү шін кү кіртті газ немесе ауа ЖА тү тік аралық кең істігіне тү седі. Тү тін газдары есебінен 440-460оС температурағ а дейін қ ыздырылады, сонан соң, контактілік аппаратына тү седі.

1.2.4 Абсорбциялық бө лімі

Контактілік аппаратынан соң, SO3 жә не SO2 аз кө лемінен тұ ратын газ абсорбциялық бө ліміне тү седі. Онда SO3 моногидратты сорғ ышта H2SO4 моногидратымен 98, 3 %-ғ а дейін жұ тылады. Газ мұ нараның тө менгі жағ ындағ ы газ қ орабына ө теді. Насос арқ ылы қ ышқ ыл қ ысымды бакқ а беріледі. Ол жерден сорғ ыштың барлық қ имасы бойынша таралады. H2SO4 тазартылғ аннан кейін мұ нараның тө менгі жағ ында жиналады да, ө з бетінше жинағ ышқ а беріледі. Сонан соң, тоң азытқ ыштар арқ ылы насос кө мегімен қ айтадан тазартылуғ а жіберіледі. Қ ұ рамында азғ ана SO2 жә не SO3 бар, сондай-ақ, бү ркінді қ ышқ ылдан тұ ратын ө ң делген газ қ оспасы сорғ ыштан шығ ып, артқ ы бү ркінді ұ стағ ышқ а бағ ыттылады. Сонан соң, металлургиялық цехтың қ ұ бырана шығ арылады. Бү ркінді ұ стағ ыштағ ы конденсат моногидратты сорғ ыштың жинағ ышына ағ ып келеді. Онда H2SO4 (98, 3 %) тұ рақ ты концентрациясын ұ стау ү шін, бірінші қ ұ рғ ату мұ нарасы циклінен қ ышқ ыл беріледі. Сорғ ышты тазарту циклінде тү зілетін қ ышқ ылдың артық бө лігі кептіргіш мұ нараның І жә не ІІ жинағ ыштарына шығ арылады. H2SO4 (98, 3 %) моногидраты бірінші қ ұ рғ ату мұ нарасының циклінен қ оймағ а тү седі.

21

1.3 SO2 каталитикалық тотығ у процесінің физика-химиялық негіздері Контактілік ә дісімен кү кірт қ ышқ ылын ө ндіруде SO2 тотығ уы тө мендегі реакция бойынша катализатор қ атысуы арқ ылы жү реді.

SO2+1/2 O2  SO3+Q

Ол ү шін газ тұ рақ ты кү йдегі катализатормен ә серлеседі. Ванадий катализаторының каталитикалық белсенділігі жоғ ары. Ол катализатор калий немесе натрий пиросульфатты V2O5 ванадий бестотығ ының қ оспасы - белсенді зат қ ойылғ ан ұ сақ саң ылаулы қ атты жинақ тағ ыш. Тотығ у реакциясының механизмі катализатор жұ мысы кезінде белсенді сың ар жинақ тағ ыштың беті бойынша біркелкі таралып, ерігіш кү йде болатынын кө рсетеді. Сонымен қ атар, ол сорғ ыш катализатор ретінде жұ мыс істеп, SO2-нің SO3-ке тотығ у процесінде белсенді сың ардың ішкі қ абатында жү реді. Процестің сұ лбасы келесідей қ алыптастырылуы мү мкін. Кү кіртті газ газ қ оспасында бесвалентті ванадийді тө ртвалентті етіп қ алпына келтіреді, ал, газ қ оспасындағ ы оттегі тө рттотық ты бестотық қ а дейін тотық тырады:

2V5++O2++ SO2  2V4++ SO3,

1/2 O2+2V4+  2V5++O2-.

Бірінші кезең жылдам ө теді, ал, екінші кезең барлық процестің жылдамдығ ын анық тауы есебінен жай жү реді. SO2 тотығ у реакциясы экзотермиялық болады. 400-700оС аралығ ында оның жылу эффектісі жеткілікті дә лдікпен мына формула бойынша есептеліп шығ арылуы мү мкін:

Q=24205-221T (ккал/моль) мұ ндағ ы Т - температура, К.

 

Тың айтқ ыш ө ндірісі. Минералды тың айтқ ыштардың жіктелуі. Фосфатты шикізаттың айырылуы жә не фосфор тың айтқ ыштарын алу. Аммиакты селитра жә не карбамид ө ндірісі.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.