Студенческий документ № 00113089 из БГТУ «Военмех»

Пользователь пн, 15.01.2018 13:34

1. К многотоннажным относятся химические производства, выпускающие десятки и сотни тысяч тонн продукции в год. Это часто цеха или заводы, ориентированные на один вид основной продукции. Эффективность работы таких предприятий во многом определяется расходами сырья и энергии, стоимостью и доступностью исходных веществ, стоимостью и затратами на содержание оборудования, степенью механизации, автоматизации и компьютеризации, экологической совместимостью с окружающей средой. В данном случае такие достоинства, как простота технологических схем, миниатюризация аппаратуры, нетребовательность к видам и качеству сырья, высокие мощность единичного агрегата, степень переработки сырья и селективность, возможность создания замкнутых безотходных производств, могут оказать решающее влияние на экономику и предопределить целесообразность промышленного использования плазмохимического метода получения продукции.

С другой стороны, резко возрастают требования к надежности аппаратуры. Ресурс непрерывной работы плазмотронов должен составлять десятки тысяч часов. В противном случае длительные простои, приводящие к значительным материальным и трудовым потерям, могут свести на нет все указанные выше преимущества. Поскольку в плазмохимических производствах используется электроэнергия, стоимость которой в настоящее время достаточно высока, то большое значение также имеет энергетический коэффициент полезного действия плазмотронов и технологии в целом. Поэтому для каждого многотоннажного процесса создаются индивидуальные плазменные реакторы, конструкции которых в наибольшей степени удовлетворяют указанным требованиям.

Сочетание достоинств и недостатков предопределяет конкурентоспособность плазмохимических производств. Рассмотрим известные многотоннажные плазмохимические процессы с этой точки зрения. Получение монооксида азота.

2. Монооксид азота используется в качестве полупродукта в крупнотоннажном производстве азотной кислоты, на его основе синтезируют также хлористый и бромистый нитрозилы, нитрозил-серную кислоту и ее соли, а также некоторые другие неорганические и органические химические продукты.

3. Разработка процессов синтеза NO в плазме связана с решением проблемы фиксации атмосферного азота. На слайде представлена одна из схем промышленного получения этого продукта из воздуха и природного газа.

Из метана в процессе паровой каталитической конверсии в трубчатых печах под давлением 3,0 МПа получают смесь водорода и CO. Также проводят паровоздушную каталитическую конверсию метана в шахтных печах, при которой получают смесь азота, водорода и CO. Затем для этих двух смесей проводят конверсию COдля получения дополнительного количества водорода. В итоге получают смесь водорода, азота и диоксида углерода. Следующим этапом процесса является очистка от диоксида углерода, остатков COи прочих примесей. В результате перечисленных процессов получают смесь водорода и азота в пропорции 3:1, которая сжимается в турбокомпрессоре до давления 32 МПа и далее проводится синтез аммиака. Следующим этапом является воздушная конверсия аммиака с получением NO.

Плазмохимический процесс отличается простотой и имеет практически неограниченную сырьевую базу - воздух. В конце прошлого и начале настоящего столетия были проведены интенсивные инженерные разработки методов фиксации атмосферного азота с помощью электрических дуг, приведшие к созданию крупных промышленных установок. Эти установки просуществовали до конца 20 - начала 30-х гг., после чего они были вытеснены более производительным и экономичным аммиачным методом. За прошедшие 60 лет производство аммиака было во многом усовершенствовано. В качестве исходного сырья для получения водорода широко стали использоваться газообразные и жидкие углеводороды. Созданы крупнотоннажные автоматизированные безотходные установки с замкнутым энерготехнологическим циклом, в которых потребление электроэнергии и сырья сведено к минимуму. Тем не менее, несмотря на экономические преимущества, синтез аммиака имеет ряд недостатков, вынуждающих искать другие, более эффективные методы фиксации азота.

4. К числу недостатков относятся: - сложность производства, включающего стадии получения азотоводородной смеси, аммиака и, наконец, сжигание последнего для получения монооксида; - необходимость применения специальной аппаратуры и машин, работающих под высоким давлением;

Скачать файлы