Сутегі өндірісі


Сутегі өндірісі
Жалпы мәлімет
Су газынан конверсиялау арқылы сутегін алу
Көмірсутектік газдардан сутекті алу
Терең салқындату әдісімен сутек өндіру
Сутекті алудың темір . булық әдісі
Электролиз әдісімен сутегі өндіру
Көптеген өндірістік процестерде химиялық синтез үшін сутек газы қажет болады. Әсіресе сутектің көбі аммиак синтезі кезінде жұмсалады; сол секілді метил және изобутил спирті мен көмірсутек синтезі кезінде де пайдаланылады. Дегенмен, барлық процестер үшін тек таза сутек қажет болмайды: аммиак синтезі азотсутектік қоспадан, спирт пен көмірсутек синтезі – сутек және көміртек тотығы қоспасынан өндіріледі.
Анағұрлым техникалық таза сутектің көп тұтынушы отынды гидрогенизациялау процесі болып табылады. Процес кезінде 10 – 11% - ға дейін сутек жұмсалады, өңделетін көмірдің органикалық салмағына шаққанда 1 т өңделетін көмірге 2500 м3 дейін сутек жұмсалады немесе 1 т алынатын бензинге 3600 м3 сутегі пайдаланылады. Заманауи масштабта гидрогенициялау зауыттарында сутек шығыны сағатына бірнеше мың шаршыға дейін жетеді; сутек бағасы бұл жағдайда алынатын бензиннің бағасының жартысынан асып түспек.
Осыған байланысты, сутек өндірудің неғұрлым мақсатты және тиімді әдістерін табу жолға қойылуда. Алынатын техникалық сутегінің құрамында қоспаның аз болғанына үлкен мән беріледі. Соңғылары жоғары қысымды аппаратураның өнімділік бермеуіне әкеледі немесе аппарат пен қондырғылардың қуатын жоғарылату қажет болған жағдайда не энергетикалық шығынның бір уақытта өсуімен қоспалардан тазарту жүзеге асады.
Сутегі өндірісінде өнеркәсіпте кеңінен пайдаланылатын негізгі әдістер мыналар болып табылады:
1) Су газының конверсиясы;
2) Көмірсутектік газдардың конверсиясы;
3) Газдарды терең салқындатумен ажырату;
4) Темір – булық әдіс;
5) Судың электролизі.

Ірі заманауи гидрогенизациялау зауыттарында сутегідегі қажеттілік әдетте бірнеше көздерден алынады. Сутегінің бір бөлігін гидрогенизация процесінде түзілетін газдардан бөліп алады. Бұл жолмен сутектің шығынының үштен бір бөлігін жабуға болады. Ал сутегінің қалған бөлігі сол немесе басқа шикізаттың, арзан электр энергиясы, процеске, өндіріс масштабына қарай алынады.
Интернет желісінен алынған орыс тіліндегі ақпараттарды қазақ тіліне аударған нұсқасы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 11 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 600 теңге




Сутегі өндірісі
Жалпы мәлімет
Көптеген өндірістік процестерде химиялық синтез үшін сутек газы қажет болады. Әсіресе сутектің көбі аммиак синтезі кезінде жұмсалады; сол секілді метил және изобутил спирті мен көмірсутек синтезі кезінде де пайдаланылады. Дегенмен, барлық процестер үшін тек таза сутек қажет болмайды: аммиак синтезі азотсутектік қоспадан, спирт пен көмірсутек синтезі - сутек және көміртек тотығы қоспасынан өндіріледі.
Анағұрлым техникалық таза сутектің көп тұтынушы отынды гидрогенизациялау процесі болып табылады. Процес кезінде 10 - 11% - ға дейін сутек жұмсалады, өңделетін көмірдің органикалық салмағына шаққанда 1 т өңделетін көмірге 2500 м3 дейін сутек жұмсалады немесе 1 т алынатын бензинге 3600 м3 сутегі пайдаланылады. Заманауи масштабта гидрогенициялау зауыттарында сутек шығыны сағатына бірнеше мың шаршыға дейін жетеді; сутек бағасы бұл жағдайда алынатын бензиннің бағасының жартысынан асып түспек.
Осыған байланысты, сутек өндірудің неғұрлым мақсатты және тиімді әдістерін табу жолға қойылуда. Алынатын техникалық сутегінің құрамында қоспаның аз болғанына үлкен мән беріледі. Соңғылары жоғары қысымды аппаратураның өнімділік бермеуіне әкеледі немесе аппарат пен қондырғылардың қуатын жоғарылату қажет болған жағдайда не энергетикалық шығынның бір уақытта өсуімен қоспалардан тазарту жүзеге асады.
Сутегі өндірісінде өнеркәсіпте кеңінен пайдаланылатын негізгі әдістер мыналар болып табылады:
1) Су газының конверсиясы;
2) Көмірсутектік газдардың конверсиясы;
3) Газдарды терең салқындатумен ажырату;
4) Темір - булық әдіс;
5) Судың электролизі.

Ірі заманауи гидрогенизациялау зауыттарында сутегідегі қажеттілік әдетте бірнеше көздерден алынады. Сутегінің бір бөлігін гидрогенизация процесінде түзілетін газдардан бөліп алады. Бұл жолмен сутектің шығынының үштен бір бөлігін жабуға болады. Ал сутегінің қалған бөлігі сол немесе басқа шикізаттың, арзан электр энергиясы, процеске, өндіріс масштабына қарай алынады.

Су газынан конверсиялау арқылы сутегін алу

Су газын конверсиялау процесі (айналу) аммиак синтезі үшін азотсутегі қоспасын алу кезінде, спирт және көмірсутек синтезі үшін сутек қоспасы мен көміртек тотығын алу үшін және техникалық таза сутек алу өндірісінде кеңінен қолданылады.
Процес су буы мен көміртек тотығы арасындағы өзара қайтымды реакцияға негізделген:

Бұл реакцияның тепе - теңдік константасы температурамен ұлғаяды (71 сурет). Суреттен көріп отырғанымыздай, реакция температура төмендеген кезде сутек түзілу жағына қарай жылжиды. Яғни, температураны төмендеткенде, реакция жылдамдығы бірден азайып кетеді, процесті катализатор қатысында жүргізу қажет.

Берілген тұрақты температурада тепе - теңдік сутек түзілу жағына ұлғаюымен және төмендеуімен жылжиды. Сондықтан практикада конверсияны біршама артық бумен және кейде көмірқышқылды сатылап тазарту жолымен жүзеге асырады. Артық бу шамасы экономикалық көрініспен айқындалады және ол шамамен 6 құрайды, бұл бастапқы газдың бір көлеміне будың екі - үш көлеміне сәйкес келеді.
Конверсия процесі үшін бастапқы су газы түрлі әдістермен алынуы мүмкін: қалыпты периодты әдіспен бу әуелік үрлеумен, бу оттектік үрлеуде жұмыс істейтін қайнау қабаты бар генераторлардағы үздіксіз әдіспен және т.с.с. Барлық жағдайларда құрамында азот және метан қоспалары аз болатын газды қолдану керек. Конвертирленген газдан салыстырмалы түрде оңай жойылатын көмірқышқыл аз уытты келеді.
Құрамында көміртек тотығы мн сутек тотығы максималды 10 - 20 % болатын газды алу үшін генераторларда периодты әрекетпен булық үрлеумен, отындық газ торына жіберіледі. Конверсия процесіне қалдық, яғни нуль-сулы газ бағытталады.
Конверсия катализаторлары ретінде қарапайым темір тотығы немесе темір және магний қоспалары қолданылады. Ол хром және калий тотықтарымен белсенділендіріледі. Магний тотығы беріктігін ұлғайтып катализатордың күкірт қоспаларымен уыттануына сезімталдығын азайтады. Каталзаторлар таблетка түрінде формаға келеді де, қабат болып конверсияға арналған аппарат - конверторларға себіледі.
Заманауи катализаторлар 400 - 500°C температурасы кезінде көлемдік жылдамдықпен 1 м3 катализаторға 400 - 500 м3 газ алуға және көміртек тотығы тепе - теңдіктен 90 - 97% - ға айналу дәрежесін қамтамасыз етеді.
Конверсия толықтығын ұлғайту үшін процесті әдетте аз көлемді жылдамдықпен жүргізіледі және олар өнеркәсіптік практика жағдайында 100 - 160 құрайды. Конверсияның үлкен толықтығы екі сатылы процесіті өткізген кезде жетуі мүмкін; бірінші сатыда, көміртек тотығының негізгі массасы анағұрлым жоғары температурада жүргізіледі, бұл реакция жылдамдығын жоғарылатып үлкен көлемді жылдамдықта жұмыс істеу мүмкіндігін тудырады. Екінші саты көміртек тотығы қалдығын қайта айналдырады және процес өте төмен температурада жүргізіледі.
Бастапқы сулы газдың құрамы алты еселік артық бу қатысында және 450 - 500°C температурада құрамы шамамен осындай болатын конвертирленген газ алуға болады (мысалы): Бұл СО айналуының 95 - 97% сәйкес келеді.
Процес барысында бастапқы су газына қарағанда газдың көлемінің ұлаюы жүреді. Теориялық жағынан ол су газындағы СО құрамына сәйкес келеді және 35 - 40 % - ды құрайды; келтірілген мысалда көлем ұлғаюы шамамен 39% құрайды.
Негізінен сутек пен көмірқышқылдан тұратын конвертирленген газ кейін соңғы жууға, ал кейін қалған көміртек тотық қалдықтарынан тазартылуға жіберіледі. Нәтижесінде техникалық таза сутегі алынады.

71 сурет. Су буы мен көміртек тотығы арасындағы температураға байланысты болатын реакция тепе - теңдігінің константа тәуелділігі
Конверсия процесі біршама жылудың бөлінуімен жүреді, бұл жылу алмастырғыштың болу есебінен бастапқы газдың температурасын жұмыстық температураға дейін қыздыруға мүмкіндік тудырады.
Процестің технологиялық схемасы. Конверсия процесін өнеркәсіптік практикада әр түрлі технологиялық схемалар бойынша өткізеді. Ол процестің бір немесе бірнеше сатыдан тұруы, конверторлардың конструкциясы және т.б. сол секілді ажыратылады. Солардың бір типтік схемасы 72 схемада келтірілген.

72 сурет. Су газының конверсия схемасы
Схемада көрсетілмеген газгольдерден сулы газ сатурационды мұнара келіп түседі 1, ол хордалық немесе сақиналық саптамамен толтырылған колоннадан тұрады. Мұнара конденсацияланаты немесе су қыздырғыш мұнаралардан кеп түсетін 7 ыстық сумен суландырылады. Су температурасы сатурационды мұнараға кіре берісте . Төменнен жоғарыға қарай өткенде ағып тұрған суға газ дейін қыздырылады және су буымен қанықтырылады. Мұнарадан бір газ көлеміне су буының бір көлемі келетін бу газдық қоспа бөлініп шығады.
Ағып тұрған су насоспен 9 мұнараға 7 қайтадан беріледі, ал бу газдық қоспа турбогазүргішпен араластырғыш 2, жылу алмастырғыш 3 және конвертордан 5 тұратын конверсиялық агрегатқа айдалады.
Араластырғышқа газ бен бу қатынасы бірдей болатын төменгі қысымда су буы беріледі. Будың 2,5 - 3 көлеміне бір газ көлемі алынады. Бұл өсу температура нүктесіне сәйкес келеді.
Кейін бу газдық қоспа кәдімгі құбыр тәрізді жылуалмастырғыштан 3 өтеді және конвертордың орта бөлігіне келіп түседі 5. Конвертор конустық беті бар вертикал орналасқан темір цилиндрден тұрады. Конвертор оқшауланған және футерленген. Аппараттың ішкі жағында орналасқан торда катализатор орналасқан. Катализатордан өткенде, су газы конвертирленеді де жылуалмастырғыштан өтеді таза бу газдық қоспаға қарай кейін су жылытқыш мұнараға 7 бағытталады.
Жылу алмасу жүйесінен өткеннен кейін бу газдық қоспа шамамен дейін қыздырылады. Конверторда реакциядан бөлінетін жылу есебінен қоспа температураға дейін қыздырылады. Конвертирленген газ жылу алмастырғыштан шыққанда температураға ие болады.
Егер конверторда температураны шамадан тыс жоғарылатып жіберген жағдайда бу газдық қоспаны араластырғыштан 2 үшінші жылу алмастырғышқа беру жағдайы қарастырылған.
Жүйені іске қосып және қыздыру үшін, сол секілді жұмыстағы қолайсыз жағдайлар мен конвертор процесінде жылу режимі бұызлған жағдайда, газдық оттықты пайдаланады 6, ол газ үрлегіштен газ жүргізілген 11 және ауа үрлейтін ауа үрлегішпен 10 жүзеге асады. Су қыздырғыш мұнараларда бірдей сатурационды қондырғыда конвертирленген газ температураға дейін салқындатылады, ал оған қарсы ағатын су температураға дейін қыздырылады. Кейін су насоспен 9 қайтадан сатурационды мұнараларға беріледі. Газ кейін тоңазытқыштан 8 суық су көмегімен қалыпты температураға дейін салқындатылады. Бұл жерден конвертирленген газгольдерге түседі және кейін көмірқышқыл мен көміртек тотығы қалдықтарынан тазартуға жіберіледі.
Қазіргі заманауи конверсиялық қондырғылар басқа типті конверторлармен жабдықталған, онда жалпы корпуста құбырлы жылу алмастырғыш, қанықтырғыш және конвертордың өзі қамтылған. Мұндай агрегаттар барынша компактілі және процестің аз энергия жоғалтуын және жоғары эффективтілігін қамтамасыз етеді. Конверсиялық агрегаттың газдық оттығы бірқатар жағдайларда электрлік қыздырғыштармен ауыстырылып қолданылады.
Конвертирленген газды тазарту. Егер сутегі жоғары қысымда өтетін прцестерде ғана қолданылатын болса, конвертирленген газды көмірқышқылдан тазарту үшін қысымда әдетте сумен шаяды. Көміртек тотық қалдықтарынан тазарту үшін қысымда мыстың қышқыл тұздары ерітіндісімен шаяды.
Көмірқышқылдың судағы ерігіштігі су температурасының шамалап жоғарылау әсерінен тез түседі. Сондықтан сумен шаюды мүмкін болатын төмен температурада өткізген жөн (34 кесте).
Конвертирленген газды тазарту схемасы 73 суретте келтірілген.
Конвертирленген газ газьголдерден сулы компрессордың бірінші сатысынан өтеді 1 және сумен жуылатын шайғышқа 2 беріледі. Көмірқышқылдан жуылған газ келесі қысылу үшін компрессорға қайтарылады, ал көмірқышқылмен қаныққан су мотор носос турбинаның сулы агрегат турбинасына келіп түседі 3. Бұл агрегат гидравликалық турбина, центрден тартқыш насос пен электромотордан тұрады және қысылған судың энергиясын пайдалану үшін қолданылады. Турбинаның күрегіне түсіп, су дросселденеді және оның энергиясы жуғышқа түсетін судың насосын айналдыру үшін қолданылады 2. Жетіспейтін қуат агрегат құрамына кіретін мотормен жабылады. Су турбинадан аралық көлемге 11 келіп түседі, мұнда қысымды түсіргендегі судан бөлінген ерігіш заттар түзіледі кейін градуирленеді 4. Бұл жерде су толығымен ерігіш газдардан босап шығып, градир қорында жиналып қайтадан насоспен 3 жуғышқа 2 беріледі.

73 сурет. Конвертирленген газды тазарту схемасы

34 кесте. Көмірқышқылдың судағы ерігіштігі

Градирдегі судың булану немесе басқа да шығындармен байланысты судың азаюы градирн қорына таза судың келі отырумен жабылады. Суда тек көмірқышқылдар ғана емес, сол секілді басқа да конвертирленген газдың компоненттері еріп кетеді. Сондықтан газды көмірқышқылдан тазарту оның суда еру есебінен сутекті жоғалтумен байланысты болады. Шығынды азайту мақсатында ыдыста бөлінген 11 сутекпен қаныққан еріген газдың бірінші бөлігін кейде конверсияға қайтарады. Газдардың қалған бөлігі инертті газдар ретінде қолданылуы мүмкін.
Көмірқышқылдан тазартылған газ сутектік компрессормен жоғары қысымда жуғышқа 5 беріледі. Қалған көмірқышқыл тотығын алу суықта құмырсқа қышқыл бал ерітіндімен және бірхлорлы мыстың аммиак ерітіндісі көмегімен жүзеге асады.
Көмірқышқылды жұту мыстың комплексті қосылыстар түзілуіне негізделген. Оны мына теңдеумен көрсетуге болады:

Көмірқышқыл тотығынан тазартылған техникалық сутегі соңғы рет сығылу үшін компрессорға беріледі, ал мыс тұзының ерітіндісі қысымды түсіріп әлсіз қыздырылу жолымен дросселдеу көлемдерінде 6 және 7 регенерацияланады. Регенерация кезінде бөлініп шыққан газдар негізінен көміртек және сутек тотығынан тұрады. Олардың шамамен құрамы мынадай:

Бұл газдар амииакты ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Битум өндірісі
Сутегі тектес атомдар
Спирт өндірісі
Консервілер өндірісі. Консервілер өндірісі технологиясы
Полиэтилен өндірісі
Өнімдер өндірісі
Мұнай өндірісі
Талап өндірісі
Картоп өндірісі
Полиакрилонитрильді талшықтардың өндірісі жайында
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь