Метанды күкіртті қоспалардан тазарту

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 60 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

Әдеби шолуСинтез - газ алу жолдарыБастапқы шикізат сипаттамасыДайын өнімнің сипаттамасы
Технологиялық бөлімТехнологиялық поцессті таңдау және сипаттауМатериалдық балансты есептеуӨндірісті есептеуРеакторды есептеуМеханикалық есептеу
Құрылыс бөлімі
Қауіпсіздік техникасы, қоршаған орта мен еңбекқорғау бойыеша мероприятия

4. 1. Жұмысшыларды улы және зиянды заттардан қорғау мероприятиясы

4. 2 Шумен күресу тәсілдері

4. 3 Жарықты есептеу

4. 4 Өрт пайда болуының алдын алу

4. 5 Жерге қосу қорғанысын есептеу

4. 6 Еңбекқорғау бойынша заңды актілер және экология мәселелері

5. Экономикалық бөлім

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер тізімі

Аннотация

Раскрываемая тема по вопросу: «Строительство цеха по производству синтез - газа на 1 тонн в год» свидетельствует, что данный проект является одним из эффективных и рентабельных производств.

Исследования, проведенные в ходе данной работы, полностью обеспечивают взаимосвязь всех технологических процессов и являются оптимальными.

В работе даны основные расчетные данные и которые взаимоувязаны с технико - экономическими показателями проектируемого цеха.

Структура работы построена таким образом, что первая часть раскрывает основные технические параметры проектирования цеха, вторая часть дает графическое изображение данного проекта.

Андатпа

«Жылына 1 тонна көлемінде синтез - газ өндіру бойынша цех құрылысы» мәселесі бойынша ашылып жатқан тақырып берілген жобаның тиімді өндірістердің бірі екенін көрсетеді.

Берілген жұмыс барысында жүргізілген зертттеулер барлық технологиялық үрдістердің байланысын қамтамасыз етеді.

Жұмыста жобаланған цехтың техникалық - экономикалық көрсеткіштерімен байланысты негізгі есеп беру мәліметтері қамтылған.

Жұмыс құрылымы келесі түрде берілген: бірінші бөлім цехты жобалаудың негізгі техникалық параметрлерін, ал екінші бөлім атаулы жобаның графикалық бейнелеуін қамтиды.

КІРІСПЕ

Бұл тақырыптың өзектілігі химиялық өндірістің обьектілерін жобалау өте күрделі, көптүрлі және көп еңбек қажет ететін процесс. Оны бірнеше инженерлі- техникалық және ұйымдастырушы сатылардың байланысы ретінде қарастырады.

Синтез- газ өндірісі ең өзекті сұрақтардың бірі. Органикалық синтезде таза көміртегі оксидін және оның сутегімен қоспасын (синтез- газ) 1:1 ден 2 - 2. 3:1 қатынасында қолданады. Көміртегі оксиді түссіз, қиын сығылатын газ. ( т. кон д. Атмосфералық қысымда -192 С; шектік қысымы 3. 43МПа; шектік температурасы -130 С) . Ауамен жарылғыш қоспа түзеді, концентрациясы 12. 5- 74% аралығында.

Көміртегі оксиді улы зат, оның шекті жіберілетін концентрациясы өндірістік орындарда 20мг/м болады. Жай газға қарсы құрылғылар оны адсорбирлемейді, сондықтан изомерленген немесе әдейі арналған гопкалитті патроны бар құрылғылар қолданады. Соңғысының ішінде СО мен СО -нің тотығуын катализдейтін мырыш оксиді бар. Көміртегі оксиді қатты заттармен ғана аз сорбирленбейді, сонымен қатар сұйықтармен де. Оған көміртегі оксидінде нашар еритін сұйықтар кіреді. Бірақ кейбір тұздар көміртегі оксидімен комплекс түзеді, оларды көміртегі оксидінің бір валентті мыс тұздарының сулы- аммиак ерітіндісімен сорбциясы үшін қолданады.

Сутегі- синтез- газдың екінщі компоненті- ең қиын сығылатын газ (т. конд. атмосфералық қысымда -252. 8 С) . Ауамен жарылғыш қоспа түзеді, 4. 0- 75% аралығында. Сутегі- көміртегі оксидінің қатарында жарылғыш қасиеті жоғары болғандықтан, синтез-газ өндірісінде қауіпсіздік техникасына үлкен көңіл бөлінеді.

Синтез- газ өндірісінде шикізат ретінде алғашында көмірді пайдаланған. Сосын көмірсутек конверсиясын пайдаланды, оны екі жолмен жүзеге асырады: каталитикалық және жоғарғы температуралық. Шикізат ретінде метан немесе табиғи газ қолданылады, сонымен қатар мұнайдың сұйық фракцияларын.

ҚР. Президентінің жолдауы бойынша жасалған индустриалды- инновациялық стратегияның дамуы 2003-2015 жылдар аралығына арналған. Қазақстан халқына жолдауы барысында Қазақстан кәсіпкерлерінің оныншы форумында «Республикадағы 2002 жылғы ішкі және сыртқы саясаттың басты жолдары» жайлы айтылған. Қазақстан Республикасының экономикалық тұрақты дамуы үшін экономикалық салаларды диверсификациялап шикізатты қолданудың бағыты қарастырылды:

бәсекелеске төзімді және экспортқа арналған тауарлар өндірісі;
шикізат бағыты, ішкі нарықтағы тауарларға төменгі тұтынушылық сұраныс;
кәсіпорындардың жалпы техникалық және технологиялық артта қалуы, өндірістік және социалды инфроқұрылымның дамымауы;

Осыған қарағанда, бұл жұмыстың мақсаты- Қазақстан

Республикасының бір аумағында метаннан синтез- газдың өндірілу цехын жобалау. Айтып кететін жай, цехтың құрылысын шикізат базасы бар аймақтарда жүргізу керек. Соған байланысты құрылыс Ақтөбе облысында салынады, себебі ол химия аймағының бірі. Бұған жұмыс күшінің, маман- химиктердің болуы себеп. Жұмыстың мақсаты бойынша жобаның бастапқы мәселелері:

синтез-газ өндіру цехын жобалау;
цех құрылысының тиімділігі, өнімнің өзбағасы;
цех құрылысының орындылығы.

Жұмыс құрылымы төрт бөлімнен тұрады: кіріспе, негізгі бөлім, қорытынды, қолданылған әдебиеттер.

Жұмыс барысында көңіл бөлінгені 2015 жылға дейінгі Қазақстан Республикасының инновациялық даму стратегиясы аймақтардың дамуы жайлы статистикалық көрсеткіштер және цехтың дәл сол аймақта салынуы. Жұмыста статистикалық зерттеу тәсілі, шығын құрылымы, басқа да экономикалық есептеулер қолданылған.

Андатпа

Аннотация

1Әдеби шолу

1. 1 Синтез-газ алу жолдары

Синтез- газ алуды қарастырғанда негізгі өндіріс түрлері қолданылды. Біріншісіне каталитикалық өндіру тәсілі жатады, механизмі: негізгі реакция көмірсутегілердің сулы будағы, Ni катализаторының конверсиясынан тұрады.

Сурет 1 - Тәуелділік температурасы

Реакция қатты эндотермиялы және оның тепе-теңдігі температураны жоғарылатсақ оңға ығысады. Метанның конверсиялық дәрежесін жоғарылату үшін процессті 800-900С, сулы будың артық мөлшерінде жүргізеді. Атмосфералық қысымда бұл артықшылық үлкен емес (2:1), ал қысымды жоғарылатса тепе-теңдік күйіне нашар әсер етеді. Сондай жағдайда бу көлемінің метанға 4:1 қатынаста жұмыс істеу керек.

Метан конверсиясынан басқа, көміртегі конверсиясы жүреді.

СО+Н ₂ О→СО ₂ +Н ₂ - ∆Н ^о ₂₉₈ =41, 0 кДж/моль

Бұл реакция экзотермиялы, сондықтан температураны жоғарылатсақ оның тепе-теңдігі солға ығысады, ал сулы будың артығы көміртегі диоксидінің көп мөлшерде түзілуіне әкеп соғады.

Көміртегі оксидінің конверсиясы тез жүреді және конвертирленген газ құрамы оның тепе - теңдігімен анықталады.

Метанды сулы бумен конверсиялағанда үлкен қатынаста газ түзіледі Н2:СО (аз дегенде 3:1), ал органикалық синтезге синтез-газ Н2:СО қатынасында болу қажет1:1 ден (2. 0-г-2. 3) :1 дейін. Бұл қатынасқа жетуге болады, біріншіден сұйық көмірсутекті конверсиялап, екіншіден конверсия кезінде сулы буға көміртегі диоксидін қосып, оларда көмірсутектерді конвертирлейді.

-СH ₂ + H ₂ O→CO + 2H ₂ ,

СН ₄ +СО→2СО ₂ +2Н ₂ ∆Н = -247ĸДж/моль

Соңғы реакция эндотермиялы және оның тепе-теңдігі температураны жоғары латқанда оңға ығысады. Реакция сулы бу конверсиясына қарағанда аз уақытта жүреді.

Эндотермиялылығы жоғары болғандықтан көмірсутек конверсиясын құбырлы пеште жүргізеді.

Шикізатты құбырға береді, ол гетерогенді катализатормен және жылуғыш жанғыш газбен толтырулы, ал температура негізінен сәулеленуден беріледі. Бұл жүйенің кемшілігі- ыстыққа төзімді көп құбырлардың қажеттілігі және пеш көлемінің тиімсіз пайдаланылуы, онда катализатор өте аз бөлігін алады.

Бұл себептермен басқа жүйе жасалынды, онда конверсиясының эндотермиялық реакциясы экзотермиялық процесспен қоылған, экзотермиялық процессте конверторға оттегіні бергенде көмірсутектің жартысы жанады, соған байланысты жалпы процесс жартылай экзотермиялы болады. Есептеуге қарағанда конверсияға СН ₄ және О ₂ қоспасын 1. 0:0. 55 қатынаста беру керек, олар жарылғыштық шегінен тыс күйінде болады, себебі қоспаны сулы бумен араластырады. Соңғысының метанмен көлемдік қатынасы төмен болады. Оттегінің қатыспаған кезіне қарағанда, дәлірек айтсақ1:1 ден (2. 5-г-3. 0 ) :1 қолданылатын қысымға байланысты. Бұл тотығу немесе автотермиялы конверсия процессі кең тараған. Ол сырттан жылу беруді қажет етпейді, және шахталы пештерде түгел қабат катализатор қатысында жүзеге асады. Конвертор денесі отқа төзімді кірпішпен футирленген және желдеткіш сулы жейдесі бар, онда бу генерирленеді. Конвертордың жоғарғы бөлігінде араластырғыш орналасқан, оған СН ₄ +Н ₂ О және О ₂ +Н ₂ О қоспасын береді. Араластырғыш қоспаның гомогенизациясын қамтамасыз етуді, жарылу және жану болмайтын жағдайда. Метанның жануы конверсиядан 10 есе тез жүреді, сондықтан катализатордың жоғарғы қабатында температура шегіне дейін жылдам көтеріледі (1100-1200 ^о С), ал пештен шығарда төмендейді (800-900 ^о С) . Құбырлы пештердегі конверсиямен салыстырғанда бұл әдісте ыстыққа төзімді құбырлардың қажеті жоқ, реактор құрылымы жәй болып келеді және оның көп бөлігі катализатордың орын ауысуына қолданылады. Тотығу конверсиясында алынатын газда СО мөлшері бірнеше рет өседі.

Отынның термиялы газификациясы .

Көмірсутектердің жоғары температуралы конверсиясының айырмашылығы жоғарғы температурада (1350-1450 ^о С) және катализатордың болмауында. Процессте метанның термиялы толық емес тотығуы жүреді, яғни басты біріншілік тотығуы былай жүреді:

СН ₄ + О ₂ → СО + Н ₂ О + Н ₂

Аз мөлшерде СО ₂ түзіледі және пиролиз реакциясының болуынан С ₂ пен С ₃ сонымен қатар ацетилен. Процесстің соңғы сатысында сулы бу қалған көмірсутектерді СО және Н ₂ дейін конвертирлейді және көміртек оксидтерінің арасында тепе-теңдік орнайды, ол жоғарғы температурада СО пайдасына қарай ығысады. Ацетиленнің ыдырауы кезінде көміртек (күйе) бөлінеді, ол да сулы бумен конверсияға бейім (С+Н ₂ О СО+Н ₂ ) . Күйенің бөлінуі сұйық көмірсутектердің жоғары температуралы конверсия кезінде ерекше маңызды және оның азаюы үшін шыққан шикізатқа сулы бу қосады.

Сондықтан бұл процесс көмірсутектердің ацетиленге тотығу пиролизіне ұқсас, ерекшелігі тек қоспаның жоғары температурада көп уақыт болуы(1с 0. 001 0. 01с орнына) . Метанның және сұйық көмірсутектердің жоғары температуралы конверсиясының жалпы теңдеуі:

СН ₄ + 0. 5О ₂ → СО + 2Н ₂ , -∆Н ^o _{298 h} 35. 6кДж/моль;

С _n Н _2n+2 + 0. 5 _n О ₂ → _n СО + (n +1) Н ₂

Ары қарай Н ₂ және СО қатынасы шикізатқа байланысты 2:1 ден 1:1 ге дейін ауысуы мүмкін. Одан басқа газда 2-3% СО, 0. 3-0. 5% СН ₄ және 1% дейін N ₂ мен Аr бар.

Көмірсутектің жоғары температуралы конверсиясын 2-3 тен 10-14 МПа қысымда жүргізіледі. Бұл процесстің конверторы 28. 15 суреттерге ұқсайды, бірақ онда катализатор жоқ. Ол жоғарғы қысымға арналған, бос денелі құрылғы. Конверторда ішкі оқшаулағыш және сулы жейде болады, олар денені жоғары температурадан сақтайды, тағы да көмірсутек және оттекті араластырғыш болады, ол қоспаның гомогенизациясын қамтамасыз етеді. Процесстің ұтымдылығы ол жоғарғы қарқынды конвертор құрылымының жайлығы, катализатордың болмауы, шикізат сапасын аз талап ету. Сондықтан жоғарғы температуралы конверсия кең тараған, әсіресе көмірсутектердің конверсиясы (мазут пен шикі мұнайға дейін ), оларды агрегатты энерготехнологиялық сызбанұсқа ретінде сипаттайды.

Мазуттың жоғарғы температуралық конверсиясының жеңілдетілген сызбанұсқасы мына суретте көрсетілген.

Мазут 2 - 3 МПа қысымда 500 - 800 ^о С дейін ыстық газ конверсиясының блок 1-гі жылу рекуперациясында қыздырылады. Блок жылуалмастырғыштан және қазанқоқыс тазалағыштан тұрады, ол 29 - суретке ұқсас. Кейбір ерекшелігі конвертирленген газдардың жоғарғы температурада және оларда күйенің болуы. Сондықтан қазанқоқыс тазалағышты конвертормен бір агрегатта істетеді, ал күйенің көп болып бөлінуін болдыртпау үшін көбінесе газқұбырлы типтес қазандарды қолданады. Оларда 14 МПа қысымға дейін бу генерирленеді, оларды энерготехнологиялық жүйеде пайдаланады.

Қыздырылған мазутты форсунка арқылы конвертор 2 - нің араластырғышына енгізеді, сонда тағы оттегінің сулы бумен қоспасынбереді. Конвертор жейдесінде (денені суытатын) конверсия жүретін қысымдағы буды генерирлейді. Конверсияның ыстық газдары дене рекуперациясының 1 - ші блогына түседі. Сосын газдан күйені бөліп алу үшін скруббер 3 - те циркуляция суымен жуады. Су мен күйе су тұндырмаға 4 - ке ағады, оған жеңіл мұнай фракциясын коагуляция үшін және сулы қабаттан күйені бөліп алу үшін қосады. Күйенің көмірсутекті суспензиясын әр түрлі пайдаланады: фильтрдан өтуізіп жағады, күйе алу үшін мұнай фракциясын қайтарады, ал басқа кездерде мазуттағы суспензия ретінде конверсияға жібереді. Кірленген суды 4 - ші су тұндырғыштан күйені ұстап қалатын скруббер 3-ке қайтарады.

Күйені бөліп алғаннан кейін газды Н ₂ S пен СО ₂ ден тазартуға жібере алдында айтқан тәсілдермен жүзеге асырады. Жиі Н ₂ : СО нің газдағы қатынасын сутегінің пайдасына қарай өгерту керек болады. Бұл үшін көміртек оксидінің конверсиясының блогы қызмет етеді: газды 5-ші жылуалмастырғышта 400 ^о С дейін қыздырады, жоғарғы қысымдағы будың керек мөлшерін қосып, оны конвертор 6 - ға жібереді, онда түгел катализатор қабатында (темір оксиді, хром, магний оксидтері ) көміртек оксидінің конверсиясы жүреді

Н ₂ : СО қатынасында алынған синтез-газ конверсияға түсетін газға 5-ші жылуалмастырғышқа жылу береді, 7-ші блокта СО ₂ ден тазартылады да тұтынушыға жібертіледі.

СО+Н ₂ қоспасының 1000м ³ алу үшін 250-270м ³ оттегі және 60 кг сулы бу, сонда қазанқоқыс тазалағышта 850-900 кг жоғарғы қысымды бу түзіледі.

Көмірді газификациялап синтез-газ алу.

Көмірді газификациялау синтез-газ алудың бірінші әдісі. Кейін синтез-газды көмірсутектерден өндіру әдісін пайдалана бастады. Бірақ болашақта мұнай мен табиғи газдың қымбаттауына байланысты бұл процесс қайта өз орнын алуы мүмкін. Синтез-газдың көмірден алынуы оған сулы будың қатысуымен және қайтымды эндотермиялы реакция бойынша жүреді.

С + Н ₂ О→СО + Н ₂ , ∆Н ^о ₂₉₈ = -118. 9кДж/моль

Тепе- теңдік 1000-1100 ^о С оңға ығысады, реакция жылдам жүреді. Тек қана буды берсе көмір суи бастайды, сондықтан процессті ауамен және булы үрлеумен жүргізген . Кейінірек үздіксіз паро - оттекті үрлеу әдісі қолдана бастады, онда газогенераторда көмірдің жану экзотермиялық реакциясы жүреді, ол процесстің жылу балансын қамтамасыз етеді. Одан басқа сулы будың көміртек оксидімен конверсиясы жүреді, ондағы газ құрамы тепе-теңдікке жақын:

СО + Н ₂ О → СО ₂ + Н ₂

Бастапқыда көмір газификациясын қысымы атмосфералық қысымға жақын болатын ол қондырғының өнімділігін жоғарылатуға мүмкіндік бермейді. Кейінірек 2-3 МПа қысымдағы газификацияға көшті. Қазіргі заманғы газогенераторлар екі құрылымнан тұрады. Біріншісінде жұмыс көмір бөлігінің түгел қабатында жүреді, ол жоғарыдан төмен астыңғы қабаттың жнып болына байланысты жылжиды. Сонда көмір мен газ қарама-қарсы жүреді, бұл генератор бойымен әр түрлі сатылар алмасып, жылуды тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Төменгі жақтағы газ бастапқыда газификация қалдықтарымен жылиды, ал жоғарыда оттегімен жүретін реакция аймағы жану одан жоғары - кокстеу газификациясы және көмірді кептіру аймақтары.

Екінші жүйеде ұсақ көмір қолданылады, ол газдар тоғында, сұйық күйінде болады. Газ бен көмірдің қарама- қарсы ағынын туғызу үшін газогенератор бірнеше секцияға бөлінген, оларда сәйкес сатылар жүреді. Барлық гнераторлар отқа төзімді кірпішпен және сулы жейдемен футерленген.

1 cурет - Көмірдің паро-оттекті конверсиясының газогенераторы, көмірдің псевдосұйылтылған қабатымен секционирленген.

Синтез-газ генераторлардан 700-800 ^о С шығады, жылуды утилизациялау жүйесі өтеді, шайырдан тазартады, көміртегі қосылысынан және СО ₂ ; содан кейін тұтынушыға жібереді. Көмірді газификациялау кемшілігі көмірсутектердің конверсиясымен салыстырғанда үлкен қаржының көмірді майдалау және тасымалдауға қажеттілігі, тағы газ тазалау жүйесінің күрделілігі. Қазіргі кезде өнімді өндіру және жылуды утилизациялаудың комплексті энерготехнологиялық жүйесі бар күшті агрегаттар жасалынады. Нәтижесінде көмірден өндірілетін синтез-газдың үнемділігі артты.

1. 2 Бастапқы шикізаттың сипаттамасы

Синтез- газ өндірісінде шикізат ретінде метанды аламыз. Метан- түссіз, иіссіз газ. Ауадан жеңіл, суда аз ериді. Қаныққан көмірсутектер жанғыш, көміртегі (ΙV) оксидін түзеді. Метан көкшіл жалынмен жанады:

СН ₄ +2О ₂ =2Н ₂ О ₂

Ауамен жанғыш қоспа түзеді. Сондықтан ол тұрмыста да, шахталарда да қауіп төндіреді. Метанның толық емес жануында күйе түзіледі. Осылай оны өнеркәсіпте алуға болады. Катализатор қатысында метанды тотықтырғанда метил спиртімен формальдегид алуға болады. Қатты қыздырғанда метан былай ыдырайды:

Отынның термиялық газификациясы

Көмірсутектердің жоғарғы температуралы конверсиясының ерекшелігі жоғарғы температурада (1350-1450 ^оС ) және катализатордың жоқтығы. Процесс толық емес метанның мұнайдың сұйық фракциясының термиялық тотығуынан тұрады. Негізгі біріншілік реакция СН ₄ жағдайында мына қоспаларға тотығады: СО, Н ₂ О және Н ₂ :

СН ₄ + О ₂ = СО + Н ₂ О + Н ₂

Аз мөлшерде СО ₂ түзіледі және пиролиз реакциясынан С ₃ және С ₂ , соның ішінде ацетилен. Процесстің соңғы сатысында сулы бу қалған көмірсутектерді СО және Н ₂ дейін конвертирлейді және көміртек оксидтерінің арасында тепе-теңдік орнайды, ол жоғарғы температурада СО пайдасына қарай ығысады. Ацетиленнің ыдырауы кезінде көміртек (күйе) бөлінеді, ол да сулы бумен конверсияға бейім (С+Н ₂ О СО+Н ₂ ) . Күйенің бөлінуі сұйық көмірсутектердің жоғары температуралы конверсия кезінде ерекше маңызды және оның азаюы үшін шыққан шикізатқа сулы бу қосады.

СН ₄ +0. 5О ₂ →СО+2Н ₂ , -∆Н 35. 6кДж/моль;

С _n Н _{2 n +2} +0. 5О ₂ →СО+(n+1) Н ₂

Ары қарай Н ₂ және СО қатынасы шикізатқа байланысты 2:1 ден 1:1 ге дейін ауысуы мүмкін. Одан басқа газда 2-3% СО ₂ , 0. 3-0. 5% СН ₄ және 1% дейін N ₂ мен Аr бар.

Мазут 2-3 МПа қысымда 500-800 ^о С дейін ыстық газ конверсиясының блок 1-гі жылу рекуперациясында қыздырылады. Блок жылуалмастырғыштан және қазанқоқыс тазалағыштан тұрады, ол 29- суретке ұқсас. Кейбір ерекшелігі конвертирленген газдардың жоғарғы температурада және оларда күйенің болуы. Сондықтан қазанқоқыс тазалағышты конвертормен бір агрегатта істетеді, ал күйенің көп болып бөлінуін болдыртпау үшін көбінесе газқұбырлы типтес қазандарды қолданады. Оларда 14 МПа қысымға дейін бу генерирленеді, оларды энерготехнологиялық жүйеде пайдаланады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.