Tehnologia este o știință care studiază căile și procesele de procesare a materiilor prime în materii prime și mijloace de producție. Metoda de procesare este agregatul tuturor operațiunilor pe care le trece materia primă înainte de obținerea unui produs din acesta.
Procesele studiilor tehnologice chimice însoțite de schimbări în energie, compoziție chimică și structură internă a materiei. Exemplu: sinteza amoniacului din azot și hidrogen. Tehnologia chimică studiază totalitatea proceselor fizice și chimice, modalitățile de implementare a acestora în producția industrială și fezabilitatea lor economică. Toate procesele sunt chimice. cele. poate fi redus la cinci procese principale: hidrodinamice, termice, schimb de masă, mecanice, chimice. caracteristici:
1. Natura în masă a producției, etapa multiplă și continuitatea proceselor tehnologice. 2. Efectul nociv al complexului chimic asupra mediului. Miercuri. 3. Ratele de dezvoltare rapidă. Principalele tendințe în progresul tehnic al industriei chimice în următorii ani sunt: 1) Continuarea tranziției la agregate cu o capacitate mai mare a unității în care optimul nu este atins. 2) Reconstrucția și modernizarea industriilor chimice prin introducerea tehnologiilor de economisire a energiei, de economisire a resurselor și mai ecologice. 3) Creșteți selectivitatea proceselor. 4) Concentrarea, specializarea și combinarea producției. 5) Salvarea materiilor prime și utilizarea lor integrată. 6) Îmbunătățirea calității produselor chimice. 7) Introducerea operațiunilor tehnologice, intensificarea procesului sau economisirea energiei.
Sistemul este un obiect complex, care constă în interconectarea și interacțiunea dintre ele și a elementelor de mediu sau a subsistemelor.
Elementul este o unitate independentă și condiționată indivizibilă. În HT, acesta este cel mai adesea un aparat în care are loc un anumit proces de tip.
Un subsistem este un grup de elemente (un agregat) care are o anumită integritate și intenție. Aceasta este o parte independentă a sistemului.
Sistemul chimico-tehnologic este un set de procese fizico-chimice care au loc în sistem și mijloacele de implementare a acestora.
XTC include: procesul chimic care are loc în sistem; aparatele în care se desfășoară acest proces; mijloace de control și control al proceselor; conexiuni între elementele sistemului. Orice producție chimică reprezintă o secvență de 4 etape principale: prepararea materiilor prime, conversia chimică reală, izolarea produsului dorit, purificarea acestuia. Aceste operațiuni sunt realizate sub forma unui singur HTS complex.
HTS, care corespunde industriei chimice, au caracteristici caracteristice:
1 - existența scopului general al funcționării - ieșirii
2 dimensiuni mari ale sistemului - numărul de elemente care intră în sistem este mare, numărul de conexiuni între ele
3 - număr mare de parametri care caracterizează funcționarea sistemului
4 - complexitatea comportamentului sistemului - modificarea modului într-un singur dispozitiv poate afecta funcționarea întregii producții
5 - grad ridicat de automatizare a proceselor de management al producției
6 - necesitatea de a crea fluxuri informaționale și de control între elementele CTC și dispozitivele de control.
Ierarhia producției chimice este prezentată în Fig.
Între subsisteme există o subordonare, caracterizată printr-o structură ierarhică formată din trei sau patru etape.
I. Procesul chimico-tehnologic tipic este o unitate separată a primei etape a structurii ierarhice a producției chimice, adică cel mai mic nivel al acestei structuri. Pentru procesele tipice ale chimiei. tehnologiile includ: sisteme hidrodinamice, termice, difuzie, chimice, biochimice, mecanice, precum și sisteme locale de control, în special SAR.
II. În a doua etapă de execuție. sisteme automate de control pentru rezolvarea problemelor de coordonare optimă a funcționării dispozitivelor și distribuția optimă a fluxurilor între ele (ASUTP).
III. A treia etapă a ierarhiei include producția chimică, constând din mai multe magazine, unde sunt primite produsele țintă, precum și sistemul automatizat de control al procesului pentru funcționarea tehnologică și organizațională a producției.
IV. Chimie. întreprinderea ca întreg și ASUP. Între nivelurile substantiv. relația de subordonare.
Problema alegerii bazei de materii prime a Sintezei organice grele, în general, pentru o perspectivă pe termen lung este extrem de relevantă. Surse potențiale de materii prime organice: ulei, prir și gaz petrolier asociat, cărbune și șisturi de țiței, biomasă vegetală. Criteriile de bază pentru selectarea materiilor prime sunt materii prime de acest tip, furnizând materiale fiabile pentru TOC, nevoile industriei în materiile prime și costurile acesteia. + tendințele mondiale în evoluția bazei de materii prime și a tehnologiilor existente, numărul și gama produselor TOS, precum și problemele de mediu.
Alegerea materiilor prime ar trebui să se bazeze pe o abordare sistemică care oferă o soluție interconectată la o gamă largă de sarcini.
Consumul de energie în tehnologia chimică. Tehnologii de economisire a energiei în producția chimică. Energii secundare (VED). Coeficient de utilizare a energiei. Eficiența termică a procesului. Schemele energetice.
Industria chimică este un consumator major de diferite tipuri de energie. Structura consumului de energie în industria chimică din Federația Rusă se caracterizează prin următoarele date, în%:
-termică (abur și apă caldă), 52.9
-combustibil direct, 13.7.
În structura prețului de cost al anumitor tipuri de produse chimice, consumul de energie are o greutate specifică substanțială, în%:
-în producția de amoniac, 53
-în producția de metanol, 31
-în producția de etilenă din benzină, 44.
Principiile de bază ale tehnologiei de economisire a energiei în fabricile chimice pot fi grupate în trei poziții: 1. Îmbunătățirea tehnologiei: a) alegerea materiilor prime optime devine un element esențial al tehnologiei de economisire a energiei; b) utilizarea catalizatorilor economici de energie. 2. Îmbunătățirea utilizării energiei. Aceasta include îmbunătățirea eficienței cuptoarelor de proces, a supraîncălzitoarelor de aburi, a generatoarelor de aburi și a utilizării altor lichide de răcire în instalațiile chimice și petrochimice. 3. Organizarea politicii de economisire a energiei.
VEP este potențialul energetic al produselor, al deșeurilor, al produselor secundare și al produselor intermediare formate într-o unitate de proces care poate fi utilizată parțial sau integral pentru alimentarea cu energie a altor consumatori. VEP este împărțit în trei tipuri: combustibil, termic și mecanic. Criteriul utilizării economice este factorul de utilizare a energiei ne este raportul dintre cantitatea de energie care teoretic trebuie să fie cheltuită pentru obținerea unei unități de masă de produs Wt. la cantitatea de energie practică consumată Wr. . Gradul de utilizare a căldurii în procesul chimic este exprimat de eficiența termică a procesului nT este raportul cantității de căldură utilizată direct la punerea în aplicare a reacțiilor chimice de bază ale QT. la cantitatea totală de căldură consumată Qpr. .
Cea mai promițătoare direcție în materie de economisire a energiei și de creștere a eficienței utilizării acesteia în industrie este crearea de instalații tehnologice energetice capabile să livreze energia termică sub formă de abur în lateral. Acest lucru dă un efect economic semnificativ.
Organizarea politicilor de economisire a energiei presupune:
-crearea schemelor energetic-tehnologice
-contabilizarea tuturor tipurilor de energie din instalație
-menținerea eficienței echipamentului (curățenie, etanșeitate, utilitate)
-Reducerea la minimum a factorului de aer în exces în cuptoare și numărul de gaze evacuate în flare
-menținerea unui mod de funcționare optim.
Rolul apei în tehnologia chimică. Timpul și rigiditatea constantă. Prepararea apei.
Apa este folosită pe scară largă în industria chimică. În unele cazuri, servește ca materie primă și reactiv direct implicat în reacțiile chimice, în altele este folosit ca solvent, agent de răcire, agent de răcire, în al treilea - pentru o serie de alte operații fizice - spălarea materialelor solide etc.
Rigiditatea este o proprietate a apei datorită prezenței sărurilor de calciu și magneziu în ea. Distingeți între rigiditate temporară și constantă. Rigiditatea temporală este cauzată de prezența în apă a bicarbonaturilor solubile de calciu și magneziu Ca (HCO3) 2 și Mg (HCO3) 2. Când apa se fierbe, aceste săruri se descompun și precipitatul precipită din soluție - carbonat de calciu sau magneziu. Ca (HCO3) 2 = CaC03 + H20 + CO2. Rigiditatea constantă este cauzată de prezența clorurilor, sulfaturilor și nitraților de calciu sau magneziu în apă. Când se fierbe apă, aceste săruri nu sunt îndepărtate.
Prepararea apei. În funcție de cerințele privind apele industriale, se efectuează un proces de tratare a apei, care constă în mai multe operațiuni. 1. Clarificarea apei. Din impuritățile suspendate, apa este purificată prin sedimentare sau filtrare, de obicei printr-un pat de nisip, pietriș și altele asemenea. Coagulanții sunt injectați în tancurile de sedimentare pentru a precipita impuritățile coloidale. 2. Dezinfectarea apei. Eliminarea microorganismelor și bacteriilor din acestea prin clorurare sau ozonizare. Acest lucru se datorează oxigenului atomic format, care are proprietăți puternice de oxidare, permițând uciderea microorganismelor. 3. Înmuiere a apei. Aceasta constă în îndepărtarea completă sau parțială a sărurilor de magneziu și calciu din acesta. Acesta este principalul proces de preparare a apei. Modalitățile de înmuiere a apei sunt: fizice și fizico-chimice. 4. Degazare - îndepărtarea din apă a gazelor nocive dizolvate în acesta (hidrogen sulfurat, dioxid de sulf și carbon etc.), care pot provoca coroziunea echipamentului.
Pregătirea materiilor prime pentru producerea de hidrogen prin conversia cu hidrocarburi ușoare cu oxigen-aer: metode "uscate" de purificare din compușii cu sulf.
Etapa pregătirii materiilor prime pentru producerea hidrogenului și a amestecului de azot-hidrogen este desulfurarea materiilor prime - îndepărtarea compușilor de sulf gazos, deoarece acestea sunt otrăvuri catalitice puternice.
În mod obișnuit, gazul care vin în instalațiile de producere a hidrogenului este pre-curățat în prealabil și nu conține o cantitate mare de sulf. Cu toate acestea, pentru a efectua o serie de procese ulterioare, cantitatea de sulf din gaz nu trebuie să depășească 0,5 mg / m3.
Curățarea cu oxid de zinc. Cele mai multe centrale moderne de conversie a gazelor naturale cu aburi sunt echipate cu un sistem de absorbție a oxidului de zinc, capabil să reacționeze în plus față de hidrogenul sulfurat cu mai mulți compuși ai sulfului:
COS + ZnO = ZnS + C02;
RSH + ZnO = ZnS + ROH.
Baza termodinamică a producerii de hidrogen prin conversia catalitică a gazelor de hidrocarburi. Alegerea condițiilor pentru proces. Cerințe generale pentru catalizatorii proceselor chimico-tehnologice.
Conversia gazelor de hidrocarburi pentru a produce hidrogen se realizează prin utilizarea de oxizi ca vapori de apă sau oxigen. Interacțiunea metanului cu apă. aburul, oxigenul, dioxidul de carbon curge pe următorul. reacţii:
Conversia monoxidului de carbon cu vapori de apă se efectuează apoi în conformitate cu reacția:
Pe scurt, procesul de conversie a metanului cu vapori de apă are loc în absorbția căldurii:
Alegerea condițiilor de proces. Reacția de oxidare a metanului cu abur are loc la o rată semnificativă la 1350 C. Din cauza dificultății de a conduce endotermă la astfel de temperaturi ridicate într-un procedeu industrial pentru condiții de conversie de abur conduc adesea la catalizator. Creșteți raportul dintre CH4. H 2 O c 1: 1 până la 1: 2 crește conversia metanului. Procesul de conversie este avantajos la o presiune ridicată pentru a crește viteza reacției, deoarece concentrația substanței în volumul de unitate crește. Cu o presiune mărită, volumele schimbătoarelor de căldură și dispozitivele de contact și conductele sunt, de asemenea, reduse, ceea ce este foarte important. Catalizatorii pentru conversia cu abur a hidrocarburilor ușoare sunt supuși unor cerințe stricte pentru stabilitatea termică și rezistența mecanică. Acestea sunt evaluate de funcții complexe :. Activitate, puterea, rezistența la curgere, stabilitate în timpul funcționării prelungite etc. Un bun catalizator ar trebui să funcționeze cel puțin 4-5 ani. Caracteristica principală a catalizatorului este activitatea catalitică ridicată. Activitatea catalizatorului nichel scade cu prezența compușilor de sulf în gaz.
Printre Cat Cat străine au o companie bună performanță ICI Katalco, stabil la temperaturi de până la 1000 C. In prezent în Cat-RF isp Giap 3-6N, Giap-8 Giap-16, -19 și ESS. Activitatea pisicii nichel este redusă atunci când compușii cu sulf există în gaz. Astfel, conversia hidrocarburilor ușoare se realizează la 760-900 ° C (de ieșire a reactorului), la presiune ridicată (până la 4 MPa), în prezența unui exces de abur.
Conversia monoxidului de carbon în procesul de producere a hidrogenului. Alegerea condițiilor pentru proces. Temperaturi ridicate și catalizatori cu temperatură scăzută.
Curățarea gazelor de proces din monoxid și dioxid de carbon, azot, metan. Hidrogenare catalitică (metanare). Debitare cu ciclu scurt (PSA).
Hidrogenarea catalitică este utilizată pentru a îndepărta cantități mici de CO. CO2. O2. CH4 și N2 sunt de ordinul fracțiunilor de procente, de exemplu 0,2-4% pentru CO sau CO2. Metoda se bazează pe următoarele reacții:
Primele două reacții se numesc reacții de metanare. Condiții de proces: presiune 32 MPa, temperatură 300-350 о С (cu catalizator de tip Fe) și 200 о С (cu catalizator de tip Ni-Cr sau Ni-Al). Adesea, hidrogenarea catalitică este utilizată doar ca o curățare suplimentară sau fină efectuată în unitatea de precataliză din CO și urme de CO2. Debitare cu ciclu scurt. PSA este o adsorbție pe termen scurt a producției de hidrogen cu puritatea produsului comercial 99, 5 - 99,999% vol. Purificarea se efectuează pe site moleculare la presiune variabilă. Ciclurile de adsorbție a impurităților și desorbției sunt alternate la intervale scurte. Ca materiale, se folosesc site moleculare aluminosilicate. Etapa de adsorbție are loc la presiune ridicată. În stadiul de desorbție, impuritățile sunt eliberate. Procesul PSA permite modificarea parametrilor funcționării reformerului de abur și, în consecință, consumul de aburi este redus și puterea instalației în ansamblul său este îmbunătățită. În plus, nu există nici o etapă de purificare a potasiului, dând efluenți nocivi și necesită adăugarea periodică de potasă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: