4. Создание агрегата большой единичной мощности

Создание агрегатов большой единичной мощности – одно из важнейших

направлений, обеспечивающих снижение капитальных вложений,

эксплуатационных затрат, себестоимости продукции и обеспечение высокой

степени автоматизации.

Для различных производств существуют свои показатели по единичной

мощности отдельных агрегатов (тыс. тонн /год): метанол -750; серная кислота –

500; азотная кислота – 600; этилен - 450 и т.п.

Один большой реактор, в котором непрерывно, в автоматизированном режиме

производится большое количество продукции, более экономичен, чем например

десяток меньших, вследствие уменьшения в первую очередь доли условнопостоянных затрат.

И большой, и маленький агрегат обслуживается соизмеримым количеством

работников, одинаковы затраты на содержание административного аппарата и т.п.,

поэтому себестоимость продукции, получаемой в агрегатах большой единичной

мощности оказывается существенно ниже.

В принципе такие аппараты дают самый дешевый продукт. Дополнительный

выигрыш получается также в результате концентрирования энергии. Многие из

этих процессов являются экзотермическими и использование выделяющегося

тепла дает дополнительный выигрыш. Доля потерь тепла в окружающую среду для большого агрегата существенно меньше, чем для маленького, энергия меньше

рассеивается и может быть более эффективно использована.

Необходимо отметить, что КПД использования энергии для проведения ХТП

обычно очень невысок, обычно не превышает 40 %, т.е. 60 % энергии рассеивается

в окружающей среде. Эти потери существенно меньше в агрегатах большой

единичной мощности.

Однако, есть определенные ограничения. Например, продукция агрегата,

который производит 500 тыс. тонн продукта в год, должна непрерывно

отгружаться потребителю или производитель должен располагать огромными

хранилищами, что не всегда реализуется в условиях меняющейся конъюктуры.

Внеплановые остановки подобных агрегатов могут привести к большим затра-

там средств , а залповые выбросы при продувке систем приводят к сильному

отрицательному воздействию на окружающую среду. Поэтому требуется высокая

степень надѐжности этих агрегатов. Помимо этого, существуют определенные

технические сложности производства и монтажа гигантского оборудования:

абсорбер в агрегате мощностью 600 тыс. тонн азотной кислоты в год имеет высоту

более 60 м, а высота трубчатого конвертора метана при производстве

водородсодержащих газов составляет 20 м.

Таким образом, увеличение размеров агрегатов целесообразно до

определенных пределов.

5. Новые методы интенсификации х.Т.Процессов

Интенсификация ХТП может реализоваться за счет использования нетрадиционных методов технологии (традиционные методы интенсификации ХТП обсуждаются в последующих лекциях).

Плазмохимические методы. В плазме в ионизированном газе при температуре

примерно 2000⁰ С могут протекать очень важные реакции, например, прямой

синтез оксида азота(II):

N ₂ + O ₂ = 2NO

Процесс сильно эндотермический и термодинамика запрещает этот процесс до

температур 2000⁰ С. Применение плазмохимических методов при более высоких

температурах сдерживается чрезвычайной энергоемкостью эти процессов.

Механохимия – механическое воздействие на реагенты при протекании

химической реакции. Если реагенты предварительно подвергнуть обработке в

шаровой мельнице, то увеличивается скорость протекающей между ними реакции.

И дело не только в изменении удельной поверхности реагентов, а в изменении

реакционной способности веществ.

Сонохимия – применение ультразвука для интенсификации химических реакций.

Процессы с использованием УФ-облучения. Облучение ультрафиолетом или

даже видимым светом часто приводит к инициированию процесса, получению

активных частиц, например, радикалов, которые являются носителями активности.

С использованием ультрафиолета процессы можно проводить при более низких

температурах по сравнению с термическим инициированием. Реализация

данного метода в промышленности тормозится прежде всего экономическими соображениями.