лекции / ЛЕКЦИЯ-12

ЛЕКЦИЯ 12

Концепции синтеза ХТС (продолжение)

•3) Санитарная очистка и обезвреживание выбросов предполагает размещение дополнительной подсистемы в ХТС, в которой удаляются вредные (токсичные) примеси из выбрасываемых потоков (санитарная очистка) или они переводятся в нетоксичное состояние (обезвреживание). В этих случаях содержание примесей становится меньше допустимой нормы по их вредному воздействию на окружающую среду, и такие отходы возможно сбрасывать.

•Безотходное и малоотходное производства.

Термин - безотходное производство или производство без отходов не совсем корректен, т.к. известно, что всегда имеют место потери массы и энергии. Более правильными будут следующие определения:

•Безотходная технология – способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используется сырье, материалы, энергия и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормальное функционирование.

•Малоотходным производством считается такое, при котором вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами.

4)Снижение потребления воды как хладоагента

•Пример следующий. При охлаждении потоков до температуры окружающей среды используют водяные холодильники. Они подвержены коррозии (вода тоже может разрушать аппаратуру из-за наличия растворенных солей и кислорода воздуха), что приводит к возникновению аварийных ситуаций. Кроме того, для охлаждающего агента - воды - требуется сложная система очистки и отвода тепла от нее - утилизировать теплоту чуть теплой воды нерационально. Замена водяных холодильников на воздушные (охлаждение горячих потоков, протекающих в трубах, идет за счет нагнетания обычного потока воздуха). Это значительно упрощает систему охлаждения и тем самым уменьшает вредные выбросы.

5)Замкнутый водооборот

•Вода в большом количестве используется как вспомогательный материал в химических производствах. В некоторых химпроизводствах расход воды сопоставим с потреблением города с населением в 100 тысяч и более человек. Проходя через технологическую аппаратуру, трубопроводы, она загрязняется и требует дорогостоящей очистки. Используя замкнутый водооборот, исключаются отходы загрязненной воды (рис.). Загрязненная вода из ХТС поступает в систему очистки, где происходит удаление примесей и солей с образованием шлама. Для восполнения потерь воды добавляют свежую воду. Затем вода направляется в градирню, где происходит удаление из нее растворенных газов. Очищенная и охлажденная вода насосом подается в ХТС.

Система оборотного водоснабжения

4. Концепция эффективного использования оборудования

•Концепция направлена на минимизацию капитальных затрат на технологическое оборудование путем создания условий протекания в нем процессов с максимально возможной интенсивностью.

•1) Внедрение новых технологий, более интенсивных,

протекающих с большей скоростью. Типичным примером является переход от замедленных гетерогенных процессов к гомогенным и далее к каталитическим. Так замена термического гомогенного крекинга углеводородов на каталитический позволила увеличить скорость процесса более, чем в 300 раз!

•2) Оптимизация процесса - очевидный прием увеличения его интенсивности (см. оптимизация контактного аппарата для окисления диоксида серы).

3)Организация процесса в аппарате

•Почти всегда возможно разными способами провести один и тот же процесс: теплообмен и контакт фаз - в противотоке или прямотоке, гетерогенно-каталитическую реакцию - в неподвижном или кипящем слое катализатора, разделение жидкостей - ректификацией или дистилляцией и так далее.

•Еще пример. Скорость превращения в процессе "газ-твердое" сильно зависит от размера частиц. Поэтому дробление твердого реагента всегда благоприятно будет сказываться на интенсивности его превращения. Но мелкие частицы нельзя использовать в неподвижном слое - большое сопротивление потоку, спекание и слипание частиц, неоднородность течения газообразных компонентов через слой. Однородные условия протекания процесса создает псевдоожиженный слой. В производстве серной кислоты из колчедана переход от обжига крупно кускового сырья в полочных печах к обжигу в псевдоожиженном слое позволяет увеличить интенсивность превращения в единице объема аппарата в 20 раз.

ПЕРЕХОД ОТ РЕАКТОРОВ С АКСИАЛЬНЫМИ СЛОЯМИ КАТАЛИЗАТОРА НА РЕАКТОРЫ С РАДИАЛЬНЫМ ХОДОМ ГАЗА

•Преимущества:

•1) низкое гидравлическое сопротивление;

•2) снижение габаритов и металлоемкости.

4)Организация процесса в подсистеме ХТС

•Некоторые приемы или решения общеизвестны. Например, замена периодического процесса на непрерывный. В первом случае требуются дополнительная аппаратура для накопления исходных компонентов и продуктов, очистка периодических аппаратов, временные затраты, связанные с пусками и остановками. В непрерывном процессе таких неудобств нет.

•К сокращению затрат на аппараты ведет регенерация тепла реакции: вместо нагрева потока перед реактором и последующего его охлаждения в отдельных теплообменниках (см., например, реакционный узел окисления диоксида серы).

•Если подсистема включает в себя несколько реакторов или теплообменников, или аппаратов разделения, то при умелой их компановки можно существенно снизить капитальные затраты.

Синтез оптимальных схем реакторов РИВ и РИС-Н будет рассмотрен позже.