9. Компримірування газів

Синтез аміаку зазвичай йде при тиску 32—35 МПа. Для створення тиску газу, а також для переміщення газової суміші в технологічній апаратурі служать газові компресори — поршневі і відцентрові.

Відношення тиску нагнітання до тиску всмоктування називається мірою стискування. Зазвичай в циліндрі поршневого компресора досягається міра стискування, рівна 3—3,5. Стискування газу супроводжується його нагрівом. Так, при мірі стискування 3—3,5 газ нагрівається на 90—110°С. В умовах виробництва аміаку зазвичай потрібно стискувати газ від 2,5 до 32 МПа, тобто міра стискування повинна досягати 32/2,5 = 12,8. Для забезпечення такої міри стискування газ послідовно (ступінчасто) стискується з охолоджуванням в холодильниках після кожної ступені стискування і відділенням бризок масла і води в сепараторах. По конструктивних міркуваннях число зворотів валу поршневого компресора не перевищує 300—350 в 1 хв, тобто є відносно невеликою. Продуктивність такого поршневого компресора не перевищує 25—40 тис. м³/год газу і недостатня для сучасних великотоннажних установок.

Останніми роками широко застосовуються відцентрові компресори, число зворотів валу яких досягає 20 тис. в 1 хв, що дозволяє створити компактні машини високої продуктивності. Ці машини надійні в роботі, конструктивно простіші, вони наводяться в рух швидкохідними електродвигунами або турбінами. Потреба в обслуговуючому і ремонтному персоналі значно нижча, ніж при обслуговуванні поршневих компресорів. Відцентрові машини не мають внутрішнього мастила, тому стискуваний газ не забруднюється маслом.

Найважливішими елементами відцентрового компресора є ротор і корпус зі всмоктуючими і нагнітальними штуцерами. Ротор відцентрової машини може складатися з одного або ряду коліс, насаджених на вал, котрий обертається від електродвигуна або турбіни (парової або газової). У відцентрових машинах стискування і нагнітання газу здійснюється за рахунок відцентрової сили. При швидкому обертанні робочого колеса на стороні входу газу утворюється розрядка, унаслідок чого газ безперервно поступає зі всмоктуючого трубопроводу на лопатки робочого колеса, які передають енергію, отриману від двигуна газу. У робоче колесо газ поступає в осьовому напрямі. Під дією відцентрової сили потік газу безперервно рухається по каналах між лопатками робочого колеса від центра до периферії, при цьому він стискується, набуває великої швидкості і поступає в корпус. Останній має форму дифузора, тобто каналу, що розширюється, в якому за рахунок зменшення швидкості газу отримана їм кінетична енергія, тобто енергія руху, переходить в потенційну, тобто в енергію тиску, внаслідок чого зростає тиск газу.

У одному колесі досягається відносно невелика міра стискування. Тому у відцентровому компресорі газ послідовно проходить ряд коліс. Газ, вийшовши з першого робочого колеса, рухається по оборотному направляючому апарату на робочу лопатку другого колеса, проходить далі дифузори, поворотне коліно, поступає в оборотний направляючий апарат і далі на робочу лопатку третього колеса і так далі Дифузори, поворотні коліна і направляючі апарати є елементами корпусу і при роботі машини залишаються нерухомими. Вийшовши з останнього колеса, газ по дифузору поступає в нагнітальний штуцер і далі в холодильник, в якому відводиться тепло, що виділяється при стискуванні газу.

Компресори, що працюють з високим ступенем стискування, можуть мати десятки робочих коліс і ряд проміжних холодильників. В центробіжних компресорах, що працюють з високими мірами стискування, тиск на вході в робочі колеса сильно міняється залежно від порядкового номера колеса; відповідно міняються реальні об'єми газу, що перекачується в одиницю часу. Аби забезпечити високі коефіцієнти корисної дії кожного колеса і, отже, всієї машини в цілому, розміри робочих коліс, лопаток і направляючих апаратів відповідно міняються.

Для запобігання перетіканню газу між робочими колесами і для зменшення втрат газу в атмосферу через зазори між корпусом і валом встановлюють лабіринтові ущільнення.

На всіх однолінійних установках по виробництву аміаку за енерготехнологічною схемою потужністю 400—450 тис. т аміаку в рік (1360 т на добу), побудованих останніми роками, а також намічених до будівництва, для стискування природного газу до 4,3 МПа, повітря — до 3,8 МПа, азотоводневій суміші — до 32 МПа встановлюють відцентрові компресори з приводом, як правило, від парової турбіни.

Питання для самоконтролю:

1. В яких умовах отримують коксовий газ?

2. З якою метою проводять очищення коксового газу?

3. Який ефект використовують для глибшого охолоджування газу?

4. В чому переваги конверсії вуглеводних газів над отриманням технологічного газу із вугілля?

5. Яка роль надлишку водяної пари при конверсії метану з водяною парою?

6. Який процес називається парокисневою конверсією?

7. Які каталізатори застосовуються в процесах конверсії метану?

8. Який каталізатор конверсії метану особливо чутливий до отрут?

9. Які є технологічні схеми процесів конверсії?

10. Окрім хімічних методів які ще є методи отримання водню?

11. Як проводять очищення газу від двооксиду вуглецю?

12. Як проводять очищення газу від оксиду вуглецю?

13. Для чого проводять метанування двоокису вуглецю?

14. Як проводять компримірування газів?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Кузнецов Л.Д., Дмитриенко Л.Н. Синтез аммиака/ Под ред. Кузнецова. – М.: Химия, 1982. – 296 с.

2. Справочник азотчика. Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака. 2-е изд. перераб. М.:Химия, 1986. – 512 с.

3. Мельников Е.Я., Султанова В.П., Наумова А.М., Блинова Ж.С. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений. - М: Химия, 1983. – 432 с.

4. Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. – М: Химия, 1999 – 472 с.

5. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. 5-е изд. - Л.: Химия, 1989.- 352 с.