Гелий используют для создания инертной и защитной атмосферы при плавке металлов, сварке и резке, при перекачивании ракетного топлива, для заполнения дирижаблей и аэростатов, как компонент среды гелиевых лазеров. Жидкий гелий, самая холодная жидкость на Земле,- уникальный хладагент в экспериментальной физике, позволяющий использовать сверхнизкие температуры в научных исследованиях (например, при изучении электрической сверхпроводимости). Благодаря тому, что гелий очень плохо растворим в крови, его используют как составную часть искусственного воздуха, подаваемого для дыхания водолазам. Замена азота на гелий предотвращает кессонную болезнь (при вдыхании обычного воздуха азот под повышенным давлением растворяется в крови, а затем выделяется из нее в виде пузырьков, закупоривающих мелкие сосуды).

Азот

Большая часть от добываемого свободного азота, в виде газообразном виде, применяется для промышленного производства аммиака, который после в значительных количествах перерабатывают в азотную кислоту, взрывчатые вещества, удобрения и пр. Кроме прямого синтеза аммиака из элементов, серьезное промышленное значение для связывания азота воздуха имеет разработанный в 1905 году цианамидный метод, который основан на том, что при 10000С карбид кальция (получаемый накаливанием смеси известии угля в электрической печи) взаимодействует со свободным азотом. Получаемый свободный азот, газ в баллонах применяют во различных отраслях промышленности: как среду инертную при разнообразных металлургических и химических процессах, в ртутных термометрах для заполнения свободного пространства, при перекачке разных горючих жидкостей и т.п. Жидкий азот, также транспортируемый в баллонах используется в разных холодильных установках, в целях медицинских, для лечения азотом. Хранят и транспортируют азот в стальных сосудах Дьюара, а азот газообразный в сжатом виде - в баллонах. Также широко применяют различные соединения азота. Производство связанного азота стало семимильными шагами развиваться после первой мировой войны и сегодня достигло глобальных масштабов.

Аргон

Все больше сфер применения появляется у дуговой электросварки при помощи аргона. Аргонная струя позволяет сваривать тонкостенные изделия, а также металлы, которые до этого считались трудносвариваемыми. Электрическая дуга в аргонной атмосфере стала неким переворотом в технике резки металлов. Теперь процесс намного ускорился и появилась возможность разрезать толстые листы наиболее тугоплавких металлов. Аргон, продуваемый вдоль столба дуги (применяется смесь с водородом) оберегает кромки разреза, а также вольфрамовый электрод от образования нитридных, окисных и иных пленок. Вместе с тем он сжимает и концентрирует дугу на небольшой поверхности, это влияет на то, что температура в зоне резки доходит 4000-6000° по Цельсию. И эта же газовая струя способна выдувать продукты резки. При сварке с использованием аргонной струи отсутствует надобность во флюсах и электродных покрытиях, а значит, и в зачистке швов от шлака и остатков флюса. Аргон транспортируют и хранят в баллонах по 40 л, баллоны окрашены в серый цвет, маркированы зеленой полосой и имеют зеленую надпись. Давление 150 атм. Наиболее экономична перевозка аргона сжиженного, для этих целей используют сосуды Дюара, а также специальные цистерны. Аргон применяется как радиоактивный индикатор: первый – в сфере медицины и фармакологии, второй – во время исследования газовых потоков, эффективности спетом вентиляции и в различных научных исследованиях. Естественно, это не все зоны применения аргона.

Пропан

Пропан (C3H8) - бесцветный газ без запаха, очень мало растворим в воде. Относится к классу алканов. Используется пропан в качестве топлива и как сырье для производства полипропилена и растворителей. Пропан на ряду с метаном, этаном и бутаном содержится в природном газе. Искусственный способ производства пропана называться Крекинг (англ. cracking, расщепление), когда из длинной молекулы нефти путем высокотемпературной обработки получают вещества разных фракций (летучести), в том числе и пропан. Так как этот газ не имеет ни запаха ни цвета и в тоже время является токсичным, то для бытового использования в него добавляются одоранты - вещества, обладающие сильным неприятным запахом.

Углекислота

УГЛЕКИСЛОТА - неправильное название углерода диоксида. Ангидрид угольной кислоты (Аcidum cаrbonicum аnhydricum ; Саrbonei dioxydum): СО 2 . В 1,5 раза тяжелее воздуха. Бесцветный газ без запаха. При комнатной температуре, воздействием давления в 60 атм происходит пре5вращение газа в жидкоость. Жидкий угольный ангидрид (углекислота) доступен покупателям в стальных баллонах различной емкости. Прцесс образования углекислоты в организме в процессе обмена веществ и играет важную роль в регуляции дыхания и кровообращения. Она оказывает влияние на дыхательный центр и является его специфическим возбудителем. При попадании в легкие небольших концентраций углекислоты (от 3 до 7,5 к учащению дыхания а также происходит сужение кровеносных сосудов и повышается артериальное давление. Однако высокие концентрации СО2 могут вызвать ацидоз, судороги, одышку и паралич дыхательного центра. Углекислоту применяют с кислородом при отравлениях летучими веществами, применяемых для наркоза, сероводородом, окисью углерода, при асфиксии новорожденных и т. п. Углекислоту применяли в хирургической практике во время общей анестезии и после операции для искусственного улучшения дыхания, для предупреждения пневмоний. Жидкая углекислота, выпускаемая из баллона, помещенного вниз вентилем быстро испаряется, при этом поглощается так много тепла, что она превращается в твердую белую снегообразную массу. Это свойство углекислоты применяется во множестве сфер деятельности. При смешивании твердого угольного ангидрида с эфиром происходит падение температуры до - 80 "С. Криотерапия (лечение холодом) нашла сове применение при лечении различных кожных заболеваний (красная волчанка, лепрозные узлы, бородавки и т. п.). для этого полученное охлажденное вещество (углекислый снег) собирают в специальную тару и прикладывают к пораженному участку, в следствие чего происходит омертвение пораженной ткани, а так же вирусов и бактерий вызвавших болезнь. Газированные напитки (напитки, содержащие растворенную углекислоту), вызывают переполнение кровью слизистой оболочки и усиливают секреторную, всасывательную и двигательную активность желудочно-кишечного тракта. Углекислота, содержащаяся в естественных минеральных водах, используемых для лечебных ванн, оказывает сложное положительное влияние на организм, однако любые лечебные процедуры должны производится под присмотром врача. Углекислота так даже вызывает активизацию роста у растений, в связи с чем она часто используется в тепличных хозяйствах. PS не следует путать Двуокись углерода, углекислый газ – СО2 (газ без запаха и цвета, содержится также в подкормках для растений) Угольная кислота – Н2СО3 (растворенная в воде двуокись углерода; слабая кислота).

Кислород

В промышленности кислород получают путем разделения воздуха при достаточно низких температурах. Воздух сначала сжимают компрессором, воздух при этом разогревается. Далее сжатому газу позволяют охладиться до необходимой комнатной температуры, а после обеспечивают свободное расширение газа. Во время расширения температура обрабатываемого газа резко понижается. Теперь охлажденный воздух, у которого температура на несколько десятков градусов ниже, чем температуры окружающей среды, можно снова подвергать сжатию до 10-15 МПа. После этой процедуры выделившуюся теплоту снова отбирают. После нескольких циклов «расширения - сжатия» температура опускается ниже, чем температура кипения азота и кислорода. Таким образом получают жидкий воздух, который после подвергается перегонке (иначе - дистилляции). Области применения кислорода довольно разнообразны. Основную массу получаемого кислорода из воздуха применяют в металлургии. Именно кислородное дутье, а не воздушное позволяет в домнах значительно ускорять доменные процессы и экономить кокс, получать чугун отличного качества. Кислородное дутье применяется в кислородных конвертерах во время передела чугуна в сталь. Воздух, обогащенный кислородом, или чистый кислород незаменим для получения многих других видов металлов, например, меди, свинца, никеля и пр. Кислород также используют при сварке металлов и резке.

Ацетилен

В качестве горючего газа для газовой сварки получил распространение ацетилен соединение кислорода с водородом. При нормальной to и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии. Ацетилен бесцветный газ. В нем присутствуют примеси сероводорода и аммиак. Ацетилен есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см2, при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.

В нанотехнологиях активно используются сверхчистые азот, гелий, водород, криптон, аммиак, ксенон и некоторые иные газы и разные газовые смеси, произведенные на их основе.

Для производства и исследования многих видов нанообъектов нужны сверхнизкие температуры, получить которые невозможно без использования жидкого гелия.

Металлургия и технические газы

Металлургическая отрасль - основной потребитель технических газов. Большие объемы аргона, кислорода и азоты применяются в черной и цветной металлургии. Кислород используется для разогрева, а также усиления реакций процессов сжигания производства стали и чугуна, применяется он и для снижения выбросов в отводных газов загрязняющих веществ. Аргон необходим для очистки, дегазации и гомогенизации в производстве стали. Азот и аргон находят широкое применение в качестве газов инертных в цветной металлургии.

Технические газы для медицины

Технические газы незаменимы в некоторых областях медицины и здравоохранения. Жидкий азот используется в медицине для хранения разнообразных биологических материалов в низких температурах, а также в криохирургии. Азот газообразный особой чистоты либо азот ПНГ (поверочный нулевой газ) применяется как газ-носитель газа для аналитического оборудования. Гелий жидкий гелий является основным хладагентом для медицинских томографов.

Здесь вы можете найти информацию об особенностях эксплуатации, проверки и заправки баллонов с данными газами, а так же описание технических производственных процессов с участием этих газов, в том числе меры предосторожности при использовании.

МАФ газ: свойства и применение в сфере сваривания металлов

Метилацетилен-алленовая фракция (англ. Methylacetylene-propadiene gas, MPS) – это название сжиженного газа, представляющего собой соединение двух компонентов — пропина и аллена (одну четвертую часть занимает необходимый для стабилизации углеводород, как правило, пропан или изобутан). В настоящее время МАФ газ используется в качестве эффективной альтернативы ацетилену при газопламенной обработке металла. В том числе он применяется при газовой резке и сварке различных металлических изделий. […]

Глубокая очистка газов – почему особо чистые газы стоят дороже

Технический газ – это продукт, который может потребоваться для решения широкого спектра задач в самых различных сферах деятельности человека, в том числе науке, производстве, медицине и строительстве. Приобретая его, покупатель нередко встречается с отдельной категорией такой продукции — особо чистыми газами. Их ключевой особенностью является максимально высокий процент чистого вещества, в то время как содержание […]

Сварка титана и его сплавов: основные способы и технологические особенности

Титановые сплавы обладают уникальными физическими и химическими свойствами, совмещая в себе высокую прочность, стойкость к коррозийным процессам, физиологическую инертность и легкий вес. При этом сварка титана является важнейшим технологическим процессом, используемым в самых различных сферах человеческой жизни. С каждым годом технологическая сторона этого вопроса совершенствуется, благодаря чему удается повысить качество создаваемых неразрывных соединений между элементами, […]

Очистка питьевой воды техническими газами: особенности технологии

Чистая и пригодная для питья H2O – это основа жизни на нашей планете, так как без нее не могут обойтись практически все живые организмы. Именно по этой причине очистка питьевой воды является одной из ключевых задач человечества на протяжении уже тысяч лет. Со временем появляются все более совершенные способы, позволяющие освободить жидкость от различных загрязнителей, […]

Газы в виноделии: особенности и цели применения

Вино – это невероятно популярный алкогольный напиток, который обладает многовековой историей. В наше время технология его создания всячески совершенствуется и улучшается, при этом особого внимания заслуживает и то, как именно применяются различные газы в виноделии. Благодаря их использованию удается не только обеспечить безопасность напитка, но сохранить его оптимальные вкусовые качества. Конечно, при упоминании этой […]

Термитная сварка: особенности процесса и его преимущества

В наше время разработано множество технологических методов, позволяющих проводить соединение металлических деталей друг с другом. Не последнее место занимает термитная сварка – технология, которая обладает большим количеством преимуществ, совмещая в себе отменную эффективность и невысокую себестоимость. Благодаря этому, такая методика получила достаточно широкое распространение в сфере тяжелой промышленности и строительства. Стоит отметить, что в […]

Как изменялись цены на гелий

Стоимость газов может меняться под воздействием тех или иных факторов. К слову, цены на гелий в 2018 выросли уже более чем на 100% процентов, что стало поводом для беспокойства среди компаний-поставщиков и потребителей. Особенно остро этот вопрос воспринимается на фоне слухов о том, что общие мировые запасы природного газа стремительно истощаются, а по некоторым оценкам […]

Медицинские газы и смеси: особенности применения

Перспективное развитие крупнейших отраслей промышленности невозможно без ценнейшего сырья и энергоносителя высокого качества - природного газа. Его использование не только автоматизирует многие технологические процессы, но и значительно улучшает бытовые условия населения.

Что такое природный газ?

Не существует единой химической формулы природного газа - в каждом месторождении он имеет состав с различным соотношением входящих в него компонентов.

Природный газ - это смесь углеводородов, большую часть которых составляет метан. Остальными компонентами являются: бутан, пропан, этан, водород, сероводород, гелий, азот, диоксид углерода.

Природный газ не имеет цвета и запаха, его наличие в воздухе невозможно определить без помощи специальных приборов. Знакомый каждому человеку запах придаётся газу искусственным путём (одоризацией). Благодаря этому процессу имеется возможность ощущать присутствие газа в воздухе и предотвращать опасные для жизни ситуации.

Происхождение

Относительно происхождения газа не существует единой теории, учёные придерживаются двух версий:

• Когда-то на месте материков был океан. Погибая, живые организмы скапливались в пространстве, в котором не было воздуха и бактерий, запускающих процесс разложения. Благодаря геологическим движениям накопленные массы погружались всё глубже в недра Земли, где под воздействием высокого давления и температуры вступали в химические реакции с водородом, образовывая углеводороды.
• Динамика Земли способствует поднятию углеводородов, находящихся на огромной глубине, там, где меньший уровень давления. В результате этого образуются газовые или нефтяные месторождения.

Добыча

Вопреки распространённому мнению, природный газ может находиться под землёй не только в пустотах, извлечение из которых не требует значительных материальных и энергозатрат. Зачастую он концентрируется внутри горных пород с настолько мелкой пористой структурой, что человеческим глазом её не увидеть. Глубина залежей может быть небольшой, но иногда достигает нескольких километров.

Процесс включает в себя несколько стадий:

• в результате проведения которых точно определяются места залежей.
• Бурение добывающих скважин. Осуществляется на всей территории месторождения, что важно для равномерного уменьшения давления газа в пласте. Максимальная глубина скважин составляет 12 км.
• Добыча. Процесс осуществляется благодаря разному уровню давления в газоносном пласте и земной поверхности. По скважинам газ стремится наружу - туда, где давление меньше, сразу попадая в систему сбора. Кроме того, осуществляется добыча попутного газа, являющегося сопутствующим продуктом при добыче нефти. Он также представляет ценность для многих отраслей промышленности.
• Подготовка к транспортировке. Добытый газ содержит многочисленные примеси. Если их количество несущественно, газ транспортируется с помощью танкеров или трубопровода на завод для последующей переработки. От значительного количества примесей природный газ очищается на установках комплексной подготовки, которые строятся рядом с месторождением.

Зачем нужна переработка природного газа

Образование природного газа приходится на период формирования слоёв пористых пород, содержащих нефть, и угольных пластов. Помимо компонентов, важных для нужд промышленности, он содержит примеси, затрудняющие процесс транспортировки и использования конечными потребителями.

Сразу после добычи газ на установках комплексной подготовки осушается, в ходе чего из него извлекаются пары воды и серы. Дальнейшая переработка природного и попутного газа осуществляется на химических и газоперерабатывающих заводах.

Основной принцип работы заводов по переработке

Главная задача предприятия, занимающегося переработкой природного газа, - максимально возможное извлечение всех компонентов ископаемого и доведение их до товарного состояния. При этом не должен наноситься вред окружающей среде и земным недрам, а финансовые затраты необходимо сводить к минимуму.

Благодаря выполнению всех аспектов этого правила, продукты переработки природного газа считаются высококачественными и экономичными.

Способы переработки

Существуют следующие способы переработки газа:

• физико-энергетические;
• химико-каталитические;
• термохимические.

Физико-энергетические методы применяются для сжатия газа и разделения его на составляющие с помощью охлаждающих или нагревательных установок. Данная технология переработки природного газа чаще всего используется непосредственно на месторождениях.

Изначально процесс сжатия и разделения осуществлялся при помощи компрессоров. На сегодняшний день успешно применяется менее затратное в финансовом плане оборудование - эжекторы и нефтяные насосы.

Химико-каталитический способ переработки природного газа подразумевает превращение метана в синтез-газ для его последующей переработки. Это возможно сделать тремя способами: паровой или углекислотной конверсией, парциальным окислением.

Зачастую используется метод парциального окисления метана. Это обусловлено удобством проведения процесса в автотермическом режиме (когда при неполном окислении углеводородов сырьё нагревается благодаря тепловыделению), скоростью реакции и отсутствием необходимости использования катализатора (как при паровой и углекислотной конверсии).

Полученный синтез-газ в дальнейшем не подвергается процессу разделения на составляющие.

Термохимические способы подразумевают термическое воздействие на природный газ, в результате чего образуются непредельные углеводороды (например, этилен, пропилен). Осуществление процесса возможно только при очень высоких температурах (около 11 тыс. градусов Цельсия) и давлении в несколько атмосфер.

Продукты переработки

У многих людей слово «газ» ассоциируется с топливом и газовой плитой. На самом же деле применение его составляющих более обширно:

• гелий - ценное сырьё, используемое в высоких технологиях, например при изготовлении медицинского оборудования и магнитных подушек для длительных поездок в общественном транспорте, при конструировании ядерных реакторов и космических спутников;
• формальдегид, один из производных метана, - сырьё, играющее большую роль в производстве фенопластов (тормозные накладки, бильярдные шары) и смол, являющихся важным компонентом строительных конструкционных материалов (фанера, ДВП), лакокрасочных и теплоизоляционных изделий;
• аммиак - используется в фармацевтической (водный раствор), сельскохозяйственной (удобрения) и пищевой (усилитель вкусовых свойств) отраслях промышленности;
• этан - сырьё, из которого производят полиэтилен;
• уксусная кислота - широко применяется в текстильной промышленности;
• метанол - топливо для автотранспорта.

Добыча и переработка природного газа - процессы, благодаря которым эффективно развиваются важнейшие отрасли промышленности. Конечному потребителю газ поступает после тщательной обработки, его применение значительно улучшает условия быта.

Синтез-газ из твердого топлива . Первым из основных источников сырья для получения синтез-газа явилось твердое топливо, которое перерабатывалось в газогенераторах водяного газа по следующим реакциям:

С + Н 2 О ↔ СО + Н 2 ; ∆Н˃0; (I) C+ O 2 ↔ CO 2 ; ∆Н˂0 (II)

Такой способ получения заключается в попеременной подаче через слой крупнокускового твердого топлива (антрацита, кокса, полукокса) воздушного и парового дутья. Синтез-газ получают на стадии парового дутья, а необходимая температура слоя топлива достигается в течение стадии

воздушного дутья. Цикл работы генератора составляет 3-5 мин. Полученный водяной газ содержит 50-53% Н 2 и ~36% СО. Для дальнейшего использования в производстве водяной газ необходимо очистить от сернистых соединений и провести конверсию оксида углерода по реакции

СО + Н 2 О ↔ СО 2 +Н 2 ; ∆Н˂0; (III)

а затем удалить диоксид углерода полностью в случае его применения для синтеза аммиака или частично для синтеза метанола.

Недостатками процесса являются его периодичность, низкая единичная производительность газогенератора, а также высокие требования к сырью по количеству и температуре плавления золы, его гранулометрическому составу и другим характеристикам.

В промышленном масштабе были испытаны процессы газификации в кипящем слое мелкозернистных видов топлива. Дальнейшим усовершенствованием является газификация в кипящем слое на парокислородном дутье под давлением. В опытах по газификации углей Канско-Ачинского бассейна при давлении 2,0 МПа получен газ следующего состава (%): СО 2 - 29,7; О 2 - 0,2; СО- 20,2; Н 2 - 42,3; СН 4 - 7,0; N 2 -0,6.

Другим направлением является газификация топлива в виде пыли. Этот процесс позволяет использовать практически любые виды топлива. Его особенностями являются, высокая турбулизация в зоне реакции за| счет подачи встречных потоков топливной смеси и хорошее смешение парокислородной смеси с топливной пылью.

Синтез-газ из жидких углеводородов . Получение синтез-газа из жидких углеводородов распространено в странах, бедных запасами природных газов. Так, например, в 1974 г. в Японии 67%, а в ФРГ 59% всего аммиака получено на базе переработки жидкого топлива. Очевидно, и в производстве метанола в аналогичных условиях жидкие топлива имеют такое же значение.

По технологическим схемам переработки в синтез-газ жидкие топлива можно разделить на две группы. Первая группа включает топлива, перерабатываемые высокотемпературной кислородной конверсией. Сюда относят тяжелые жидкие топлива - мазут, крекинг-остатки и т. п. Вторая группа - легкие прямоточные дистилляты (нафта), имеющие конечную температуру кипения не выше 200-220°С; она включает бензины, лигроины, смеси светлых дистиллятов. Вторая группа жидких топлив перерабатывается в синтез-газ каталитической конверсией водяным паром в трубчатых печах.

Высокотемпературная кислородная конверсия жидких топлив за рубежом осуществлена в процессах, в которых жидкое топливо под давлением проходит через подогреватель, откуда при 400 - 600°С поступает в газогенератор. Туда же подают и подогретый кислород, и перегретый водяной пар. В газогенераторе при температурах 1350–1450°С образуется синтез-газ, однако при этом выделяется также некоторое количество сажи. Газ очищают от сажи, а затем направляют на очистку от сернистых соединений. После этого газ, в состав которого входит 3-5% СО 2 , 45-48% СО, 40-45% Н 2 , а также определенные количества метана, азота и аргона, проходит конверсию СО и очистку от СО 2 . Процесс протекает под давлением, которое может достигать 15 МПа. Агрегаты имеют производительность 30 тыс. м 3 /ч (Н 2 + СО) и более. Недостатками процесса являются высокий расход кислорода, выделение сажи, а также сложность технологической схемы.

Переработка в синтез-газ легко выкипающих жидких топлив каталитической конверсией водяным паром в трубчатых печах предусматривает в качестве первых технологических операций испарение

жидкого топлива и его тщательную очистку от примесей. Содержание сернистых соединений для последующей переработки не должно превышать 1 мг/кг углеводородного сырья. Далее пары углеводородов смешивают с перегретым водяным паром и подают в реакционные трубы трубчатой печи, заполненные никелевым катализатором. Процесс разработан в начале 60-х годов и широко используется в настоящее время за рубежом. Достоинствами его являются возможность получения синтез-газа под давлением, легкость регулирования состава синтез-газа, малый расход электроэнергии. К недостаткам можно отнести высокие требования к углеводородному составу исходного сырья по содержанию в нем непредельных и циклических углеводородов, серы и других примесей, большой удельный расход углеводородов.

Синтез-газ из природного газа . Синтез-газ из углеводородных газов (природного, попутного, газов переработки других топлив) в настоящее время является основным источником получения аммиака и метанола. По используемому окислителю и технологическому оформлению можно выделить следующие варианты процесса получения водород-содержащих газов: высокотемпературная кислородная конверсия, каталитическая парокислородная конверсия в шахтных реакторах, каталитическая пароуглекислотная конверсия в трубчатых печах.

Окисление метана (основного компонента углеводородных газов) при получении синтез-газа протекает по следующим основным суммарным реакциям:

CH 4 +0,5O 2 = CO + 2H 2 ; ΔH = -35,6кДж (IY)

СН 4 + Н 2 О = СО + ЗН 2 ; ΔН= 206,4 кДж (Y)

СН 4 +СО 2 = 2СО + 2Н 2 ; ΔH = 248,ЗкДж (YI)

Одновременно протекает реакция (III).

Аналогичным образом осуществляются реакции окисления гомологов метана.

В реальных условиях ведения процесса реакции (III), (V) и (VI) обратимы. Константа равновесия реакции (IV) в рабочем интервале температур весьма велика, т. е. можно считать, что реакция идет вправо до конца (кислород реагирует полностью). Реакции (IV)-(VI) протекают с увеличением объема. Так как следующие за конверсией метана процессы (очистку конвертированного газа, синтез) целесообразно вести при повышенном давлении, то для снижения затрат на сжатие предпочтительно конверсию метана проводить также под давлением.

Состав конвертированного газа должен удовлетворять определенным требованиям. Он характеризуется стехиометрическим показателем конверсии, который различен для разных производств и составляет

Продукт s

Аммиак............................. (H 2 +CO): N 2 3,05-3,10

Метанол.............................(Н 2 +СО): (СО 2 +Н 2 О) 2,0-2,2

Высшие спирты……..…… .Н 2: СО 0,7-1,0 .

Несмотря на существенно различные требования к конвертированному газу, все его разновидности могут быть получены каталитической конверсией углеводородов с водяным паром, диоксидом углерода, кислородом и воздухом.

Очистка природного газа от сернистых соединений . Присутствие сернистых соединений в технологических газах нежелательно. Во-первых, они являются сильнодействующими каталитическими ядами, во-вторых, наличие сернистых соединений вызывает коррозию аппаратуры. Природный газ ряда месторождений содержит значительное количество соединений серы - неорганических и органических. Из неорганических соединений в природном газе содержится только сероводород. Органические сернистые соединения, содержащиеся в природном газе весьма разнообразны. К ним принадлежат сульфидоксид углерода COS, сероуглерод CS 2 , тиофен C 4 H 4 S,

сульфиды R 2 S, дисульфиды R 2 S 2 , меркаптаны RSH (метилмеркаптан CH 3 SH, этил-меркаптан C 2 H 5 SH, тяжелые меркаптаны, например, CeH 5 SH).

На основании многочисленных исследований установлено, что чем больше молекулярная масса соединения, тем труднее оно удаляется из газа. Самым трудноудаляемым сераорганическим соединением является тиофен. Плохо удаляются также сульфиды, дисульфиды и тяжелые меркаптаны.

В связи с тем, что содержание в природном газе тяжелых меркаптанов, сульфидов и дисульфидов в несколько раз превышает допустимое содержание серы в газе перед трубчатой конверсией (1 мг/м 3), в современных высокопроизводительных агрегатах синтеза аммиака

применяют двухстадийную сероочистку.

На первой стадии сераорганические соединения гидрируются с использованием алюмокобальтмолибденового или алюмоникель-молибденового катализатора при температуре 350–400°С и давлении 2-4 МПа. При гидрировании протекают следующие реакции:

C 2 H 5 SH + H 2 = H 2 S + C 2 H 6

C 6 H 5 SH + H 2 = H 2 S + C 6 H 6

C 4 H 4 S + 4H 2 = H 2 S + C 4 H 10

CS 2 + 4H 2 = 2H 2 S + CH 4

COS + H 2 = H 2 S + CO

CH 3 SC 2 H 5 + 2H 2 = H 2 S + CH 4 - C 2 H 6

В условиях проведения процесса, приведенные выше реакции, можно считать необратимыми, т. е. практически достигается полное гидрирование.

На второй стадии образовавшийся сероводород при температуре 390-410°С поглощается поглотителем на основе оксида цинка (ГИАП-10):

H 2 S + ZnO = ZnS + H 2 O

реакция практически необратима и можно обеспечить высокую степень очистки газа.

При повышенном содержании сернистых соединений в природном газе применяется очистка адсорбционным методом с использованием синтетических цеолитов (молекулярных сит). Наиболее подходящим для сероочистки является цеолит марки.NaX, в состав которого входят оксиды NaO,A1 2 O 3 , SiO 2 . Сорбция осуществляется при температуре, близкой к комнатной; регенерируют цеолиты при 300-400°С. Регенерация производится либо азотом, либо очищенным газом при постепенном увеличении температуры, причем основная масса серы (65%) выделяется при 120-200°С.

Аппараты, применяемые для сероочистки, могут быть как радиального, так и полочного или шахтного типа. На рис.1 приведена схема двухступенчатой сероочистки природного газа с использованием полочных адсорберов.

Рис.7.1. Схема двухступенчатой очистки природного газа:

1 - подогреватель; 2 - аппарат гидрирования; 3- адсорбер с цинковым поглотителем, АВС – азотоводородная смесь.

Конверсия водяным паром . Равновесный состав газовой смеси определяется такими параметрами процесса, как температура и давление в системе, а также соотношением реагирующих компонентов. Паровая конверсия, как уже указывалось, может быть описана уравнением (V).

При атмосферном давлении и стехиометрическом соотношении исходных компонентов достаточно полная конверсия метана достигается при температурах около 800°С. При увеличении расхода водяного пара такой же степени разложения метана можно достичь при более низких температурах.

Применение давления существенно снижает полноту конверсии. Так, при давлении 3 МПа достаточно полная конверсия наблюдается лишь при температуре около 1100 °С.

В современных установках при давлении 2 МПа и выше при соотношении (СН 4:Н 2) = 1:4 остаточное содержание метана после паровой конверсии составляет 8-10%. Для достижения остаточного содержаний СН 4 около 0,5% конверсию ведут в две стадии: паровая конверсия под давлением {первая стадия) и паровоздушная конверсия с использованием кислорода воздуха (вторая стадия). При этом получается синтез-газ стехиометрического состава и отпадает необходимость в разделении воздуха для получения технологического кислорода и азота.

Рис.7.2. Технологическая схема конверсии метана:

1 – трубчатая печь; 2 – шахтный реактор; 3 – котел-утилизатор; 4 – смеситель; 5 – 7 - подогреватели

Конверсия метана кислородом . Для получения водорода конверсией метана кислородом необходимо провести процесс по реакции неполного окисления метана. Реакция протекает в две стадии

1) СН 4 + 0,5О 2 ↔ СО + 2 Н 2 ; ∆Н = -35,6 кДж

СН 4 + 2О 2 СО 2 + 2 Н 2 О; ∆Н = - 800 кДж

2) СН 4 +Н 2 О ↔ СО + 3Н 2 ; ∆Н = 206,4 кДж

СН 4 + СО 2 ↔ 2СО + 2 Н 2 ; ∆Н = 246 кДж

Значения констант равновесия реакций первой стадии настолько велики, что эти реакции можно считать практически необратимыми. В связи с этим повышение концентрации кислорода в газовой смеси сверх стехиометрического не приводит к увеличению выхода продуктов.

Повышение давления при конверсии кислородом, как и при конверсии водяным паром, термодинамически нецелесообразно; чтобы при повышенных давлениях добиться высокой степени превращения метана, необходимо проводить процесс при более высоких температурах.

Рассмотренные процессы конверсии метана водяным паром и кислородом протекают с различным тепловым эффектом: реакции паровой конверсии эндотермические, требуют подвода теплоты; реакции кислородной конверсии экзотермические, причем выделяющейся теплоты достаточно не только для автотермического осуществления собственно кислородной конверсии, но и для покрытия расхода теплоты на эндотермические реакции паровой конверсии. Поэтому конверсию метана

целесообразно проводить со смесью окислителей.

Парокислородная, парокислородовоздушная и паровоздушная конверсия метана. Автотермический процесс (без подвода теплоты извне) может быть осуществлен путем сочетанияконверсии метана в соответствии с экзотермической реакцией (IV) и эндотермической (V). Процессназывается парокислородной конверсией, если в качестве окислителей используют водяной пар икислород, и парокислородовоздушной, если в качестве окислителей используют водяной пар,кислород и воздух.Как тот, так и другой процесс нашли применение в промышленной практике. При проведениипарокислородной конверсии получают безазотистый конвертированный газ, при проведениипарокислородовоздушной конверсии - конвертированный газ, содержащий азот в таком количестве,которое необходимо для получения стехиометрической азотоводородной смеси для синтеза аммиака,т. е. 75% водорода и 25% азота.

Катализаторы конверсии метана . Скорость взаимодействия метана с водяным паром и диоксидом углерода без катализатора чрезвычайно мала. В промышленных условиях процесс ведут в присутствии катализаторов, которые позволяют не только значительно ускорить реакции конверсии, но

и при соответствующем избытке окислителей позволяют исключить протекание реакции: СН 4 = С + 2Н 2 .

Катализаторы отличаются друг от друга не только содержанием активного компонента, но также видом и содержанием других составляющих - носителей и промоторов.

Наибольшей каталитической активностью в данном процессе обладают никелевые катализаторы на носителе - глиноземе (А1 2 О 3). Никелевые катализаторы процесса конверсии метана выпускают в виде таблетированных и экструдированных колец Рашига. Так, катализатор ГИАП-16 имеет следующий состав: 25% NiO, 57%, А1 2 О 3 , 10%СаО, 8% MgO. Срок службы катализаторов конверсии при правильной эксплуатации достигает трех лет и более. Их активность снижается при действии различных каталитических ядов. Никелевые катализаторы наиболее чувствительны к действию сернистых соединений. Отравление происходит вследствие образования на поверхности катализатора сульфидов никеля, совершенно неактивных по отношению к реакции конверсии метана и его гомологов. Отравленный серой катализатор удается почти полностью регенерировать в определенных температурных условиях при подаче в реактор чистого газа. Активность зауглероженного катализатора можно восстановить, обрабатывая его водяным паром.

Как тот, так и другой процесс нашли применение в промышленной практике. При проведении парокислородной конверсии получают безазотистый конвертированный газ, при проведении парокислородовоздушной конверсии - конвертированный газ, содержащий азот в таком количестве, которое необходимо для получения стехиометрической азотоводородной смеси для синтеза аммиака, т. е. 75% водорода и 25% азота. Катализаторы конверсии метана. Скорость взаимодействия метана с водяным паром и диоксидом углерода без катализатора чрезвычайно мала. В промышленных условиях процесс ведут в присутствии катализаторов, которые позволяют не только значительно ускорить реакции конверсии, но и при соответствующем избытке окислителей позволяют исключить протекание реакции: СН 4 = С + 2Н 2 . Катализаторы отличаются друг от друга не только содержанием активного компонента, но также видом и содержанием других составляющих - носителей и промоторов.

Наибольшей каталитической активностью в данном процессе обладают никелевые катализаторы на носителе - глиноземе (А1 2 О 3). Никелевые катализаторы процесса конверсии метана выпускают в виде таблетированных и экструдированных колец Рашига. Так, катализатор ГИАП-16 имеет следующий состав: 25% NiO, 57% А1 2О 3, 10%СаО, 8% MgO. Срок службы катализаторов конверсии при правильной эксплуатации достигает трех лет и более. Их активность снижается при действии различных каталитических ядов. Никелевые катализаторы наиболее чувствительны к действию сернистых соединений. Отравление происходит вследствие образования на поверхности катализатора сульфидов никеля, совершенно неактивных по отношению к реакции конверсии метана и его гомологов. Отравленный серой катализатор удается почти полностью регенерировать в определенных температурных условиях при подаче в реактор чистого газа. Активность зауглероженного катализатора можно восстановить, обрабатывая его водяным паром.

Конверсия оксида углерода . Процесс конверсии оксида углерода водяным паром протекает по уравнению (III). Как было показано выше, эта реакция частично осуществляется уже на стадии паровой конверсии метана, однако степень превращения оксида углерода при этом очень мала и в выходящем газе содержится до 11,0% СО и более. Для получения дополнительных количеств водорода и снижения до минимума концентрации оксида углерода в конвертированном газе осуществляют самостоятельную стадию каталитической конверсии СО водяным паром. В соответствии с условиями термодинамического равновесия повысить степень конверсии СО можно удалением диоксида углерода из газовой смеси, увеличением содержания водяного пара или проведением процесса при возможно низкой температуре. Конверсия оксида углерода, как видно из уравнения реакции, протекает без изменения объема, поэтому повышение давления не вызывает смещения равновесия. Вместе с тем проведение процесса при повышенном давлении оказывается экономически целесообразным, поскольку увеличивается скорость реакции, уменьшаются размеры аппаратов, полезно используется энергия ранее сжатого природного газа.

Процесс конверсии оксида углерода с промежуточным удалением диоксида углерода применяется в технологических схемах производства водорода в тех случаях, когда требуется получить водород с минимальным количеством примеси метана. Концентрация водяного пара в газе обычно определяется количеством, дозируемым на конверсию метана и оставшимся после ее протекания. Соотношение пар: газ перед конверсией СО в крупных агрегатах производства аммиака составляет 0,4-0,5. Проведение процесса при низких температурах - рациональный путь повышения равновесной степени превращения оксида углерода, но возможный только при наличии высокоактивных катализаторов. Следует отметить, что нижний температурный предел процесса ограничен условиями конденсации водяного пара. В случае проведения процесса под давлением 2-3 МПа этот предел составляет 180-200°С. Снижение температуры ниже точки росы вызывает конденсацию влаги на катализаторе, что нежелательно.

Реакция конверсии СО сопровождается значительным выделением теплоты, что обусловило проведение процесса в две стадии при разных температурных режимах на каждой. На первой стадии высокой температурой обеспечивается высокая скорость конверсии большого количества оксида углерода; на второй стадии при пониженной температуре достигается высокая степень конверсии оставшегося СО. Теплота экзотермической реакции используется для получения пара. Таким образом, нужная степень конверсии достигается при одновременном сокращении расхода пара.

Температурный режим на каждой стадии конверсии определяется свойствами применяемых катализаторов. На первой стадии используется железохромовый катализатор, который выпускается в таблетированном и формованном видах. В промышленности широко применяется среднетемпературный железохромовый катализатор. Для железохромового катализатора ядами являются сернистые соединения. Сероводород реагирует с Fe 3 O 4 , образуя сульфид железа FeS. Органические сернистые соединения в присутствии железохромового катализатора взаимодействуют с водяным паром с образованием сероводорода. Помимо сернистых соединений отравляющее действие на железохромовый катализатор оказывают соединения фосфора, бора, кремния, хлора. Низкотемпературные катализаторы содержат в своем составе соединения меди, цинка, алюминия, иногда хрома. Известны двух-, трех-, четырех- и многокомпонентные катализаторы. В качестве добавок к указанным выше компонентам применяются соединения магния, титана, палладия, марганца, кобальта и др. Содержание меди в катализаторах колеблется от 20 до 50% (в пересчете на оксид). Наличие в низкотемпературных катализаторах соединений алюминия, магния, марганца сильно повышает их стабильность, делает более устойчивыми к повышению температуры. Перед эксплуатацией низкотемпературный катализатор восстанавливают оксидом углерода или водородом. При этом формируется его активная поверхность. Оксид меди и другие соединения меди восстанавливаются с образованием мелкодисперсной металлической меди, что, по мнению многих исследователей, и обусловливает его каталитическую активность. Срок службы низкотемпературных катализаторов обычно не превышает двух лет. Одной из причин их дезактивации является рекристаллизация под действием температуры и реакционной среды. При конденсации влаги на катализаторе происходит снижение его механической прочности и активности. Потеря механической прочности сопровождается разрушением катализатора и ростом гидравлического сопротивления реактора. Соединения серы, хлора, а также ненасыщенные углеводороды и аммиак вызывают отравление низкотемпературных катализаторов. Концентрация сероводорода не должна превышать 0,5 мг/м 3 исходного газа. Технологическое оформление конверсии природного газа. В настоящее время в азотной промышленности используются технологические схемы конверсии природного газа при повышенном давлении, включающие конверсию оксида углерода.

Рис.7.4 Технологическая схема конверсии прродного газа: 1 – копрессор природного газа; 2 – огневой подогреватель; 3 – реактор гидрирования сернистых соединений; 4 – адсорбер; 5 –дымосос; 6,7,9,10 – подогреватели природного газа, питательной воды, паровоздушной и парогазовой смесей соответственно; 8 – пароперегреватель; 11 – реакционные трубы; 12 – трубчатая печь (конвертор метана первой ступени); 13 – шахтный конвертор метана второй ступени; 14,16 – паровые котлы; 15,17 – конверторы оксида углерода перовй и второй ступеней; 18 – теплообменник; 19 – компрессор

На рис.7.4 приведена схема агрегата двухступенчатой конверсии СН 4 и СО под давлением производительностью 1360 т/сут аммиака. Природный газ сжимают в компрессоре 1 до давления 4,6 МПа, смешивают с азотоводородной смесью (АВС:газ-1:10) и подают в огневой подогреватель 2, где реакционная смесь нагревается от 130 - 140°С до 370 - 400°С. Для обогрева используют природный или другой горючий газ. Далее нагретый газ подвергают очистке от сернистых соединений: в реакторе 3 на алюмокобальтмолибденовом катализаторе проводится гидрирование сераорганических соединений до сероводорода, а затем в адсорбере 4 сероводород поглощается сорбентом на основе оксида цинка. Обычно устанавливают два адсорбера, соединенные последовательно или параллельно. Один из них может отключаться на загрузку свежего сорбента. Содержание H 2 S в очищенном газе не должно превышать 0,5 мг/м 3 газа.

Очищенный газ смешивается с водяным паром в отношении 1: 3,7 и полученная парогазовая смесь поступает в конвекционную зону трубчатой печи 12. В радиационной камере печи размещены трубы, заполненные катализатором конверсии метана, и горелки, в которых сжигается природный или горючий газ. Полученные в горелках дымовые газы обогревают трубы с катализатором, затем теплота этих газов дополнительно рекуперируется в конвекционной камере, где размещены подогреватели парогазовой и паровоздушной смеси, перегреватель пара высокого давления, подогреватели питательной воды высокого давления и природного газа.

Парогазовая смесь нагревается в подогревателе 10 до 525°С и затем под давлением 3.7 МПа распределяется сверху вниз по большому числу параллельно включенных труб, заполненных катализатором. Выходящая из трубчатого реактора парогазовая смесь содержит - 10%СН 4 . При температуре 850°С конвертированный газ поступает в" конвертор метана второй ступени 13 - реактор шахтного типа. В верхнюю часть конвертора 13 компрессором 19 подается технологический воздух, нагретый в конвекционной зоне печи до 480-500°С. Парогазовая и паровоздушная смеси поступают в реактор раздельными потоками в соотношении, требуемом для обеспечения практически полной конверсии метана и получения технологического газа с отношением (СО-Н 2):N 2 - 3,05--3.10. Содержание водяного пара соответствует отношению пар: газ= 0,7: I. При температуре около 1000°С газ направляется в котел-утилизатор 14, вырабатывающий пар давлением 10,5 МПа. Здесь реакционная смесь охлаждается до 380- 420°C и идет в конвертор СО первой ступени 15, где на железохромовом катализаторе протекает конверсия основного количества оксида углерода водяным паром. Выходящая из реактора при температуре 450° С газовая смесь содержит около 3,6% СО. В паровом котле 16, в котором также вырабатывается пар, парогазовая смесь охлаждается до 225° С и подается в конвертор СО второй ступени 17, заполненный низкотемпературным катализатором, где содержание СО снижается до 0,5%. Конвертированный газ на выходе из конвертора 17 имеет следующий состав (%) : Н 2 -61,7; СО - 0.5; CO.- 17,4; N 2 + Аг -20,1; СН 4 - 0,3. После охлаждения и дальнейшей утилизации теплоты конвертированный газ при температуре окружающей среды и давлении 2,6 МПа поступает на очистку.

Двухступенчатая паровая и паровоздушная каталитическая конверсия углеводородных газов и оксида углерода под давлением является первой стадией энерготехнологической схемы производства аммиака. Теплота химических процессов стадий конверсии СН 4 , СО, метанирования и синтеза аммиака используется для нагрева воды высокого давления и получения перегретого пара давлением 10,5 МПа. Этот пар, поступая в паровые турбины, приводит в движение компрессоры и насосы производства аммиака, а также служит для технологических целей. Основным видом оборудования агрегата конверсии является трубчатая печь. Трубчатые печи различаются по давлению, типу трубчатых экранов, форме топочных камер, способу обогрева, расположению камер конвективного подогрева исходных потоков. В промышленной практике распространены следующие типы трубчатых печей: многорядная, террасная двухъярусная, многоярусная с внутренними перегородками, с панельными горелками. В современных производствах синтетического аммиака и метанола чаще всего применяют прямоточные многорядные трубчатые печи с верхним пламенным обогревом.

Синтез аммиака

Рассмотрим элементарную технологическую схему современного производства аммиака при среднем давлении производительностью 1360 т/сутки. Режим ее работы характеризуется следующими параметрами: температура контактирования 450-550°С, давление 32 МПа, объемная скорость газовой смеси 4*10 4 нм 3 /м 3 *ч, состав азотоводородной смеси стехиометрический.

Смесь свежей АВС и циркуляционного газа под давлением подается из смесителя 3 в конденсационную колонну 4, где из циркуляционного газа конденсируется часть аммиака, откуда поступает в колонну синтеза 1. Выходящий из колонны газ, содержащий до 0.2 об. дол. аммиака направляется в водяной холодильник-конденсатор 2 и затем в газоотделитель 5, где из него отделяется жидкий аммиак. Оставшийся газ после компрессора смешивается со свежей АВС и направляется сначала в конденсационную колонну 4, а затем в испаритель жидкого аммиака 6, где при охлаждении до –20°С также конденсируется большая часть аммиака. Затем циркуляционный газ, содержащий около 0.03 об. дол. аммиака, поступает в колонну синтеза 1. В испарителе 6, одновременно с охлаждением циркуляционного газа и конденсацией содержащегося в нем аммиака, происходит испарение жидкого аммиака с образованием товарного газообразного продукта.

Основной аппарат технологической схемы - колонна синтеза аммиака, представляющая собой реактор идеального вытеснения Колонна состоит из корпуса и насадки различного устройства, включающей катализаторную коробку с размещенной в ней контактной массой и систему теплообменных труб. Для процесса синтеза аммиака существенное значение имеет оптимальный температурный режим. Для обеспечения максимальной скорости синтеза процесс следует начинать при высокой температуре и по мере увеличения степени превращения понижать ее. Регулирование температуры и обеспечение автотермичности процесса обеспечивается с помощью теплообменников, расположенных в слое контактной массы и дополнительно, подачей части холодной АВС в контактную массу, минуя теплообменник.

Рис.7.5.Технологическая схема синтеза аммиака: 1-колонна синтеза, 2- водяной конденсатор, 3 – смеситель свежей АВС и циркуляционного газа, 4-конденсационная колонна, 5- газоотделитель, 6 – испаритель жидкого аммиака, 7-котел-утилизатор, 8- турбоциркуляционный компрессор.

Применение аммиака . Аммиак - ключевой продукт для получения многочисленных азотсодержащих веществ, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту. На основе аммиака в настоящее время производятся практически все соединения азота, используемые в качестве целевых продуктов и полупродуктов неорганической и органической технологии.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30

По сравнению с природным газом технологические газы имеют меньшую теплотворность, более низкие температуры пламени и колебания состава. Часто они загрязнены сопутствующими веществами, которые могут вызывать эмиссию вредных веществ или нарушения технологического процесса.

Исходя из этого, на практике выделяющиеся технологические газы часто используются с низким коэффициентом полезного действия или просто сжигаются в факеле. Совершенствование использования технологических газов было целью научно-исследовательских работ, которые проводились в последние годы при поддержке федерального Министерства экономики.

Ниже представлены близкие к практике работы, проведенные в производственном научно-исследовательском институте (ПНИИ) - Институте прикладных исследований Общества немецких металлургов ГмбХ в Дюссельдорфе.

Быстрая регулировка технологических газов

Горючие газы с колеблющейся теплотворной способностью можно будет применять для многих топочных процессов, если удастся непрерывно и быстро регулировать количество газа, а также соотношение газа и воздуха. Новые способы регулировки с непрерывным и динамическим измерением центральных параметров горючих газов обеспечивают очень быстрое сглаживание этих колебаний.

Благодаря этому регулируемые промышленные горелки можно точнее, чем до сих пор, настраивать в зависимости от колебаний в составе газов.

Применение такой системы является актуальным в воздухонагревательной установке доменной печи в сочетании с оптимизированными регулирующими устройствами и датчиками. За счет осуществления комплекса мероприятий расход природного газа в установке значительно сокращается. Дальнейшее применение в нефтехимии, стальной индустрии и при калибрационном учете биохимических газов подтверждает практическую пригодность.

Очистка технологических газов

К проблемным загрязнениям технологических газов относятся, в частности, высококипящие углеводороды, серные и азотные соединения. Чтобы иметь возможность применять такие газы в производстве безопасно и с низкими ремонтными затратами, был разработан первичный способ максимального удаления таких сопутствующих веществ.

При этом технологический газ проходит через один или несколько реакторов, наполненных активированным углем или активированным коксом (реакторы с неподвижным или подвижным слоем), и очищается за счет осаждения примесей на пористых твердых веществах.

Благодаря низкой селективности способа в отношении очень разных элементов газа большая часть мешающих веществ отделяется от потока газа.

Децентрализованно применяемый способ отличается долгим сроком службы при низких производственных затратах. На одном прокатном стане запланирована экспериментальная установка, с помощью которой из частично очищенного коксового газа будут удаляться полицикличные углеводороды.

Снижение NOx в топочных установках

С помощью известных способов очистки от азота, а также селективной каталитической редукции (метод SNCR) можно добиться уменьшения NOx в объеме до 95%. На крупных установках - например электростанциях - эти способы можно экономически выгодно применять, несмотря на высокие инвестиции и производственные затраты. На более мелкие производственные установки это не распространяется.

Новый метод высокотемпературной редукции (HTR) основан на сжигании со ступенчатой регулировкой воздуха и использует механизмы снижения содержания азота за счет таких добавок, как аммиачная вода или мочевина. От метода SNCR он отличается диапазоном температур и местом ввода в диапазоне сжигания ниже стехиометрического уровня. Этот метод позволяет добиться снижения NOx свыше 90% при низких производственных затратах и низкой эмиссии аммиака. Внедрение метода связано с незначительными строительными затратами, и его можно применять в сочетании с другими мероприятиями по удалению азота.

Оптимизация горелок в методических печах

Сжигание технологических газов с колеблющейся теплотворной способностью требует применения специальных горелок. В сотрудничестве с предприятиями среднего бизнеса - изготовителями горелок были разработаны прототипы регулируемых горелок, которые при помощи простых механизмов регулировки можно приспосабливать к таким параметрам газов, как теплотворная способность и потребность в воздухе. Разработанные в ходе этих работ методы и элементы применимы также для оптимизации печей, оборудованных традиционными горелками.

Несмотря на огромную экономию, в частности в энергоемкой промышленности, еще и сегодня можно использовать экономически выгодный потенциал энергосбережения. В многочисленных тепловых установках за счет оптимизации управления можно добиться экономии энергии в объеме до 10%. Только организационно-технические мероприятия на уровне предприятия позволяют снизить расход энергии на 4 - 6%.

Наряду с такими мероприятиями, как совершенствование управления технологическим процессом, применение более эффективных горелок и котельных установок, улучшение изоляции паропроводов, печей и сушек, возврат конденсата, а также использование отходящего тепла, форсированное использование технологических газов заключает в себе большой потенциал экономии.