ТЕПЛООБМІННИК ОХОЛОДЖЕННЯ КОНДЕНСАТУ ДІЛЯНКИ ДЕСОРБЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОТРИМАННЯ ВОДНЮ

Анотація

Водень є одним із найважливіших вихідних компонентів великої кількості хіміко-технологічних процесів. Проте його виробництво потребує значних затрат енергії, вартість якої протягом останніх 10 років зросла більше ніж у 10 разів [1]. Отже розроблення нового і модернізація діючого зокрема, теплообмінного, обладнання є актуальною задачею. Оскільки водень є екологічним видом палива, його використання у якості пального не викликає парникового ефекту (при згорянні виділяється вода, а не вуглекислий газ). Даний вид палива є практично невичерпним. Водень можна одержувати і без застосування вуглецевих джерел, або генерувати із вуглецево нейтральних джерел або з викопного палива з уловлюванням нейтрального двоокису вуглецю. Саме тому використання водню може усунути парниковий ефект від енергетичного сектору. Одержання водню із конвертованого газу є досить поширеним процесом. Цей метод застосовується також на Казенному заводі порошкової металургії в м. Бровари. Схема лінії виробництва водню наведена на рисунку 1.1. Принципова технологічна послідовність процесу отримання водню наступна. Виготовлення водню з конвертованого газу проходить перетворенням конвертованого газу в двоокис вуглецю (СО_2) шляхом конверсії з водяною парою по реакції: СО + Н_2О = СО_2 + Н_2 Конверсія СО прийнята по двоступінчатій схемі: 1 ступінь – на середньотемпературному каталізаторі (СТК); 2 ступінь – на низькотемпературному каталізаторі (НТК). Подача пари перед конвертором І ступеня проходить в дві точки – перед підігрівачем конверторного газу і після нього та підтримується регулятором. Після конвертора СО ΙΙ – ступеня газ із температурою 495 К направляється в скрубер 1. Гарячий конденсат із температурою 343 К поступає на насоси. Насосом конденсат подається на холодильник 2, де охолоджується до температури 313 К. Для повернення газового конденсату в котельню для повторного використання проходить його очистка від розчинених в ньому газів у відпарній колоні 3. Конденсат на очистку поступає у дві точки відпарної колони – у верхню частину холодний конденсат після холодильника 2, в середню частину – гарячий конденсат після збірника газового конденсату. Попадаючи на глуху тарілку, конденсат зливається в кип'ятильник 4, де при температурі 402 К утворюється паро-газоводяна суміш, яка потрапляє під глуху тарілку. При цьому для забезпечення якісної роботи необхідно дотримуватись вказаних температурних режимів. Тому розробка холодильника є важливою задачею для організації ефективної роботи технологічної схеми. Основними вимогами при конструюванні теплообмінного апарата є: забезпечення інтенсивного теплообміну при оптимальних гідравлічних режимах; мала металоємність; надійність у поєднанні з доступністю поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень [2].

Водень є одним із найважливіших вихідних компонентів великої кількості хіміко-технологічних процесів. Проте його виробництво потребує значних затрат енергії, вартість якої протягом останніх 10 років зросла більше ніж у 10 разів [1]. Отже розроблення нового і модернізація діючого зокрема, теплообмінного, обладнання є актуальною задачею. Оскільки водень є екологічним видом палива, його використання у якості пального не викликає парникового ефекту (при згорянні виділяється вода, а не вуглекислий газ). Даний вид палива є практично невичерпним. Водень можна одержувати і без застосування вуглецевих джерел, або генерувати із вуглецево нейтральних джерел або з викопного палива з уловлюванням нейтрального двоокису вуглецю. Саме тому використання водню може усунути парниковий ефект від енергетичного сектору. Одержання водню із конвертованого газу є досить поширеним процесом. Цей метод застосовується також на Казенному заводі порошкової металургії в м. Бровари. Схема лінії виробництва водню наведена на рисунку 1.1. Принципова технологічна послідовність процесу отримання водню наступна. Виготовлення водню з конвертованого газу проходить перетворенням конвертованого газу в двоокис вуглецю (СО_2) шляхом конверсії з водяною парою по реакції: СО + Н_2О = СО_2 + Н_2 Конверсія СО прийнята по двоступінчатій схемі: 1 ступінь – на середньотемпературному каталізаторі (СТК); 2 ступінь – на низькотемпературному каталізаторі (НТК). Подача пари перед конвертором І ступеня проходить в дві точки – перед підігрівачем конверторного газу і після нього та підтримується регулятором. Після конвертора СО ΙΙ – ступеня газ із температурою 495 К направляється в скрубер 1. Гарячий конденсат із температурою 343 К поступає на насоси. Насосом конденсат подається на холодильник 2, де охолоджується до температури 313 К. Для повернення газового конденсату в котельню для повторного використання проходить його очистка від розчинених в ньому газів у відпарній колоні 3. Конденсат на очистку поступає у дві точки відпарної колони – у верхню частину холодний конденсат після холодильника 2, в середню частину – гарячий конденсат після збірника газового конденсату. Попадаючи на глуху тарілку, конденсат зливається в кип'ятильник 4, де при температурі 402 К утворюється паро-газоводяна суміш, яка потрапляє під глуху тарілку. При цьому для забезпечення якісної роботи необхідно дотримуватись вказаних температурних режимів. Тому розробка холодильника є важливою задачею для організації ефективної роботи технологічної схеми. Основними вимогами при конструюванні теплообмінного апарата є: забезпечення інтенсивного теплообміну при оптимальних гідравлічних режимах; мала металоємність; надійність у поєднанні з доступністю поверхні теплообміну для механічного очищення від забруднень [2].

Кравченко С.Є., Швед М. П.