Дослідження кріогенних технологій видобування рідкісних газів з побічних продуктів аміачного виробництва
Вантажиться...
Дата
2008
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна і компресорна техніка, системи кондиціонування.
У роботі досліджені фізичні основи і технологічні прийоми розділення багатокомпонентних сумішей, що утворюються при синтезі аміаку. Проведено аналіз складу віддуттєвих потоків. Вказані шляхи надходження інертних газів в контур синтезу аміаку. Розраховані потенційні об'єми в побічних газах гелію, неону, аргону, криптону і ксенону. Обгрунтована доцільна технологічна послідовність переробки віддуттєвих потоків. Проведені порівняльні дослідження способів очищення водневої фракції. Розглянуті адсорбційні процеси при Т=69...83 К і метод виморожування домішок при Т=40 К. Названі умови, при яких досягаються високі коефіцієнти видобування і задана якість продуктів у водневій колоні. Запропоновані прийоми кріогенного забезпечення процесів сепарації в діапазоні температур Т=15...170 К. Дослідним шляхом вивчено процес остаточного очищення гелію від домішок методом періодичної адсорбції при Т=78 К. Отримані залежності динамічної поглинаючої здатності сорбенту. Обгрунтовані раціональні геометричні розміри апарату, які дозволяють максимально використовувати даний об'єм сорбенту. На базі процесу адсорбції запропоновані прийоми утилізації неону, криптону і ксенону. Розглянуті технологічні обмеження, що перешкоджають збагаченню важких інертних газів в рідкому метані. Запропоновані методи накопичення криптону і ксенону в додаткових ступенях. Експериментально вивчені закономірності збагачення Кг і Хе в насадочних колонах. Рекомендовані доцільні експлуатаційні режими ректифікації при Т=120... 170 К, що допускають отримання суміші криптону і ксенону з загальною концентрацією 99,9%. Проведено економічний аналіз процесів розділення багатокомпонентних потоків. Вивчено вплив фазового стану вироблюваних речовин на енергетичні витрати установки. Запропонована методика розрахунку частки експлуатаційних витрат у разі випуску декількох цінних продуктів.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. В работе исследованы физические основы и технологические приемы разделения многокомпонентных смесей, которые образуются при синтезе аммиака. Проведен анализ состава так называемых отдувочных потоков. Показаны пути поступления инертных газов в контур синтеза аммиака. Предложены методы оценки количеств инертных продуктов и рассчитаны потенциальные объемы в побочных газах гелия, неона, аргона, криптона и ксенона. Обоснована предпочтительная технологическая последовательность переработки отдувочных потоков. Проведены сравнительные исследования способов очистки водородно-гелиевой фракции. Рассмотрены адсорбционные процессы при Т=64 К и метод вымораживания примесей при Т=40 К. Рассчитаны удельные затраты энергии на ступенчатую очистку водородно-гелиевой фракции от азота в устройствах непрерывного и периодического действия. Сформированы условия, при которых достигаются приемлемые степени извлечения и заданное качество продуктов в водородной колонне при использовании водородных и гелиевых рефрижераторов. Обоснована глубина обогащения гелиевого концентрата. Предложены приемы криогенного обеспечения процессов сепарации в диапазоне температур 15...170 К. Экспериментальным путем изучен процесс окончательной очистки гелия от примесей путем периодической адсорбции при Т =78 К. Получены зависимости динамической поглощающей способности сорбента. Обоснованы предпочтительные геометрические размеры аппарата, которые позволяют максимально использовать располагаемый объем сорбента. На базе процесса адсорбции предложены приемы утилизации неона, криптона и ксенона. Рассмотрены технологические ограничения, препятствующие концентрированию тяжелых инертных газов в жидком метане. Предложены методы накопления криптона и ксенона в дополнительных ступенях путем адсорбции и ректификации. Экспериментально изучены закономерности обогащения Кг и Хе в насадочных колоннах. Опытным путем получены данные об изменении состава смеси по высоте колонны. Рекомендованы предпочтительные эксплуатационные режимы ректификации при Т=120...170 К, допускающие получение криптона и ксенона с концентрацией 99,9%. Проведен экономический анализ процессов разделения многокомпонентных потоков. Изучено влияние фазового состояния производимых веществ на энергетические затраты установки. Предложена методика расчета доли эксплуатационных расходов при одновременном выпуске нескольких ценных продуктов.
Dissertation for the degree of Candidate of Science (engineering), specialty 05.05.14 - Refrigerating and cryogenics, conditioning systems. The research investigates the physical bases and processing technologies of separation the multicomponent mixtures generated in the process of ammonia synthesis. The composition of the waste flows has been analyzed. The ways of inert gases inflow into the ammonia synthesis contour have been shown. The potential volumes of helium, neon, argon, krypton and xenon in the by-product gases have been calculated. The preferable technological sequence of waste flows processing has been motivated. The comparative research of the ways of hydrogen fraction purification has been performed. The adsorption processes at T=64 K and the admixtures freezing method at T=40 K have been considered. The conditions, at which the acceptable extraction ratio and the given quality of the products in the hydrogen column are achieved, have been formed. The techniques of cryogenic support of the separation processes in the temperature range of 15...170 K have been offered. The process of the final purification of helium from admixtures with the help of periodical adsorption method at T=78 K has been studied experimentally. The dependencies of the sorbent dynamic adsorbing capacities have been obtained. The preferable geometrical sizes of the device allowing the most efficient usage of the available sorbent volume have been motivated. On the basis of the adsorption process the techniques of neon, krypton and xenon utilization have been offered. The technological restrictions, interfering with the heavy inert gases concentration in liquid methane, have been considered. The methods of krypton and xenon accumulation on the additional stages have been offered. The mechanisms of Kr and Xe enriching in packed columns have been studied experimentally. The preferable rectification operating regimes at T=120...170 K, permitting pure krypton and xenon extraction, have been recommended. The economical analysis of the multicomponent flows separation processes has been performed. The influence of the phase state of the produced substances on the installation power consumption has been studied. The method of calculation the portion of operating costs during the simultaneous output of several valuable products has been offered.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. В работе исследованы физические основы и технологические приемы разделения многокомпонентных смесей, которые образуются при синтезе аммиака. Проведен анализ состава так называемых отдувочных потоков. Показаны пути поступления инертных газов в контур синтеза аммиака. Предложены методы оценки количеств инертных продуктов и рассчитаны потенциальные объемы в побочных газах гелия, неона, аргона, криптона и ксенона. Обоснована предпочтительная технологическая последовательность переработки отдувочных потоков. Проведены сравнительные исследования способов очистки водородно-гелиевой фракции. Рассмотрены адсорбционные процессы при Т=64 К и метод вымораживания примесей при Т=40 К. Рассчитаны удельные затраты энергии на ступенчатую очистку водородно-гелиевой фракции от азота в устройствах непрерывного и периодического действия. Сформированы условия, при которых достигаются приемлемые степени извлечения и заданное качество продуктов в водородной колонне при использовании водородных и гелиевых рефрижераторов. Обоснована глубина обогащения гелиевого концентрата. Предложены приемы криогенного обеспечения процессов сепарации в диапазоне температур 15...170 К. Экспериментальным путем изучен процесс окончательной очистки гелия от примесей путем периодической адсорбции при Т =78 К. Получены зависимости динамической поглощающей способности сорбента. Обоснованы предпочтительные геометрические размеры аппарата, которые позволяют максимально использовать располагаемый объем сорбента. На базе процесса адсорбции предложены приемы утилизации неона, криптона и ксенона. Рассмотрены технологические ограничения, препятствующие концентрированию тяжелых инертных газов в жидком метане. Предложены методы накопления криптона и ксенона в дополнительных ступенях путем адсорбции и ректификации. Экспериментально изучены закономерности обогащения Кг и Хе в насадочных колоннах. Опытным путем получены данные об изменении состава смеси по высоте колонны. Рекомендованы предпочтительные эксплуатационные режимы ректификации при Т=120...170 К, допускающие получение криптона и ксенона с концентрацией 99,9%. Проведен экономический анализ процессов разделения многокомпонентных потоков. Изучено влияние фазового состояния производимых веществ на энергетические затраты установки. Предложена методика расчета доли эксплуатационных расходов при одновременном выпуске нескольких ценных продуктов.
Dissertation for the degree of Candidate of Science (engineering), specialty 05.05.14 - Refrigerating and cryogenics, conditioning systems. The research investigates the physical bases and processing technologies of separation the multicomponent mixtures generated in the process of ammonia synthesis. The composition of the waste flows has been analyzed. The ways of inert gases inflow into the ammonia synthesis contour have been shown. The potential volumes of helium, neon, argon, krypton and xenon in the by-product gases have been calculated. The preferable technological sequence of waste flows processing has been motivated. The comparative research of the ways of hydrogen fraction purification has been performed. The adsorption processes at T=64 K and the admixtures freezing method at T=40 K have been considered. The conditions, at which the acceptable extraction ratio and the given quality of the products in the hydrogen column are achieved, have been formed. The techniques of cryogenic support of the separation processes in the temperature range of 15...170 K have been offered. The process of the final purification of helium from admixtures with the help of periodical adsorption method at T=78 K has been studied experimentally. The dependencies of the sorbent dynamic adsorbing capacities have been obtained. The preferable geometrical sizes of the device allowing the most efficient usage of the available sorbent volume have been motivated. On the basis of the adsorption process the techniques of neon, krypton and xenon utilization have been offered. The technological restrictions, interfering with the heavy inert gases concentration in liquid methane, have been considered. The methods of krypton and xenon accumulation on the additional stages have been offered. The mechanisms of Kr and Xe enriching in packed columns have been studied experimentally. The preferable rectification operating regimes at T=120...170 K, permitting pure krypton and xenon extraction, have been recommended. The economical analysis of the multicomponent flows separation processes has been performed. The influence of the phase state of the produced substances on the installation power consumption has been studied. The method of calculation the portion of operating costs during the simultaneous output of several valuable products has been offered.
Опис
Симоненко, О. Ю.
Дослідження кріогенних технологій видобування рідкісних газів з побічних продуктів аміачного виробництва [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна і компресорна техніка, системи кондиціонування" / Симоненко Ольга Юріївна ; наук. кер. В. Л. Бондаренко ; Одес. держ. акад. холоду. – Одесса : ОДАХ, 2008. – 21 с. : іл., табл.
Ключові слова
водень, рідкісні гази, гелій, неон, аргон, криптон, ксенон, ректифікація, фазова рівновага, колона, дефлегматор, виморожувач, періодична адсорбція, водород, редкие газы, гелий, ректификация, фазовое равновесие, колонна, дефлегматор, вымораживатель, периодическая адсорбция, hydrogen, rare gases, helium, neon, argon, krypton, xenon, rectification, phase equilibrium, rectification column, reflux condenser, freezer, periodic adsorption