астосування холодильної машини, енергетичні витрати в описаному процесі не перевищують витрати енергії при промиванні газу водою.
Порівняння різних методів очищення
При виборі процесу очищення остаточним критерієм є величина приведених витрат, що залежать в основному від енергетичних і капітальних витрат.
Проте в кожному випадку необхідно враховувати фактори, що залежать від конкретних умов і впливають на економіку процесу. Ці фактори можна розбити на три групи:
· зовнішні технологічні параметри процесу - склад, тиск і температура газу, що очищається, необхідна ступінь очищення, параметри енергоресурсів (тиск пари, наявність отбросного тепла, можливість використання вторинних енергоресурсів і т. д.);
· внутрішні параметри процесу - витрата тепла, електроенергії, розчинника, відходи, тип і вага апаратів;
· економічні чинники - ціни на енергію, сировину, відходи, апаратуру, а також дефіцитність якихось видів сировини та енергії.
Крім того, слід мати на увазі, що для великотоннажних агрегатів при порівнянні методів очищення необхідно враховувати ступінь надійності процесу та обладнання.
Найбільш поширений промисловий варіант досить повного очищення - очищення гарячим розчином поташу. Метод не вимагає великих витрат на енергію та сировину, протікання процесу дозволяє повторно використовувати деякі ресурси.
. ОБГРУНТУВАННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ
Очищення конвертованого газу від CO2 - процес, що протікає в кілька стадій. По-перше, відбувається фізична абсорбція газу (розчинення), по-друге - хімічна реакція, результатом якої є зв'язування розчиненого (абсорбованого) газу. Протікання абсорбційних процесів характеризується їх статикою і кінетикою:
Статика абсорбції, тобто. е. рівновага між рідкою і газовою фазами, визначає стан, який встановлюється при вельми тривалому зіткненні фаз. Рівновага між фазами визначається термодинамічними властивостями компонента і поглинача і залежить від складу однієї з фаз, температури і тиску.
Кінетика абсорбції, тобто. е. швидкість процесу масообміну визначається рушійною силою процесу (т. е. ступенем відхилення системи від рівноважного стану), властивостями поглинача, компонента та інертного газу, а також способом дотику фаз (пристроєм абсорбційного апарату і гідродинамічним режимом його роботи). У абсорбційних апаратах рушійна сила, як правило, змінюється по їх довжині і залежить від характеру взаємного руху фаз (протитечія, прямоток, перехресний струм і т. Д.).
Розрізняють фізичну абсорбцію і Хемосорбція.
При фізичній абсорбції розчинення газу не супроводжується хімічною реакцією (або, принаймні, ця реакція не робить помітного впливу на процес). В даному випадку над розчином існує більш-менш значне рівноважний тиск компонента і поглинання останнього відбувається лише до тих пір, поки його парціальний тиск в газовій фазі вище рівноважного тиску над розчином. Повний витяг компонента з газу при цьому можливе тільки при протитоку і подачі в абсорбер чистого поглинача, що не містить компонента.
При хемосорбції (абсорбція, супроводжувана хімічною реакцією) абсорбіруемий компонент зв'язується в рідкій фазі у вигляді хімічної сполуки. При незворотною реакції рівноважний тиск компонента над розчином мізерно мало і можливо повне його поглинання. При оборотної реакції над розчином існує помітний тиск компонента, хоча і менше, ніж при фізичній абсорбції. Рівняння реакції, що лежить в основі хемосорбції розглянутого процесу при очищенні конвертованого газу:
K2CO3 + H2O + CO2=2 KHCO3
Бікарбонат калію взаємодіє з розчиненим вуглекислим газом, пов'язуючи його, що впливає на зміну парціального тиску над розчином. За допомогою термодинамічного аналізу визначимо термодинамічні умови протікання процесу, температуру, тиск, концентрацію компонентів; визначимо тепловий ефект реакції і температуру початку реакції. Так само знайдемо умови протікання побічних реакцій і умови максимального виходу цільового продукту (у разі очищення увазі максимальне зв'язування домішок в ході протікає реакції).
4.1 Термодинамічний аналіз
Скористаємося ентропійних методом для розрахунку енергії Гіббса:
Термодинамічні константи вихідних речовин і продуктів реакції взяті з довідкової літератури [3] і представлені в таблиці 3.1.
Проводимо розрахунок і за формулами:
89,48 кДж/моль
89,48 кДж/моль
Таблиця 4.1.1
Термодинамічні константи учасників основної реакц...
