Дзевочко Олександр Михайлович. Дифузійно-контрольований процес окислення низькоконцентрованого SO2 під тиском в автотермічному реакторі

Краткое описание

Дзевочко Олександр Михайлович. Дифузійно-контрольований процес окислення низькоконцентрованого SO2 під тиском в автотермічному реакторі : Дис... канд. наук: 05.17.08 2008

Дзевочко О. М. Дифузійно-контрольований процес окислення низькоконцентрованого SO2під тиском в автотермічному реакторі. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 процеси та обладнання хімічної технології. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2008.
Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності роботи контактного вузла у виробництві поверхнево-активних речовин.
Проведено аналіз існуючого апаратурно-технологічного оформлення контактного вузла виробництва ПАР, показано низький ступінь перетворення, що призводить до одержання ПАР низького ґатунку, та значну енергоємність такого виробництва. Приведені результати досліджень дифузійно-контрольованого процесу окислення низькоконцентрованогоSO2під тиском для одержання сульфатуючого агента у виробництві ПАР з використанням проточно-циркуляційної установки з безградієнтним реактором. Визначено вплив зовнішньодифузійного опору на процес окислення низькоконцентрованогоSO2під тиском та одержано рівняння для його розрахунку. Розроблена математична модель та створено алгоритм і програму розрахунку автотермічного реактора, в якому процес окисленняSO2проводиться у дві стадії адіабатичній та з внутрішнім теплообміном. Встановлено оптимальний температурний режим процесу
Розроблена енергозаощадна схема контактного відділення виробництва ПАР з використанням газотурбінної установки.
Очікуваний сумарний економічний ефект від впровадження результатів роботи складає 399,1 тис. грн. в рік.

В роботі наведено перспективне рішення науково-практичної задачі, що виражається в розробці обґрунтованих технічних рішень створення дифузійно-контрольованого процесу окислення низькоконцентрованогоSO2під тиском в автотермічному реакторі.

Проаналізовано сучасний стан апаратурно-технологічного оформлення контактного вузла виробництва ПАР та встановлено, що від ступеню перетворенняSO2залежить якість готового продукту та екологічна безпека виробництва вцілому. Зроблено висновок про можливість підвищення ефективності роботи контактного вузлу за умови проведення процесу окислення низькоконцентрованогоSO2під тиском в автотермічному режимі.
Проведено розрахунок основних термодинамічних характеристик процесу окислення низькоконцентрованогоSO2для одержання сульфатуючого агента та встановлено, що для досягнення високого ґатунку готової продукції, забезпечення вмістуSO2в приземному шарі атмосферного повітря на рівні ГДК, ступінь перетворенняSO2в реакторі повинен бути не менше 99%.
Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено закономірності зміни дифузійних режимів процесу окислення низькоконцентрованогоSO2під тиском. Одержано рівняння для розрахунку коефіцієнту зовнішньодифузійного опору при окисленні низькоконцентрованогоSO2під тиском.
Експериментально встановлено та науково обґрунтовано оптимальні значення температури дифузійно-контрольованого процесу окислення низькоконцентрованогоSO2під тиском з відводом надмірного реакційного тепла в автотермічному режимі.
Дістала подальший розвиток математична модель процесів в автотермічному реакторі з вбудованим теплообмінником.
Створено алгоритм та програма розрахунку автотермічного реактора. Розроблено автотермічний реактор з вбудованим теплообмінником як складову частину енергозаощадної схеми контактного відділення виробництва ПАР потужністю 10 тис.тон ПАР/рік. Проведені дослідження зі стійкості та параметричної чутливості розробленого реактора, згідно яких визначені межі факторів що впливають на перебіг процесу.
Запропоновано процес окислення низькоконцентрованогоSO2(5% об.) проводити під тиском 0,6 МПа в адіабатичному режимі при температурі 727-800 К на першій стадії та в шарі з внутрішнім теплообміном в діапазоні температур 693-733 К на другій стадії з кінцевим ступенем перетворення не менш 99%;
Встановлено оптимальне значення тиску (1.6 МПа) за компресором газотурбінної установки, що дозволяє ефективно рекуперувати витрачену енергію.
Розроблена енергозаощадна схема контактного відділення виробництва ПАР з сумарним економічним ефектом біля 399,1 тис. грн. на рік за рахунок зниження енерговитрат виробництва на 100%, за рахунок підвищення ступеня переробки сірки на 4,0% та зменшення витрати лугу на 27% на стадії очищення газових викидів, та за рахунок зниження викидів двооксиду сірки в атмосферне повітря дозволило зменшити виплати за шкідливі викиди в атмосферу на 8,4 тис. грн. на рік.
Результати роботи прийняті НДІОХІМ (м. Харків) для використання при проектуванні енергозаощадного контактного вузла виробництва ПАР, та використовуються кафедрою автоматизації хіміко-технологічних систем та екологічного моніторингу НТУ ХПІ” в навчальному процесі.