Hēliju izmanto, lai radītu inertu un aizsargājošu atmosfēru, kausējot metālus, metinot un griežot, sūknējot raķešu degvielu, uzpildot dirižabļus un balonus, kā hēlija lāzeru vides sastāvdaļu. Šķidrais hēlijs, aukstākais šķidrums uz Zemes, ir unikāls aukstumaģents eksperimentālajā fizikā, kas ļauj zinātniskos pētījumos (piemēram, elektriskās supravadītspējas pētījumos) izmantot īpaši zemas temperatūras. Sakarā ar to, ka hēlijs ļoti slikti šķīst asinīs, to izmanto kā neatņemamu mākslīgā gaisa sastāvdaļu, ko ūdenslīdējiem piegādā elpošanai. Slāpekļa aizstāšana ar hēliju novērš dekompresijas slimību (ieelpojot parasto gaisu, slāpeklis izšķīst asinīs zem augsta spiediena un pēc tam tiek atbrīvots no tā burbuļu veidā, kas aizsprosto mazus traukus).

Slāpeklis

Lielākā daļa ekstrahētā brīvā slāpekļa gāzveida formā tiek izmantota amonjaka rūpnieciskai ražošanai, ko pēc tam ievērojamos daudzumos pārstrādā slāpekļskābē, sprāgstvielās, mēslošanas līdzekļos utt. Papildus tiešai amonjaka sintēzei no elementi, nopietna rūpnieciska nozīme slāpekļa saistīšanai gaisā ir 1905. gadā izstrādātajai cianamīda metodei, kuras pamatā ir fakts, ka 10000C temperatūrā kalcija karbīds (iegūst, karsējot kaļķu un ogļu maisījumu elektriskajā krāsnī) mijiedarbojas ar brīvo slāpekli. . Iegūto brīvo slāpekļa gāzi balonos izmanto dažādās nozarēs: kā inertu vidi dažādos metalurģijas un ķīmiskos procesos, dzīvsudraba termometros brīvas vietas aizpildīšanai, dažādu degošu šķidrumu sūknēšanai utt. Šķidrais slāpeklis, arī transportēts balonos, tiek izmantots dažādās saldēšanas iekārtās, medicīniskiem nolūkiem, slāpekļa apstrādei. Slāpeklis tiek uzglabāts un transportēts tērauda Dewar traukos, bet gāzveida slāpeklis saspiestā veidā - cilindros. Plaši tiek izmantoti arī slāpekļa savienojumi. Fiksētā slāpekļa ražošana sāka strauji attīstīties pēc Pirmā pasaules kara un mūsdienās ir sasniegusi globālus apmērus.

Argons

Loka metināšanā ar argonu parādās arvien vairāk pielietojumu. Argona strūkla ļauj metināt plānsienu izstrādājumus, kā arī metālus, kas iepriekš tika uzskatīti par grūti metināmiem. Elektriskā loka argona atmosfērā ir kļuvusi par sava veida revolūciju metālu griešanas tehnikā. Tagad process ir daudz ātrāks un iespējams griezt biezas loksnes no ugunsizturīgākajiem metāliem. Argons, kas izpūsts pa loka kolonnu (tiek izmantots maisījums ar ūdeņradi), aizsargā nogrieztās malas, kā arī volframa elektrodu no nitrīdu, oksīdu un citu plēvju veidošanās. Tajā pašā laikā tas saspiež un koncentrē loku uz nelielas virsmas, kas ietekmē to, ka temperatūra griešanas zonā sasniedz 4000-6000 ° pēc Celsija. Un tā pati gāzes strūkla spēj izpūst griešanas produktus. Metinot ar argona strūklu, nav nepieciešami kušņi un elektrodu pārklājumi, līdz ar to arī šuvju attīrīšana no izdedžiem un plūsmas atlikumiem. Argons tiek transportēts un uzglabāts 40 litru balonos, baloni ir krāsoti pelēkā krāsā, marķēti ar zaļu svītru un ar zaļu uzrakstu. Spiediens 150 atm. Ekonomiskākā sašķidrinātā argona transportēšana šiem nolūkiem izmanto Dewar kuģus, kā arī īpašas tvertnes. Argons tiek izmantots kā radioaktīvs indikators: pirmais - medicīnas un farmakoloģijas jomā, otrs - gāzes plūsmu, ventilācijas efektivitātes pētījumos un dažādos zinātniskos pētījumos. Protams, šīs nav visas argona pielietojuma jomas.

Propāns

Propāns (C3H8) ir bezkrāsaina gāze bez smaržas, kas ļoti vāji šķīst ūdenī. Pieder alkānu klasei. Propānu izmanto kā degvielu un kā izejvielu polipropilēna un šķīdinātāju ražošanā. Propāns kopā ar metānu, etānu un butānu ir atrodams dabasgāzē. Mākslīgo propāna iegūšanas metodi sauc par krekinga (ang. krekinga, sadalīšanas), kad no ilgas eļļas molekulas augstas temperatūras apstrādē iegūst dažādu frakciju (gaistamības) vielas, tostarp propānu. Tā kā šai gāzei nav ne smaržas, ne krāsas un tajā pašā laikā tā ir toksiska, sadzīves vajadzībām tai tiek pievienotas smaržvielas - vielas, kurām ir spēcīga nepatīkama smaka.

Oglekļa dioksīds

Oglekļa dioksīds ir nepareizs oglekļa dioksīda nosaukums. Oglekļa anhidrīds (Acidum carbonicum anhydricum; Carboni dioxydum): CO 2. 1,5 reizes smagāks par gaisu. Bezkrāsaina gāze bez smaržas. Istabas temperatūrā zem 60 atm spiediena gāze pārvēršas šķidrumā. Šķidrais ogļskābes anhidrīds (oglekļa dioksīds) klientiem ir pieejams dažādu jaudu tērauda cilindros. Oglekļa dioksīda veidošanās process organismā notiek vielmaiņas procesā un spēlē nozīmīgu lomu elpošanas un asinsrites regulēšanā. Tas ietekmē elpošanas centru un ir tā specifiskais izraisītājs. Nelielai oglekļa dioksīda koncentrācijai nokļūstot plaušās (no 3 līdz 7,5, lai pastiprinātu elpošanu, notiek arī asinsvadu sašaurināšanās un asinsspiediena paaugstināšanās. Taču liela CO2 koncentrācija var izraisīt acidozi, krampjus, elpas trūkumu un paralīzi. elpošanas centra.Oglekļa dioksīdu lieto kopā ar skābekli saindēšanās gadījumā anestēzijai izmantotās gaistošas ​​vielas, sērūdeņradi, oglekļa monoksīdu, jaundzimušo asfiksiju u.c.Oglekļa dioksīdu izmantoja ķirurģiskajā praksē vispārējās anestēzijas laikā un pēc operācijas, lai mākslīgi uzlabotu elpošanu, lai novērstu pneimoniju.vārsts ātri iztvaiko,kamēr uzsūc tik daudz siltuma,ka pārvēršas cietā,baltā sniegam līdzīgā masā.Šo ogļskābās gāzes īpašību izmanto daudzās darbības jomās.Ja cieto ogļskābes anhidrīdu sajauc ar ēteri, temperatūra pazeminās. līdz - 80 "C. Krioterapija (aukstā ārstēšana) atrada pūces pielietojumu dažādu ādas slimību (sarkanā vilkēde, spitālības mezgli, kārpas u.c.) ārstēšanā. šim nolūkam iegūto atdzisušo vielu (oglekļa dioksīda sniegu) savāc speciālā traukā un uzklāj uz skartās vietas, kā rezultātā iet bojā skartie audi, kā arī slimību izraisījušie vīrusi un baktērijas. Gāzētie dzērieni (dzērieni, kas satur izšķīdušu oglekļa dioksīdu) izraisa gļotādas pārplūdi ar asinīm un palielina kuņģa-zarnu trakta sekrēciju, uzsūkšanos un motorisko aktivitāti. Ogļskābe, ko satur ārstnieciskajām vannām izmantotie dabīgie minerālūdeņi, kompleksi pozitīvi iedarbojas uz organismu, tomēr jebkuras medicīniskās procedūras jāveic ārsta uzraudzībā. Oglekļa dioksīds pat stimulē augu augšanu, tāpēc to bieži izmanto siltumnīcās. PS Nejaukt Oglekļa dioksīds, oglekļa dioksīds - CO2 (gāze bez smaržas un bezkrāsas, atrodama arī augu barībā) Ogļskābe - H2CO3 (ūdenī izšķīdināts oglekļa dioksīds; vāja skābe).

Skābeklis

Rūpniecībā skābekli iegūst, atdalot gaisu pietiekami zemā temperatūrā. Gaiss vispirms tiek saspiests ar kompresoru, bet gaiss tiek uzkarsēts. Pēc tam saspiestajai gāzei ļauj atdzist līdz vajadzīgajai istabas temperatūrai, un pēc tam gāzei ļauj brīvi izplesties. Izplešanās laikā apstrādātās gāzes temperatūra strauji pazeminās. Tagad atdzesēto gaisu, kura temperatūra ir vairākus desmitus grādu zemāka par apkārtējās vides temperatūru, atkal var saspiest līdz 10-15 MPa. Pēc šīs procedūras izdalītais siltums atkal tiek noņemts. Pēc vairākiem izplešanās-saspiešanas cikliem temperatūra nokrītas zem slāpekļa un skābekļa viršanas punkta. Tādā veidā tiek iegūts šķidrs gaiss, kas pēc tam tiek pakļauts destilācijai (citiem vārdiem sakot, destilācijai). Skābekļa lietošanas jomas ir diezgan dažādas. Lielākā daļa no gaisa iegūtā skābekļa tiek izmantota metalurģijā. Tieši skābekļa strūkla, nevis gaisa strūkla ļauj ievērojami paātrināt domnas procesus domnās un ietaupīt koksu, lai iegūtu izcilas kvalitātes čugunu. Skābekļa strūklu izmanto skābekļa pārveidotājos, pārvēršot čugunu par tēraudu. Ar skābekli bagātināts gaiss vai tīrs skābeklis ir neaizstājams daudzu citu metālu, piemēram, vara, svina, niķeļa uc, ražošanā. Skābekli izmanto arī metālu metināšanā un griešanā.

Acetilēns

Kā degoša gāze gāzes metināšanai, acetilēns ir skābekļa un ūdeņraža savienojums. Normālā spiedienā acetilēns ir gāzveida stāvoklī. Acetilēns ir bezkrāsaina gāze. Tas satur sērūdeņraža un amonjaka piemaisījumus. Acetilēns ir sprādzienbīstama gāze. Tīrs acetilēns spēj eksplodēt pie pārmērīga spiediena, kas pārsniedz 1,5 kgf/cm2, ātri uzsildot līdz 450-500C. Acetilēna maisījums ar gaisu uzsprāgst atmosfēras spiedienā, ja maisījums satur no 2,2 līdz 93% acetilēna pēc tilpuma. Acetilēnu rūpnieciskiem nolūkiem iegūst, sadaloties šķidrām degvielām, iedarbojoties ar elektriskā loka izlādi, kā arī sadalot kalcija karbīdu ar ūdeni.

Nanotehnoloģijās aktīvi tiek izmantots īpaši tīrs slāpeklis, hēlijs, ūdeņradis, kriptons, amonjaks, ksenons un dažas citas gāzes un dažādi gāzu maisījumi uz to bāzes.

Daudzu veidu nanoobjektu ražošanai un izpētei nepieciešamas īpaši zemas temperatūras, kuras nevar iegūt, neizmantojot šķidro hēliju.

Metalurģijas un tehniskās gāzes

Metalurģijas nozare ir galvenais tehnisko gāzu patērētājs. Melnajā un krāsainajā metalurģijā tiek izmantots liels daudzums argona, skābekļa un slāpekļa. Skābekli izmanto, lai uzsildītu un uzlabotu degšanas procesu reakcijas tērauda un dzelzs ražošanā, kā arī lai samazinātu piesārņojošo vielu emisijas izplūdes gāzēs. Argons ir būtisks tīrīšanai, degazēšanai un homogenizācijai tērauda ražošanā. Slāpekli un argonu plaši izmanto kā inertas gāzes krāsaino metālu metalurģijā.

Tehniskās gāzes medicīnai

Rūpnieciskās gāzes ir neaizstājamas dažās medicīnas un veselības aprūpes jomās. Šķidrais slāpeklis tiek izmantots medicīnā dažādu bioloģisko materiālu uzglabāšanai zemā temperatūrā, kā arī krioķirurģijā. Augstas tīrības gāzveida slāpeklis jeb APG slāpeklis (kalibrācijas nulles gāze) tiek izmantots kā gāzes nesējgāze analītiskajās iekārtās. Hēlija šķidrais hēlijs ir galvenais aukstumaģents medicīniskajiem tomogrāfiem.

Ogļūdeņraža gāzes pēc izcelsmes var iedalīt trīs grupās:

1. Dabasgāze – ražota no tīras gāzes laukiem.

2. Dabiskā naftas gāze vai saistītā gāze - ogļūdeņražu maisījums, kas izdalās no naftas tās ieguves laikā.

3. Sintētiskā naftas gāze - gāze, kas iegūta naftas rafinēšanas laikā.

Šo gāzu galvenās sastāvdaļas ir metāns, etāns, propāns, butāni un pentāni. Tie satur arī nelielus oglekļa dioksīda, sērūdeņraža, ūdens piemaisījumus.

Dabiskās degošās gāzes cilvēcei ir zināmas jau ilgu laiku. Krievu ceļotājs Afanasijs Ņikitins, kurš 15. gadsimtā devās ceļojumā uz Indiju, tos piemin savās piezīmēs. Taču praktiski dabasgāzes sāka izmantot tikai 19. gadsimta beigās. Gāzes tika izmantotas kā līdzeklis katlu destilācijas sildīšanai. Vienlaikus sākās intensīvs darbs pie jaunu gāzes atradņu meklēšanas.

Gāzes izplūdes vietas visbiežāk atrodas naftas un ogļu nesošos reģionos: Kaukāzā, Volgas lejas un vidusdaļā līdz Urāliem, Ziemeļurālos, Rietumsibīrijā. Taču ir izstrādāti arī īpaši gāzes lauki. Gāzu uzkrājumi tika konstatēti Kamas augštecē, Saratovas apgabalā, Salskas stepēs, Stavropoles un Krasnodaras teritorijās, Kaspijas jūras piekrastē, Dagestānā un citos apgabalos. Uz šo dabas resursu bāzes radās jauna rūpniecības nozare - gāzes rūpniecība, kas ietver speciālo iekārtu - kompresoru, pūtēju, sprauslu, noslēgšanas un vadības iekārtu ražošanu, speciālu liela diametra augstspiediena ražošanu. caurules, metožu un metožu izstrāde šādu cauruļu kvalitatīvai metināšanai, kas bieži tiek veikta ekstremālos apstākļos, metožu izstrāde gāzes vadu būvniecībai sarežģītos dabas apstākļos.

Gāzu sastāvs mainās atkarībā no atrašanās vietas, bet galvenā sastāvdaļa ir metāns CH 4 un tā tuvākie homologi, tas ir, piesātinātie vai piesātinātie ogļūdeņraži.

Metāns ir bezkrāsaina gāze bez smaržas, slikti šķīst ūdenī (20 °C temperatūrā 9 ml metāna izšķīst 100 g ūdens). Tas deg gaisā ar zilganu liesmu, izdalot 890,31 kJ/mol siltuma. Veido sprādzienbīstamus maisījumus ar skābekli un gaisu (5,2-14% CH 4). Metāns ir stabils līdz 700 °C. Virs šīs temperatūras tas sāk sadalīties oglekli un ūdeņradi. Metāna pirolīze:

Dabā metāns ir sastopams visur, kur notiek puves vai organisko vielu sadalīšanās bez gaisa piekļuves. Tas ir, anaerobos apstākļos (), piemēram, purvu dibenā). Zemes dziļākajos slāņos - ogļu slāņos, pie naftas atradnēm - metāns var uzkrāties milzīgā daudzumā, sakrājoties tukšumos un plaisās oglēs un tamlīdzīgi. Izstrādājot šādas šuves, raktuvēs nonāk metāns, kas var izraisīt sprādzienu.

Dabiskais metāns tiek izmantots galvenokārt kā lēta un ērta degviela. Metāna siltumspēja (55252,5 kJ/kg) ir daudz augstāka nekā benzīnam (43576,5 kJ/kg). Tas ļauj to izmantot kā degvielu iekšdedzes dzinējos.

Eļļa

Krievijai ir lielas naftas un gāzes rezerves - galvenie ogļūdeņražu avoti. Darba sākumu pie naftas izpētes lika lielie krievu ķīmiķi A.M. Butlerovs un V.V. Markovņikovs. Būtisku ieguldījumu deva viņu sekotāji Zaicevs, Vāgners, Konovalovs, Favorskis, Ļebedevs, Zelinskis, Nametkins. Krievijas ķīmijas zinātne naftas pārstrādes jomā tradicionāli ir apsteigusi visus pārējos jaunu tehnoloģisko procesu attīstībā.

Eļļa ir eļļains uzliesmojošs šķidrums, visbiežāk melnā krāsā. Kā zināms, eļļa ir ļoti daudzu atsevišķu vielu sarežģīts maisījums. Galvenā daļa ir metānu sērijas piesātinātie ogļūdeņraži (alkāni, C n H 2 n +2), cikliskie ogļūdeņraži - piesātinātie (naftēni, C n H 2 n) un nepiesātinātie, ieskaitot aromātiskos ogļūdeņražus. Turklāt eļļu sastāvā ir ūdens, heterosavienojumi - skābekli, slāpekli, sēru saturošas organiskas vielas. Attiecība starp eļļas komponentiem atšķiras plašā diapazonā un ir atkarīga no naftas lauka.

Ogles

Fosilās ogles ir sarežģīts dažādu oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa un sēra savienojumu maisījums. Tas satur arī minerālvielas, kas sastāv no silīcija, kalcija, alumīnija, magnija, dzelzs un citu metālu savienojumiem. Ogļu lietderīgā daļa ir to degošā masa, minerālā daļa ir balasts, kas interesē tikai kā potenciāls būvmateriāls.

Fosilā kurināmā elementu sastāvs un siltumspēja parādīta 7. tabulā.

7. tabula

Fosilā kurināmā elementu sastāvs un siltumspēja

Degmasa ir šķiedrvielu saturošu augu izejvielu pakāpeniskas sadalīšanās produkts. Šādi augu pārtapšanas procesi fosilos oglekli saturošos materiālos norisinājās ilgu laiku (no desmitiem līdz simtiem tūkstošu gadu) un šobrīd notiek purvu, ezeru dzelmē un zemes zarnās. Augu atlieku sadalīšanās notiek bez piekļuves gaisam (tas ir, anaerobos apstākļos), bieži vien piedaloties mitrumam, paaugstinātam spiedienam un temperatūrai, un notiek šādi posmi:

Kūdras veidošanās;

Brūnogļu veidošanās;

Mīksto ogļu veidošanās;

Akmeņogļu veidošanās - antracīts.

Jo vecākas ir ogles, jo dziļāks ir pārogļošanās process un lielāks oglekļa saturs konkrētajā produktā. Ogleklis bitumena oglēs atrodas nevis brīvā veidā, bet kopā ar citiem elementiem un, acīmredzot, veido augstas polimēru molekulas. Tādu veidojumu kā kūdra vai jaunas brūnogles pāreja uz bitumena oglēm notiek īpašos apstākļos, bez kuriem jauni veidojumi var palikt zemē desmitiem tūkstošu gadu un neradīt īstas ogles. Tiek uzskatīts, ka izšķirošais faktors augu atlieku pārvēršanas procesā akmeņoglēs ir mikrobioloģiskie procesi, kas notiek, piedaloties īpaša veida sēnēm un baktērijām, kas izdala īpašus enzīmus, kas veicina tā saukto augu atlieku humifikāciju. Temperatūra un spiediens spēlē šo fermentatīvo procesu paātrinātāju lomu. Ogļu izcelsmes bioķīmiskā teorija saņēma eksperimentālu apstiprinājumu krievu ķīmiķa V.E. Rakovskis un citi pētnieki, kuri pierādīja, ka kūdras pārogļošanās process, kas dabiskos apstākļos ilgst vairākus gadu tūkstošus, var tikt veikts dažos mēnešos, ja, piemēram, tiek nodrošināta īpašu sēņu strauja augšana un vairošanās. kūdras pašsasilšana.

Šeit jūs varat atrast informāciju par balonu darbības pazīmēm, testēšanu un uzpildīšanu ar šīm gāzēm, kā arī ar šīm gāzēm saistīto tehnisko ražošanas procesu aprakstu, tostarp lietošanas piesardzības pasākumus.

MAF gāze: īpašības un pielietojums metālu metināšanas jomā

Lasīšanas laiks: 7 minūtes

Metilacetilēna-alēna frakcija (eng. Methylacetylene-propadiene gas, MPS) ir sašķidrinātas gāzes nosaukums, kas ir divu komponentu - propīna un alēna savienojums (vienu ceturto daļu aizņem stabilizēšanai nepieciešamais ogļūdeņradis, parasti propāns vai izobutāns) . MAF gāzi pašlaik izmanto kā efektīvu alternatīvu acetilēnam metāla liesmas apstrādē. Tostarp tiek izmantots dažādu metālizstrādājumu gāzes griešanai un metināšanai. […]

Gāzu dziļa tīrīšana - kāpēc īpaši tīras gāzes ir dārgākas

Lasīšanas laiks: 7 minūtes

Tehniskā gāze ir produkts, kas var būt nepieciešams, lai atrisinātu dažādas problēmas dažādās cilvēka darbības jomās, tostarp zinātnē, ražošanā, medicīnā un celtniecībā. Iegādājoties to, pircējs bieži sastopas ar atsevišķu šādu produktu kategoriju - augstas tīrības pakāpes gāzēm. To galvenā iezīme ir lielākais tīras vielas procentuālais daudzums, savukārt […]

Titāna un tā sakausējumu metināšana: galvenās metodes un tehnoloģiskās īpatnības

Lasīšanas laiks: 6 minūtes

Titāna sakausējumiem ir unikālas fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas apvieno augstu izturību, izturību pret korozijas procesiem, fizioloģisko inerci un vieglu svaru. Tajā pašā laikā titāna metināšana ir vissvarīgākais tehnoloģiskais process, ko izmanto dažādās cilvēka dzīves jomās. Ik gadu tiek pilnveidota šī jautājuma tehnoloģiskā puse, pateicoties kurai ir iespējams uzlabot nesaraujamo savienojumu kvalitāti starp […]

Dzeramā ūdens attīrīšana ar rūpnieciskajām gāzēm: tehnoloģijas īpatnības

Lasīšanas laiks: 4 minūtes

Tīrs un dzerams H2O ir mūsu planētas dzīvības pamats, jo gandrīz visi dzīvie organismi bez tā nevar iztikt. Tieši šī iemesla dēļ dzeramā ūdens attīrīšana ir bijis viens no galvenajiem cilvēces uzdevumiem jau tūkstošiem gadu. Laika gaitā parādās arvien ideālāki veidi, kā atbrīvot šķidrumu no dažādiem piesārņotājiem, […]

Gāzes vīna darīšanā: īpašības un izmantošanas mērķi

Lasīšanas laiks: 5 minūtes

Vīns ir neticami populārs alkoholiskais dzēriens, kam ir sena vēsture. Mūsdienās visādā ziņā tiek pilnveidota un pilnveidota tās radīšanas tehnoloģija, savukārt īpašu uzmanību pelna veids, kādā dažādas gāzes tiek izmantotas vīna darīšanā. Pateicoties to izmantošanai, ir iespējams ne tikai nodrošināt dzēriena drošību, bet arī saglabāt tā optimālo garšu. Protams, pieminot šo […]

Termīta metināšana: procesa iezīmes un priekšrocības

Lasīšanas laiks: 6 minūtes

Mūsdienās ir izstrādātas daudzas tehnoloģiskas metodes, kas ļauj savienot metāla detaļas savā starpā. Ne pēdējo vietu ieņem termīta metināšana - tehnoloģija, kurai ir daudz priekšrocību, kas apvieno izcilu efektivitāti un zemas izmaksas. Pateicoties tam, šī tehnika ir kļuvusi diezgan izplatīta smagās rūpniecības un būvniecības jomā. Ir vērts atzīmēt, ka […]

Kā mainījušās hēlija cenas

Lasīšanas laiks: 6 minūtes

Gāzu izmaksas var mainīties dažādu faktoru ietekmē. Starp citu, hēlija cenas 2018. gadā jau ir pieaugušas par vairāk nekā 100%, kas ir radījis bažas piegādātāju uzņēmumu un patērētāju vidū. Šis jautājums ir īpaši aktuāls, ņemot vērā baumas, ka pasaules kopējās dabasgāzes rezerves strauji izsīkst, un saskaņā ar dažām aplēsēm […]

Medicīniskās gāzes un maisījumi: pielietojuma iezīmes

Lasīšanas laiks: 6 minūtes

Stāsts par gāzes tirgu jāsāk ar preci, kas ir vistuvāk patērētājam - propāna-butāna maisījums- degviela vasaras iedzīvotājiem un ekonomiskiem autobraucējiem. Interesanti, ka šī iedzīvotāju plaši izmantotā gāze nav tieši saistīta ar citu gāzi – metānu, kas pa maģistrālajiem cauruļvadiem iet no Krievijas uz Eiropu un deg pilsētas dzīvokļu gāzes plīšu degļos. Atšķirībā no metāna, propāna-butāna maisījumu iegūst naftas rafinēšanas procesā, un tas ir blakusprodukts citu veidu degvielas, piemēram, benzīna vai dīzeļdegvielas, ražošanas procesā.

Sašķidrināto ogļūdeņražu gāzu, piemēram, propāna-butāna, galvenā iezīme ir tāda, ka tās tiek uzglabātas un transportētas šķidrā stāvoklī, bet tiek izmantotas gāzveida stāvoklī, neizmantojot speciālas kriogēnas iekārtas. Normālos apstākļos ogļūdeņraža gāzes atrodas gāzveida stāvoklī, un, nedaudz palielinoties spiedienam, nemainot temperatūru, tās pārvēršas šķidrumā.

Tāpēc propāns-butāns ir ērtākā un lētākā degviela sadzīves vajadzībām. Pats par sevi propāna-butāna maisījumam nav izteiktas smakas, tāpēc drošības apsvērumu dēļ tam tiek pievienoti speciāli odoranti - odoranti. Tieši odorantu smaku parasti sauc par "gāzes smaku", lai gan tai nav nekāda sakara ar gāzi. Smaržīgās vielas noturības dēļ pat tukša pudele turpina smaržot daudzus gadus, kas dažkārt maldina cilvēkus.

Propāna-butāna mazumtirdzniecība tiek pārdota speciālos sadzīves balonu uzpildes un maiņas punktos, daži no šiem punktiem atrodas automašīnu degvielas uzpildes stacijās. Lai gan sadzīves gāzes balonus iespējams uzpildīt arī daudzās parastās auto degvielas uzpildes stacijās, kas nav aprīkotas ar speciāliem pudeļu punktiem, eksperti tur gāzi neiesaka pirkt. Pirmkārt, šādas uzpildīšanas laikā baloni parasti netiek pārbaudīti, vai nav gāzes noplūdes, un tankkuģi nepievērš uzmanību balona pārbaudes termiņiem - tas viss padara to darbību nedrošu. Otrkārt, auto degvielas uzpildes stacija neļauj pareizi uzpildīt sadzīves balonu: saskaņā ar noteikumiem šķidrā propāna-butāna tilpums balonā nedrīkst pārsniegt 85% no kopējā tilpuma, pārējai vietai balona iekšpusē jābūt. aizņem tā sauktais "tvaika vāciņš" - propāns-butāns gāzveida stāvoklī. Ja šis noteikums tiek neievērots un gāzes balons tiek uzpildīts, tad, kad tas tiek uzkarsēts (piemēram, saulē), sašķidrinātajai gāzei nebūs kur izplesties un balons var eksplodēt. Lai novērstu pārplūdi, automašīnu gāzes baloni ir aprīkoti ar speciālu slēgvārstu, kas ļauj laikus apturēt degvielas uzpildes procesu, savukārt sadzīves baloni jāuzpilda uz svariem.

Papildus parastajiem baloniem,
gāzi var uzglabāt
īpašas tvertnes
dažādu formu

Pēc propāna-butāna tirdzniecībā specializētā uzņēmuma Promtehgaz izpilddirektora Maksima Daņiļina teiktā, galvenie viņu gāzes patērētāji balonos ir celtnieki un vasarnieki, lai gan ir arī pastāvīgie klienti ar kādu eksotiskāku nodarbošanos, piemēram, karstā. - gaisa balonisti. Papildus tradicionālajām gāzes plītīm propāns-butāns tiek izmantots dažādos ēku degļos un siltuma pistolēs. Viena no perspektīvām jomām ir propāna-butāna sistēmas, kas ļauj apsildīt lauku mājas, kurām nav pieslēguma galvenajai gāzei.

Tā kā propāns-butāns ir uzliesmojoša un sprādzienbīstama viela, uz tā glabāšanu un transportēšanu attiecas vairāki stingri ierobežojumi. Tas liek uzņēmumiem izvēlēties no patērētājiem diezgan attālas vietas, iegādāties speciālos transportlīdzekļus ar atļauju pārvadāt bīstamās kravas, reģistrējot to ceļu policijā un saskaņojot pārvietošanās laiku un maršrutus ar Ārkārtas situāciju ministriju.

Pēc Maksima Daņiļina teiktā, Krievijas noteikumi darbam ar degošām gāzēm balonos ir daudz stingrāki nekā Eiropas vai Amerikas noteikumi. Tas, pēc viņa teiktā, ļoti kavē biznesa attīstību: nav iespējams, kā tas tiek praktizēts citās valstīs, pie lieliem tirdzniecības centriem, kur pārdod ar gāzi darbināmas iekārtas - āra sildītājus vai gāzes grilus, pārdot un apmainīt gāzes balonus. Turklāt transportēšanas noteikumu stingrības dēļ individuālam patērētājam ir neizdevīgi piegādāt nelielu skaitu balonu: gāzes izmaksas standarta 27 litru balonā ir aptuveni 200 rubļu, un tās piegāde ar speciāliem transportlīdzekļiem ir 1500 rubļu. Tāpēc uzņēmums maina balonus vasarnīcās pie Maskavas un uzpilda pazemes tvertnes kotedžu apdzīvotās vietās, vācot kolektīvus pieteikumus.

Neredzamās frontes karavīri

Atšķirībā no propāna-butāna citas tehniskās gāzes, lai gan tās ir sastopamas ikdienā, lielākoties tiek izmantotas tikai rūpnieciski. Saskaņā ar specializētu publikāciju "Tehniskās gāzes", šobrīd lielākie gāzu un gāzu maisījumu patērētāji ir metalurģija (17%) un ķīmiskā rūpniecība (14%). Turklāt gāzes tiek izmantotas mašīnbūvē (11%), pārtikas rūpniecībā (10%), zinātnē un izglītībā (6%), kā arī medicīnā un farmācijā (3%) un citās jomās.

Liela gāzes daudzuma apstrādei
uzņēmumiem ir jābūt
īpaša transporta infrastruktūra

Rūpnieciskajās tehnoloģijās tiek izmantotas dažādu gāzu ķīmisko un fizikālo īpašību īpatnības: tās silda un atdzesē, ar to palīdzību rada vēlamas un aptur nevēlamas ķīmiskās reakcijas, piešķir dzērieniem īpašu garšu, dzēš ugunsgrēkus un ārstē slimības. Šo un daudzu citu problēmu risināšanai dažādās nozarēs izmanto skābekli, slāpekli, argonu un hēliju, ūdeņradi un acetilēnu, oglekļa dioksīdu un amonjaku, kā arī nedaudz neona, kriptona un ksenona. Turklāt īpaši dažādiem tehnoloģiskiem procesiem tiek ražoti vairāki gāzu maisījumi un savienojumi.

Pēc dažādu tehnisko un speciālo gāzu pārstrādātāja un piegādātāja NII KM attīstības direktora Igora Vasiļjeva teiktā, šobrīd galvenais tirgū esošais produkts ir skābeklis- tā daļa ir vairāk nekā 50%. Tas skaidrojams ar lielajām vajadzībām lielākajiem skābekļa patērētājiem - metalurģijas rūpnīcām un mašīnbūves uzņēmumiem, kur gāze tiek izmantota kausēšanas un metālapstrādes procesā. Skābekli plaši izmanto medicīnā, pārtikas rūpniecībā un pat raķešu tehnoloģijās kā degvielas oksidētāju.

Otrajā vietā patēriņa ziņā ir. Šķidrā veidā tas kalpo kā aukstumaģents medicīnā, zinātnē, pārtikas rūpniecībā un dažādās ķīmiskās ražošanas jomās. Gāzveida veidā slāpekli izmanto, lai radītu inertu vidi ķīmisko produktu uzglabāšanas laikā, cauruļvadu spiediena pārbaudei (hermētiskuma pārbaudei), kā neitrālu vidi stikla kausēšanas krāsnīm. Pārtikas rūpniecībā slāpeklis tiek iekļauts gāzu maisījumos, lai radītu modificētu vidi iepakojumā, kas palielina produktu glabāšanas laiku.

Cita neitrāla atmosfēras gāze tiek izmantota kā inerta vide īpašu šķiru tērauda un sakausējumu, piemēram, nerūsējošā tērauda, ​​kausēšanai un metināšanai. Kopā ar hēliju argonu izmanto kā gāzi, kas neiestājas ķīmiskās reakcijās augstā temperatūrā un spiedienā, aizstājot to ar gaisa vidi. Hēlijs Tas ir pieprasīts arī reklāmas industrijā un svētku dekorēšanai - tiek pildīts ar gāzes baloniem un lidojošiem baloniem. Hēlija molekula ir maza, tāpēc gāze ir ļoti šķidra, kas noder, meklējot noplūdes slēgtās iekārtās. Ūdenslīdēji elpo skābekļa-hēlija maisījumus – tas palīdz nirt lielā dziļumā. Hēlijs ir neaizstājams arī lāzertehnoloģijās un kosmosa industrijā.

Gaisa sadalīšana

Viena no problēmām
gāzes tirgus - konteineri.
Visbiežāk lietots
tagad cilindri
garīgi un fiziski
novecojis

Galvenā rūpnieciskā metode tehnisko gāzu iegūšanai ir gaisa atdalīšana- dzesēšanas process pie augsta atmosfēras gaisa spiediena, lai to sadalītu komponentos. Īsumā process izskatās šādi: gaisa atdalīšanas iekārta, patērējot enerģiju, ražo šķidro skābekli, slāpekli un argonu tādās proporcijās, kādās tie atrodas atmosfērā. Kas patiesībā kalpo kā izejviela. Šādā veidā apstrādājot gaisu, jūs varat iegūt aptuveni 78% slāpekļa, 20% skābekļa un 1% argona. Citu gāzu saturs atmosfērā ir ārkārtīgi mazs, tāpēc tās iegūst galvenokārt citos veidos: hēliju - naftas un gāzes pārstrādes procesā, oglekļa dioksīdu - kā blakusproduktu amonjaka ķīmiskajā sintēzē un ūdeņradi - elektrolītiski sadaloties ūdenim. Bieži vien gāzes ir jebkuras ražošanas blakusprodukts: propāns - naftas rafinēšana, oglekļa dioksīds - dažādi fermentācijas procesi un neona-hēlija maisījums - metalurģija.

Jebkuras gāzes izmaksas galvenokārt nosaka tās ražošanas un pārstrādes izmaksas. Tāpēc retās gāzes ir dārgākas nekā tās, kas lielos daudzumos atrodamas atmosfērā, un tehniskās kategorijas ar nelielu daudzumu piemaisījumu ir daudz lētākas nekā īpaši tīras, kas nesatur piemaisījumus.

Rūpniecisko gāzu kvalitāte- tā, pirmkārt, ir atbilstība standartiem - GOST un TU. Katrai konkrētas gāzes markai jābūt stingri noteiktam piemaisījumu procentam, tas ir, gāzei jābūt noteiktas tīrības pakāpes. Turklāt kvalitāti spēcīgi ietekmē iepakojums, kurā gāze tiek transportēta un pārdota: baloni un kriogēnie konteineri.

Gāze var atbilst standartiem, bet, ja to iesūknē netīrā (tas ir, kas satur svešas vielas) balonā, tā vairs nebūs vajadzīgās tīrības gāze. Nevēlamu piemaisījumu klātbūtne var izjaukt tehnoloģiju, kurā šāda gāze tiks izmantota, tāpēc nopietni piegādātāji balonu pārbaudei pievērš īpašu uzmanību un uzliek uz tiem savus zīmogus, lai garantētu kvalitāti.

Ir svarīgi, lai baloni un citi konteineri zem spiediena būtu pakļauti Gostekhnadzor kontrolei. Tiem arī jāatbilst drošības prasībām – regulāri jāpārbauda un jātestē, par ko arī būtu jāliecina ar īpašiem marķējumiem.

Krievijā ražo galvenokārt padomju laikā izveidotie uzņēmumi. Gāzu rūpnieciskā ražošana PSRS sākās ar metalurģijas rūpniecības, galvenā tehnisko gāzu patērētāja, veidošanos. Liela nozīme bija kriogēno tehnoloģiju attīstībai, kas ļauj atdalīt atmosfēras gaisu, uzglabāt un transportēt sašķidrinātās gāzes. Liels izrāviens notika 1944. gada oktobrī, kad Balašihas skābekļa rūpnīcā (BKZ) ar dziļu dzesēšanu un gaisa atdalīšanu zema spiediena ciklā pirmo reizi tika ražots šķidrais skābeklis. Pirmo padomju gaisa separācijas bloku TK-2000 projektēja profesors Pjotrs Kapica, kurš tajā laikā vadīja PSRS Zinātņu akadēmijas Fizisko problēmu institūtu. Gāzes ražošanas vēsture kopumā ir cieši saistīta ar zinātni, un ne tikai zinātne virzīja ražošanu, bet arī otrādi: iespēja iegūt gāzes rūpnieciskos apjomos bija liela nozīme padomju fiziķu eksperimentiem par kodolenerģijas tēmām.

Papildus lielajām specializētajām gāzes ražošanas iekārtām, piemēram, OJSC Linde Gas Rus (bijušais BKZ), OJSC Logika un citām, daudzās nozarēs, kas patērē gāzes, tagad ir gaisa atdalīšanas iekārtas. Uzņēmumi, kas ražo gaisa atdalīšanas produktus, parasti pārdod tirgū nepieprasītus liekos šķidros produktus. Lieta tāda, ka gaisa atdalīšanas iekārtas apturēšana ir tehnoloģiski sarežģīta un dārga procedūra, kas turklāt jebkādu tehnoloģisku problēmu gadījumā var novest pie pamatražošanas apturēšanas.

Gāzes vadi

Gāzes ražotāju ģeogrāfija ir plaša: lielas ražotnes ir Maskavas reģionā (OJSC Linde Gas Rus Balašihā, OJSC Logika Zelenogradā, OJSC Maskavas koksa un gāzes rūpnīca), ziemeļrietumos (ZAO Lentekhgaz rūpnīca), Urālos (AS "Uraltehgaz"), Novosibirskā (AS "Sibtekhgaz") un pat Tālajos Austrumos (OJSC "Daltekhgaz"). Šāds gāzes ražotāju izvietojums ļauj apmierināt gandrīz visu lielo industriālo reģionu vajadzības bez dārgiem transportiem.

Tiesa, ir izņēmumi: piemēram, uzņēmums "Noriļskas niķelis" iepērk dažādus gāzes produktus, tostarp gāzveida argonu, Maskavā no NII KM. Un tādu gāzi kā hēlijs rūpnieciskā mērogā ražo tikai viens uzņēmums Krievijā - Orenburgas gāzes pārstrādes rūpnīca. Taču, kā liecina tirgus dalībnieki, izmaksas par gāzu transportēšanu no tālienes patērētājus šobrīd īpaši nesatrauc - gāzes īpatsvars kopējā ražošanas izmaksu apjomā reti pārsniedz dažus procentus. Daudz svarīgāks piegādes drošību un gāzes kvalitāti.

Krievijas tehnisko gāzu tirgus dalībniekus nosacīti var iedalīt trīs grupās. Pirmā grupa, mazākais, pārstāv lielākos sašķidrinātās naftas gāzes ražotājus, kas izmanto savas gaisa atdalīšanas iekārtas. Tie ir tādi uzņēmumi kā OJSC Linde Gas Rus, OJSC Logika, CJSC Lentekhgaz uc Tie nodarbojas tikai ar liela apjoma sašķidrināto gāzu ražošanu un piegādi lieliem un vidējiem gala patērētājiem, kā arī reģionālajiem izplatītājiem. Piegādes apjomi šeit tiek mērīti tonnās vai tūkstošos kubikmetru, transportēšana notiek liela tilpuma kriogēnās tvertnēs (cisternās), ar speciāliem transportlīdzekļiem vai pa cauruļvadiem.

Nelielas gāzes partijas tiek transportētas un
glabājas balonos, sašķidrinātā gāze - in
īpašas kriogēnas tvertnes

Otrā kategorija— faktiskie gāzes pārstrādātāji un tālākpārdevēji mazākiem patērētājiem. Šādu uzņēmumu pamatdarbība ir gāzes pārnešana no šķidruma uz gāzveida stāvokli, tās apstrāde (attīrīšana, maisījumu ražošana) un uzkrāšana balonos. Maskavas reģionā ir aptuveni ducis šādu uzņēmumu, no kuriem nopietnākie piedāvā plašu gāzu klāstu, tiem ir sava transporta un uzglabāšanas infrastruktūra, kas ļauj strādāt ne tikai ar sašķidrinātiem, bet arī ar gāzveida produktiem balonos. vidējiem un maziem apjomiem. Šādi uzņēmumi var nodrošināt gan diezgan lielus, gan mazākus patērētājus ar pudelēs pildītu gāzi. Šīs grupas uzņēmumi parasti specializējas uz noteiktu gāzes produktu, neatkarīgi no tā, vai tā ir degoša gāze (propāns) - Promtekhgaz, inerta gāze (hēlijs, slāpeklis, retās gāzes) - NII KM, šķidrais oglekļa dioksīds - OOO "Uralkid" , speciālās gāzes un gāzu maisījumi - PGS-Service LLC.

Tāpat ir ar tehnisko gāzu ražošanu un piegādi cieši saistīti uzņēmumi, kas nodarbojas ar specializēto gāzes iekārtu piegādi.

Trešā grupa pārstāv tikai pudelēs pildītās gāzes pārdevējus. Šie uzņēmumi, pērkot gāzes produktus no pirmās un otrās grupas uzņēmumiem, tos tālāk pārdod vidējiem un maziem patērētājiem nelielos apjomos līdz vienam balonam.

Precīzi aplēst tehniskās gāzes tirgus kopējo apjomu nav iespējams, bet, pēc Igora Vasiļjeva teiktā, tie ir aptuveni 500 miljoni eiro gadā, neskaitot apjomus, ko savās ražotnēs un savām vajadzībām saražo metalurģijas, ķīmijas un citas nozares. Ja ņem vērā šos patērētājus, tad norādīto summu var brīvi palielināt trīs reizes. Gāzes ražošanas, pārstrādes un tālākpārdošanas rentabilitāte var būtiski atšķirties atkarībā no reģiona, gāzu veida un markas, bet vidēji tā ir vismaz 20-40%.

Gāzes izmaksas no dažādiem piegādātājiem ir aptuveni vienādas - vidēji atšķirība ir ne vairāk kā 10-15%, lai gan pazīstamam ārvalstu uzņēmumam cenas var būt par 25% augstākas nekā konkurentiem.

Izplešanās un saraušanās

Strādājot ar gāzēm, ir jāievēro noteikumi
drošība: nodarbojas ar
augsts spiediens, sprādzienbīstams
vidē un īpaši zemā temperatūrā

Pasaules tehnisko gāzu tirgū darbojas aptuveni desmiti lielu uzņēmumu. Trīs dominē: French Air Liquide, German Linde Gas un American Air Products. Viņu ražotnes un tirdzniecības biroji ir atvērti visā pasaulē, tostarp Krievijā. Šie uzņēmumi ražo un pārdod ne tikai gāzes un dažādus maisījumus, bet arī tehnoloģijas un iekārtas to ražošanai, uzglabāšanai un transportēšanai.

Mūsdienu shēma gāzes pārdošanai lieliem patērētājiem tiek saukta par piegādi uz vietas un ietver gāzu ražošanu tieši klienta vietā. Krievijā tas vēl ir jauns virziens, taču līdzīga prakse jau pastāv. Piemēram, Pilkington Glass LLC stikla ražotnes vietā Ramenskoje jau darbojas Air Products piegādātās iekārtas slāpekļa un ūdeņraža ražošanai. Šī gada beigās Air Liquide plāno nodot ekspluatācijā jaunu gaisa atdalīšanas iekārtu Severstaļa dzelzs un tērauda rūpnīcā uz vietas.

Līdzīgus pakalpojumus piedāvā Krievijas uzņēmumi, jo īpaši Cryogenmash. Saskaņā ar piegādes shēmu uz vietas uzņēmumi var uzstādīt ne tikai lielas, bet arī vidēja izmēra gaisa atdalīšanas iekārtas. Papildus jaunu ražotņu izveidei ārvalstu uzņēmumi iegādājas esošos Krievijas uzņēmumus. Tātad Linde Gas Rus pēc pievienošanās Zviedrijas koncernam AGA kļuva par BKZ un Kaļiņingradas autogēnās rūpnīcas īpašnieku, turklāt Samaras skābekļa rūpnīcu iegādājās Vācijas uzņēmums. Līdz ar to Linde Gas Rus ir līdz šim lielākais tehnisko gāzu un gāzu maisījumu ražotājs un piegādātājs Krievijā.

Pēc analītiķu domām, pēcpadomju rūpnieciskās gāzes ražotāju tirgū notiek konsolidācija. Un šajā procesā ir iesaistīti ne tikai ārzemnieki: to apstiprina Cryogenmash 2006. gadā CJSC Kijevas skābekļa rūpnīca un OJSC Daltekhgaz, kas ir lielākais tehnisko gāzu ražotājs Krievijas austrumos, kā arī vairāku citu gāzes aktīvu iegāde. .

Gāzes ražotāji to atzīmē iekšzemes gāzes tirgus nepārtraukti aug(vidēji 15-20% gadā). Un tas ir saistīts gan ar patērētāju skaita un viņu vajadzību pieaugumu, gan ar jaunu gāzu pielietojuma jomu rašanos. Piemēram, pirms desmit gadiem lielākā daļa pašmāju pārtikas ražotāju pat nedzirdēja par gāzu maisījumu izmantošanu pārtikas iepakošanai. Un šodien šī tehnoloģija ir kļuvusi par normu - visi lielie gaļas pārstrādes uzņēmumi iepako produktus, izmantojot modificētu gāzes vidi, un šādi produkti tiek pārdoti jebkurā lielveikalā.

Gan tehnisko gāzu ražotāji, gan pārdevēji šodien atzīmē pieprasījumu pēc jauniem gāzes produktiem - dažāda sastāva un izmantošanas maisījumiem, ko izmanto pārtikas fasēšanā, metināšanā, medicīnā un citās jomās. Vairāki ārvalstu un vietējā tirgus dalībnieki izstrādā un ievieš jaunus gāzes produktu standartus un specifikācijas.

Bet ir arī problēmas, viena no galvenajām ir tvertnes gāzēm. Lielākā daļa pašlaik izmantoto augstspiediena gāzes balonu ir morāli un fiziski novecojuši. Pārdevēji stāsta, ka apritē joprojām ir sadzīves baloni, kas ražoti pagājušā gadsimta 40. gados.

Mūsdienās tehnisko gāzu balonus ražo tikai Pervouralsky Novotrubny Plant OJSC. Tās jaudas nav pietiekamas, un cilindru ražošanas un krāsošanas tehnoloģija joprojām ir tālu no ideāla. Pietiek tikai apskatīt vairākus sadzīves balonus, kas pie gāzes piegādātājiem nonāk pildīšanai: visi dažāda augstuma (saka, ka tiem arī ir tilpumi), nolobīti, netīri, sarūsējuši. Gāzes ražotāji ir spiesti uzturēt īpašus laukumus šādu balonu remontam. Atšķirībā no importētajiem, mūsu cilindri nez kāpēc joprojām tiek ražoti ar apaļu dibenu, pie kura bieži vien ir šķībi piemetināta metāla “kurpe” - statīvs. Ja blakus vietējam tiek novietots ārzemju bezšuvju cilindrs ar plakanu dibenu, ikviens var pārliecināties par pēdējā priekšrocībām. Turklāt standarta importētam balonam ar tādu pašu svaru un salīdzināmām izmaksām ir nevis 40, bet 50 litru tilpums un darba spiediens nav 150, bet 200 atmosfēras.

Singāze no cietā kurināmā. Pirmais no galvenajiem izejvielu avotiem sintēzes gāzes ražošanai bija cietais kurināmais, ko apstrādāja ūdens gāzes ģeneratoros saskaņā ar šādām reakcijām:

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

Šī iegūšanas metode sastāv no alternatīvas gaisa padeves un tvaika strūklas caur liela izmēra cietā kurināmā slāni (antracīts, kokss, puskokss). Tvaika spridzināšanas stadijā tiek iegūta sintēzes gāze, kuras laikā tiek sasniegta nepieciešamā degvielas slāņa temperatūra.

gaisa sprādziens. Ģeneratora darbības cikls ir 3-5 minūtes. Iegūtā ūdens gāze satur 50-53% H2 un ~36% CO. Turpmākai izmantošanai ražošanā ūdens gāze ir jāattīra no sēra savienojumiem un jāveic oglekļa monoksīda pārvēršana atbilstoši reakcijai

CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2; ∆Н˂0; (III)

un pēc tam pilnībā noņemt oglekļa dioksīdu, ja to izmanto amonjaka sintēzei vai daļēji metanola sintēzei.

Procesa trūkumi ir tā periodiskums, zemā gāzes ģeneratora vienības produktivitāte, kā arī augstās prasības izejvielām pēc pelnu kušanas daudzuma un temperatūras, tā daļiņu izmēra sadalījuma un citām īpašībām.

Rūpnieciskā mērogā ir pārbaudīti šķidrās slāņa gazifikācijas procesi smalkgraudainajām degvielām. Vēl viens uzlabojums ir gazifikācija verdošā slānī ar tvaika-skābekļa strūklu zem spiediena. Eksperimentos ar Kanskas-Ačinskas baseina ogļu gazifikāciju pie 2,0 MPa spiediena tika iegūta šāda sastāva gāze (%): CO 2 - 29,7; Apmēram 2 - 0,2; CO- 20,2; H2 - 42,3; CH 4 - 7,0; N 2 -0,6.

Vēl viens virziens ir degvielas gazifikācija putekļu veidā. Šis process ļauj izmantot gandrīz jebkura veida degvielu. Er O iezīmes ir liela turbulence reakcijas zonā | pateicoties degvielas maisījuma pretplūsmām un labam tvaiku-skābekļa maisījuma sajaukšanai ar degvielas putekļiem.

Singāze no šķidriem ogļūdeņražiem. Sintēzes gāzes ražošana no šķidrajiem ogļūdeņražiem ir izplatīta valstīs, kurās ir nabadzīgas dabasgāzes rezerves. Piemēram, 1974. gadā Japānā 67%, bet VFR 59% no visa amonjaka tika iegūti uz šķidrās degvielas pārstrādes bāzes. Acīmredzot, ražojot metanolu līdzīgos apstākļos, šķidrā degviela ir tikpat svarīga.

Pēc pārstrādes sintēzes gāzē tehnoloģiskajām shēmām šķidro kurināmo var iedalīt divās grupās. Pirmajā grupā ietilpst degvielas, kas apstrādātas ar augstas temperatūras skābekļa riformingu. Tas ietver smago šķidro kurināmo – mazutu, krekinga atlikumus utt. Otrā grupa ir vieglie tiešās ūdeņraža destilāti (ligroīns), kuru galīgā viršanas temperatūra nav augstāka par 200–220 °C; tas ietver benzīnu, ligroīnu, vieglo destilātu maisījumus. Otrā šķidrā kurināmā grupa tiek pārstrādāta sintēzes gāzē ar katalītiskā tvaika riforminga palīdzību cauruļu krāsnīs.

Šķidrā kurināmā augstas temperatūras skābekļa riformings ārvalstīs veikta procesos, kuros šķidrā degviela zem spiediena iziet caur sildītāju, no kurienes 400–600°C temperatūrā nonāk gāzes ģeneratorā. Tur tiek piegādāts arī sakarsēts skābeklis un pārkarsēti ūdens tvaiki. Gāzes ģeneratorā 1350–1450°C temperatūrā veidojas sintēzes gāze, bet izdalās arī nedaudz sodrēju. Gāzi attīra no kvēpiem un pēc tam nosūta attīrīšanai no sēra savienojumiem. Pēc tam gāze, kas satur 3-5% CO 2, 45-48% CO, 40-45% H 2, kā arī noteiktu daudzumu metāna, slāpekļa un argona, tiek pakļauta CO pārvēršanai un attīrīšanai no CO 2 . Process notiek zem spiediena, kas var sasniegt 15 MPa. Vienību jauda ir 30 tūkstoši m 3 / h (H 2 + CO) un vairāk. Procesa trūkumi ir lielais skābekļa patēriņš, kvēpu izdalīšanās, kā arī tehnoloģiskās shēmas sarežģītība.

Viegli iztvaikojošu šķidro kurināmo pārstrāde sintēzes gāzē ar katalītisko tvaika riformingu cauruļu krāsnīs paredz iztvaikošanu kā pirmās tehnoloģiskās operācijas.

šķidrā degviela un tās rūpīga attīrīšana no piemaisījumiem. Sēra savienojumu saturs turpmākai apstrādei nedrīkst pārsniegt 1 mg/kg ogļūdeņražu izejvielas. Pēc tam ogļūdeņražu tvaikus sajauc ar pārkarsētu ūdens tvaiku un ievada cauruļu krāsns reakcijas caurulēs, kas piepildītas ar niķeļa katalizatoru. Process tika izstrādāts 60. gadu sākumā, un tagad to plaši izmanto ārzemēs. Tās priekšrocības ir iespēja iegūt sintēzes gāzi zem spiediena, sintēzes gāzes sastāva regulēšanas vienkāršība un zems enerģijas patēriņš. Trūkumi ietver augstās prasības izejvielu ogļūdeņražu sastāvam attiecībā uz nepiesātināto un ciklisko ogļūdeņražu, sēra un citu piemaisījumu saturu, lielu ogļūdeņražu īpatnējo patēriņu.

Sintēzes gāze no dabasgāzes. Sintēzes gāze no ogļūdeņraža gāzēm (dabiskām, saistītām, citu degvielu pārstrādes gāzēm) pašlaik ir galvenais amonjaka un metanola ražošanas avots. Pēc izmantotā oksidētāja un tehnoloģiskā projekta var izdalīt šādus ūdeņradi saturošu gāzu ražošanas procesa variantus: augstas temperatūras skābekļa riformings, katalītiskā tvaika-skābekļa riformings šahtas reaktoros, katalītiskā tvaika-oglekļa dioksīda riformings cauruļu krāsnīs.

Metāna (ogļūdeņražu gāzu galvenās sastāvdaļas) oksidēšana sintēzes gāzes ražošanas laikā notiek saskaņā ar šādām galvenajām vispārējām reakcijām:

CH 4 + 0,5O 2 \u003d CO + 2H 2; ΔH = -35,6 kJ (IY)

CH4 + H2O \u003d CO + ZN2; ΔН= 206,4 kJ (Y)

CH 4 + CO 2 \u003d 2CO + 2H 2; ΔH = 248,ZkJ (YI)

Reakcija (III) notiek vienlaikus.

Metāna homologu oksidācijas reakcijas tiek veiktas līdzīgi.

Reālos procesa veikšanas apstākļos reakcijas (III), (V) un (VI) ir atgriezeniskas. Reakcijas (IV) līdzsvara konstante darba temperatūras diapazonā ir ļoti liela, t.i., varam pieņemt, ka reakcija iet pa labi līdz galam (skābeklis reaģē pilnībā). Reakcijas (IV)-VI) notiek, palielinoties apjomam. Tā kā procesus, kas seko metāna pārvēršanai (pārveidotās gāzes attīrīšana, sintēze) lietderīgi veikt paaugstinātā spiedienā, metāna pārvēršanu vēlams veikt arī zem spiediena, lai samazinātu saspiešanas izmaksas.

Pārveidotās gāzes sastāvam jāatbilst noteiktām prasībām. To raksturo stehiometriskais konversijas indekss, kas dažādām nozarēm ir atšķirīgs un ir

Produkts s

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

Metanols ............................... (H 2 + CO): (CO 2 + H 2 O) 2,0-2 .2

Augstākie spirti…………….H 2: CO 0,7-1,0.

Neskatoties uz ievērojami atšķirīgajām prasībām pārveidotajai gāzei, visas tās šķirnes var iegūt, katalītiski pārveidojot ogļūdeņražus ar tvaiku, oglekļa dioksīdu, skābekli un gaisu.

Dabasgāzes attīrīšana no sēra savienojumiem. Sēra savienojumu klātbūtne procesa gāzēs nav vēlama. Pirmkārt, tās ir spēcīgas katalītiskas indes, un, otrkārt, sēra savienojumu klātbūtne izraisa iekārtu koroziju. Dabasgāze no vairākām atradnēm satur ievērojamu daudzumu sēra savienojumu - neorganisko un organisko. No neorganiskajiem savienojumiem dabasgāze satur tikai sērūdeņradi. Organiskie sēra savienojumi, ko satur dabasgāze, ir ļoti dažādi. Tajos ietilpst oglekļa sulfīds COS, oglekļa disulfīds CS 2, tiofēns C 4 H 4 S,

sulfīdi R 2 S, disulfīdi R 2 S 2, merkaptāni RSH (metilmerkaptāns CH 3 SH, etilmerkaptāns C 2 H 5 SH, smagie merkaptāni, piemēram, CeH 5 SH).

Pamatojoties uz daudziem pētījumiem, ir konstatēts, ka jo lielāka ir savienojuma molekulmasa, jo grūtāk to noņemt no gāzes. Tiofēns ir visgrūtāk atdalāms sērorganiskais savienojums. Sulfīdi, disulfīdi un smagie merkaptāni arī tiek slikti noņemti.

Sakarā ar to, ka smago merkaptānu, sulfīdu un disulfīdu saturs dabasgāzē ir vairākas reizes lielāks par pieļaujamo sēra saturu gāzē pirms cauruļreformēšanas (1 mg/m 3), mūsdienu augstas veiktspējas amonjaka sintēzes iekārtās.

tiek izmantota divpakāpju sēra atdalīšana.

Pirmajā posmā tiek hidrogenēti sēra organiskie savienojumi Ar izmantojot alumīnija-kobalta-molibdēna vai alumīnija-niķeļa-molibdēna katalizatoru 350-400°C temperatūrā un 2-4 MPa spiedienā. Hidrogenēšanas laikā notiek šādas reakcijas:

C 2 H 5 SH + H 2 \u003d H 2 S + C 2 H 6

C 6 H 5 SH + H 2 \u003d H 2 S + C 6 H 6

C4H4S + 4H2 = H2S + C4H10

CS2 + 4H2 = 2H2S + CH4

COS + H 2 \u003d H 2 S + CO

CH 3 SC 2 H 5 + 2 H 2 \u003d H 2 S + CH 4 - C 2 H 6

Procesa apstākļos iepriekš minētās reakcijas var uzskatīt par neatgriezeniskām, t.i., tiek panākta gandrīz pilnīga hidrogenēšana.

Otrajā posmā izveidoto sērūdeņradi 390-410°C temperatūrā absorbē absorbētājs uz cinka oksīda bāzes (GIAP-10):

H 2 S + ZnO = ZnS + H 2 O

reakcija ir praktiski neatgriezeniska un var sasniegt augstu gāzes attīrīšanas pakāpi.

Ar paaugstinātu sēra savienojumu saturu dabasgāzē tiek izmantota adsorbcijas tīrīšana, izmantojot sintētiskos ceolītus (molekulāros sietus). Atsērošanai vispiemērotākais ir NaX zīmola ceolīts, kas ietver oksīdus NaO, A1 2 O 3, SiO 2. Sorbciju veic temperatūrā, kas ir tuvu istabas temperatūrai; reģenerēt ceolītus 300-400°C temperatūrā. Reģenerāciju veic vai nu ar slāpekli, vai attīrītu gāzi, pakāpeniski paaugstinot temperatūru, un lielākā sēra daļa (65%) tiek atbrīvota 120-200°C temperatūrā.

Sēra atdalīšanai izmantotā iekārta var būt radiāla, plaukta vai šahtas tipa. 1. attēlā parādīta dabasgāzes divpakāpju desulfurizācijas diagramma, izmantojot plauktu adsorberus.

7.1.att. Divpakāpju dabasgāzes attīrīšanas shēma:

1 - sildītājs; 2 - hidrogenēšanas aparāts; 3 - adsorbers ar cinka absorbētāju, АВС – slāpekļa-ūdeņraža maisījums.

Steam konvertēšana. Gāzu maisījuma līdzsvara sastāvu nosaka tādi procesa parametri kā temperatūra un spiediens sistēmā, kā arī reaģējošo komponentu attiecība. Tvaika reformēšanu, kā jau norādīts, var aprakstīt ar vienādojumu (V).

Pie atmosfēras spiediena un sākotnējo komponentu stehiometriskās attiecības tiek panākta pietiekami pilnīga metāna pārvēršanās aptuveni 800°C temperatūrā. Palielinot ūdens tvaiku plūsmas ātrumu, zemākā temperatūrā var panākt tādu pašu metāna sadalīšanās pakāpi.

Spiediena pielietošana ievērojami samazina konversijas pilnīgumu. Tādējādi pie 3 MPa spiediena pietiekami pilnīga konversija tiek novērota tikai aptuveni 1100 °C temperatūrā.

Mūsdienīgās iekārtās ar spiedienu 2 MPa un lielāku ar attiecību (CH 4:H 2) = 1:4, metāna atlikuma saturs pēc tvaika reformēšanas ir 8-10%. Lai sasniegtu aptuveni 0,5% atlikušo CH 4 saturu, pārveidošanu veic divos posmos: tvaika reformēšana zem spiediena (pirmā pakāpe) un tvaika-gaisa reformēšana, izmantojot atmosfēras skābekli (otrais posms). Šajā gadījumā tiek iegūta stehiometriskā sastāva sintēzes gāze un nav nepieciešama gaisa atdalīšana, lai iegūtu procesa skābekli un slāpekli.

7.2.att. Metāna pārvēršanas tehnoloģiskā shēma:

1 - cauruļveida krāsns; 2 - raktuves reaktors; 3 - atkritumu siltuma katls; 4 - maisītājs; 5 - 7 - sildītāji

Metāna pārvēršana ar skābekli. Lai iegūtu ūdeņradi, pārvēršot metānu ar skābekli, process ir jāveic ar metāna nepilnīgas oksidācijas reakciju. Reakcija notiek divos posmos

1) CH 4 + 0,5O 2 ↔ CO + 2 H 2; ∆H = -35,6 kJ

CH4 + 2O 2CO 2 + 2 H2O; ∆N = - 800 kJ

2) CH 4 + H 2 O ↔ CO + 3H 2; ∆N = 206,4 kJ

CH 4 + CO 2 ↔ 2CO + 2 H 2; ∆N = 246 kJ

Pirmā posma reakciju līdzsvara konstantu vērtības ir tik lielas, ka šīs reakcijas var uzskatīt par praktiski neatgriezeniskām. Šajā sakarā skābekļa koncentrācijas palielināšanās gāzu maisījumā virs stehiometriskā neizraisa produktu iznākuma palielināšanos.

Spiediena palielināšana skābekļa riformingā, tāpat kā tvaika riformingā, ir termodinamiski nepraktiska; lai sasniegtu augstu metāna konversijas pakāpi paaugstinātā spiedienā, process ir jāveic augstākā temperatūrā.

Aplūkotie metāna pārvēršanas procesi ar ūdens tvaiku un skābekli norit ar dažādiem termiskiem efektiem: tvaika riforminga reakcijas ir endotermiskas un prasa siltuma padevi; skābekļa riforminga reakcijas ir eksotermiskas, un izdalītais siltums ir pietiekams ne tikai faktiskās skābekļa riforminga autotermiskai īstenošanai, bet arī, lai segtu siltuma patēriņu endotermiskajām tvaika riforminga reakcijām. Tāpēc metāna pārvēršana

vēlams veikt ar oksidētāju maisījumu.

Metāna tvaika-skābekļa, tvaika-skābekļa-gaisa un tvaika-gaisa pārvēršana. Autotermisko procesu (bez siltuma padeves no ārpuses) var veikt, apvienojot metāna konversiju saskaņā ar eksotermisko reakciju (IV) un endotermisko (V). Procesu sauc par tvaika-skābekļa pārvēršanu, ja ūdens tvaikus un skābekli izmanto kā oksidētājus, un tvaika-skābekļa-gaisa pārvēršanu, ja kā oksidētājus izmanto ūdens tvaikus, skābekli un gaisu.Abi procesi ir atraduši pielietojumu rūpnieciskajā praksē. Tvaika-skābekļa konversijas laikā tiek iegūta bezslāpekļa pārveidotā gāze, tvaika-skābekļa-gaisa konversijas laikā pārveidota gāze, kas satur slāpekli tādā daudzumā, kas nepieciešams, lai iegūtu stehiometrisku slāpekļa-ūdeņraža maisījumu amonjaka sintēzei. , t.i., tiek iegūts. piem., 75% ūdeņraža un 25% slāpekļa.

Metāna konversijas katalizatori. Metāna mijiedarbības ātrums ar ūdens tvaikiem un oglekļa dioksīdu bez katalizatora ir ārkārtīgi zems. Rūpnieciskos apstākļos process tiek veikts katalizatoru klātbūtnē, kas ļauj ne tikai būtiski paātrināt konversijas reakcijas, bet

un ar atbilstošu oksidētāju pārpalikumu tie ļauj izslēgt reakciju: CH 4 \u003d C + 2H 2.

Katalizatori atšķiras viens no otra ne tikai ar aktīvās sastāvdaļas saturu, bet arī citu komponentu - nesēju un promotoru - veidu un saturu.

Vislielākā katalītiskā aktivitāte šajā procesā ir niķeļa katalizatoriem, kas balstīti ar alumīnija oksīdu (A1 2 O 3). Niķeļa katalizatori metāna konversijas procesam tiek ražoti granulētu un ekstrudētu Rašiga gredzenu veidā. Tādējādi GIAP-16 katalizatoram ir šāds sastāvs: 25% NiO, 57% A1 2 O 3, 10% CaO, 8% MgO. Pārveidošanas katalizatoru kalpošanas laiks ar pareizu darbību sasniedz trīs gadus vai vairāk. To aktivitāti samazina dažādu katalītisko indu darbība. Niķeļa katalizatori ir visjutīgākie pret sēra savienojumu iedarbību. Saindēšanās notiek tāpēc, ka uz katalizatora virsmas veidojas niķeļa sulfīdi, kas ir pilnīgi neaktīvi attiecībā uz metāna un tā homologu konversijas reakciju. Ar sēru saindēto katalizatoru var gandrīz pilnībā reģenerēt noteiktos temperatūras apstākļos, kad reaktorā tiek ievadīta tīra gāze. Karbonizētā katalizatora aktivitāti var atjaunot, apstrādājot to ar ūdens tvaikiem.

Gan viens, gan otrs process ir atradis pielietojumu rūpnieciskajā praksē. Tvaika-skābekļa konversijas laikā tiek iegūta bezslāpekļa pārveidotā gāze, tvaika-skābekļa-gaisa konversijas laikā - pārveidota gāze, kas satur slāpekli tādā daudzumā, kas nepieciešams, lai iegūtu stehiometrisku slāpekļa-ūdeņraža maisījumu amonjaka sintēzei. , t.i., 75% ūdeņraža un 25% slāpekļa. Metāna konversijas katalizatori. Metāna mijiedarbības ātrums ar ūdens tvaikiem un oglekļa dioksīdu bez katalizatora ir ārkārtīgi zems. Rūpnieciskos apstākļos process tiek veikts katalizatoru klātbūtnē, kas ļauj ne tikai ievērojami paātrināt konversijas reakcijas, bet arī ar atbilstošu oksidētāju pārpalikumu ļauj izslēgt reakciju: CH 4 \u003d C + 2H 2. Katalizatori atšķiras viens no otra ne tikai ar aktīvās sastāvdaļas saturu, bet arī citu komponentu - nesēju un promotoru - veidu un saturu.

Vislielākā katalītiskā aktivitāte šajā procesā ir niķeļa katalizatoriem, kas balstīti ar alumīnija oksīdu (A1 2 O 3). Niķeļa katalizatori metāna konversijas procesam tiek ražoti granulētu un ekstrudētu Rašiga gredzenu veidā. Tādējādi GIAP-16 katalizatoram ir šāds sastāvs: 25% NiO, 57% Al 2O 3, 10% CaO, 8% MgO. Pārveidošanas katalizatoru kalpošanas laiks ar pareizu darbību sasniedz trīs gadus vai vairāk. To aktivitāti samazina dažādu katalītisko indu darbība. Niķeļa katalizatori ir visjutīgākie pret sēra savienojumu iedarbību. Saindēšanās notiek tāpēc, ka uz katalizatora virsmas veidojas niķeļa sulfīdi, kas ir pilnīgi neaktīvi attiecībā uz metāna un tā homologu konversijas reakciju. Ar sēru saindēto katalizatoru var gandrīz pilnībā reģenerēt noteiktos temperatūras apstākļos, kad reaktorā tiek ievadīta tīra gāze. Karbonizētā katalizatora aktivitāti var atjaunot, apstrādājot to ar ūdens tvaikiem.

Oglekļa monoksīda pārvēršana. Oglekļa oksīda pārvēršanas process ar ūdens tvaikiem notiek saskaņā ar (III) vienādojumu. Kā parādīts iepriekš, šī reakcija daļēji tiek veikta jau metāna tvaika riforminga stadijā, tomēr oglekļa monoksīda konversijas pakāpe ir ļoti zema un izplūdes gāze satur līdz 11,0% CO un vairāk. Lai iegūtu papildu ūdeņraža daudzumus un samazinātu līdz minimumam oglekļa monoksīda koncentrāciju pārveidotajā gāzē, tiek veikta neatkarīga CO katalītiskās konversijas stadija ar tvaiku. Atbilstoši termodinamiskā līdzsvara nosacījumiem CO konversijas pakāpi var palielināt, no gāzu maisījuma atdalot oglekļa dioksīdu, palielinot ūdens tvaiku saturu vai veicot procesu pēc iespējas zemākā temperatūrā. Oglekļa monoksīda pārvēršana, kā redzams no reakcijas vienādojuma, notiek bez tilpuma izmaiņām, tāpēc spiediena palielināšanās neizraisa līdzsvara maiņu. Tajā pašā laikā procesa veikšana paaugstinātā spiedienā izrādās ekonomiski izdevīga, jo palielinās reakcijas ātrums, samazinās aparāta izmērs un tiek lietderīgi izmantota iepriekš saspiestās dabasgāzes enerģija.

Oglekļa monoksīda pārvēršanas process ar oglekļa dioksīda starpposma atdalīšanu tiek izmantots ūdeņraža ražošanas tehnoloģiskajās shēmās gadījumos, kad nepieciešams iegūt ūdeņradi ar minimālu metāna piemaisījumu daudzumu. Ūdens tvaiku koncentrāciju gāzē parasti nosaka daudzums, kas tiek dozēts metāna pārvēršanai un paliek pēc tā plūsmas. Tvaika un gāzes attiecība pirms CO pārvēršanas lielajās amonjaka ražotnēs ir 0,4-0,5. Procesa veikšana zemā temperatūrā ir racionāls veids, kā palielināt oglekļa monoksīda konversijas līdzsvara pakāpi, taču tas ir iespējams tikai ļoti aktīvu katalizatoru klātbūtnē. Jāņem vērā, ka procesa zemāko temperatūras robežu ierobežo ūdens tvaiku kondensācijas apstākļi. Procesa 2-3 MPa spiediena gadījumā šī robeža ir 180-200°C. Temperatūras pazemināšana zem rasas punkta izraisa mitruma kondensāciju uz katalizatora, kas nav vēlams.

CO konversijas reakciju pavada ievērojama siltuma izdalīšanās, kā rezultātā process tika veikts divos posmos dažādos temperatūras apstākļos katrā. Pirmajā posmā augsta temperatūra nodrošina lielu oglekļa monoksīda daudzuma konversijas ātrumu; otrajā posmā zemā temperatūrā tiek sasniegta augsta atlikušā CO pārvēršanās pakāpe. Eksotermiskās reakcijas siltumu izmanto tvaika ražošanai. Tādējādi tiek sasniegta vēlamā konversijas pakāpe, vienlaikus samazinot tvaika patēriņu.

Temperatūras režīmu katrā konversijas stadijā nosaka izmantoto katalizatoru īpašības. Pirmajā posmā tiek izmantots dzelzs-hroma katalizators, kas ir pieejams tablešu un veidņu veidā. Vidējas temperatūras dzelzs-hroma katalizators tiek plaši izmantots rūpniecībā. Sēra savienojumi ir indes dzelzs-hroma katalizatoram. Sērūdeņradis reaģē ar Fe 3 O 4, veidojot dzelzs sulfīdu FeS. Organiskie sēra savienojumi dzelzs-hroma katalizatora klātbūtnē mijiedarbojas ar ūdens tvaikiem, veidojot sērūdeņradi. Papildus sēra savienojumiem fosfora, bora, silīcija un hlora savienojumiem ir saindēšanās ietekme uz dzelzs-hroma katalizatoru. Zemas temperatūras katalizatori satur vara, cinka, alumīnija un dažreiz hroma savienojumus. Ir zināmi divu, trīs, četru un daudzkomponentu katalizatori. Kā piedevas iepriekšminētajiem komponentiem tiek izmantoti magnija, titāna, pallādija, mangāna, kobalta savienojumi uc Vara saturs katalizatoros svārstās no 20 līdz 50% (oksīda izteiksmē). Alumīnija, magnija, mangāna savienojumu klātbūtne zemas temperatūras katalizatoros ievērojami palielina to stabilitāti un padara tos izturīgākus pret temperatūras paaugstināšanos. Pirms ekspluatācijas zemas temperatūras katalizators tiek reducēts ar oglekļa monoksīdu vai ūdeņradi. Šajā gadījumā veidojas tā aktīvā virsma. Vara oksīds un citi vara savienojumi tiek reducēti, veidojot smalku metālisku varu, kas, pēc daudzu pētnieku domām, nosaka tā katalītisko aktivitāti. Zemas temperatūras katalizatoru kalpošanas laiks parasti nepārsniedz divus gadus. Viens no to dezaktivācijas iemesliem ir pārkristalizācija temperatūras un reakcijas vides ietekmē. Kad mitrums kondensējas uz katalizatora, tā mehāniskā izturība un aktivitāte samazinās. Mehāniskās izturības zudumu pavada katalizatora iznīcināšana un reaktora hidrauliskās pretestības palielināšanās. Sērs, hlora savienojumi, kā arī nepiesātinātie ogļūdeņraži un amonjaks izraisa zemas temperatūras katalizatoru saindēšanos. Sērūdeņraža koncentrācija nedrīkst pārsniegt 0,5 mg/m 3 avota gāzes. Dabasgāzes pārveidošanas tehnoloģiskais projekts. Patlaban slāpekļa rūpniecībā tiek izmantotas tehnoloģiskās shēmas dabasgāzes pārveidei paaugstinātā spiedienā, tostarp oglekļa monoksīda pārveidei.

7.4. att. Dabasgāzes pārveidošanas tehnoloģiskā shēma: 1 – dabasgāzes kompresors; 2 - ugunskura sildītājs; 3 - reaktors sēra savienojumu hidrogenēšanai; 4 - adsorbers; 5 - dūmu nosūcējs; 6,7,9,10 - attiecīgi dabasgāzes, padeves ūdens, tvaika-gaisa un tvaika-gāzes maisījumu sildītāji; 8 - pārkarsētājs; 11 - reakcijas caurules; 12 - cauruļveida krāsns (pirmā posma metāna pārveidotājs); 13 – otrās pakāpes vārpstas metāna pārveidotājs; 14.16 - tvaika katli; 15,17 - pirmās un otrās pakāpes oglekļa monoksīda pārveidotāji; 18 - siltummainis; 19 - kompresors

7.4. attēlā parādīta CH 4 un CO divpakāpju pārveidošanas vienības diagramma zem spiediena ar jaudu 1360 tonnas amonjaka dienā. Dabasgāze tiek saspiesta kompresorā 1 līdz spiedienam 4,6 MPa, sajaukta ar slāpekļa-ūdeņraža maisījumu (ABC:gāze-1:10) un ievadīta uguns sildītājā 2, kur reakcijas maisījums tiek uzkarsēts no 130 - 140°C. līdz 370-400°C. Apkurei izmanto dabas vai citu degošu gāzi. Pēc tam uzkarsētā gāze tiek pakļauta attīrīšanai no sēra savienojumiem: reaktorā 3 uz alumīnija-kobalta-molibdēna katalizatora tiek veikta sēra organisko savienojumu hidrogenēšana līdz sērūdeņradim, un pēc tam adsorberā 4 sērūdeņradi absorbē sorbents, kura pamatā ir cinks. oksīds. Parasti tiek uzstādīti divi adsorberi, kas savienoti virknē vai paralēli. Svaiga sorbenta iekraušanai vienu no tiem var izslēgt. H 2 S saturs attīrītajā gāzē nedrīkst pārsniegt 0,5 mg/m 3 gāzes.

Attīrītā gāze tiek sajaukta ar ūdens tvaikiem attiecībā 1:3,7, un iegūtais tvaika-gāzes maisījums nonāk cauruļu krāsns konvekcijas zonā 12. Caurules, kas pildītas ar metāna konversijas katalizatoru un degļi, kuros tiek sadedzināta dabas vai degoša gāze tiek ievietoti krāsns starojuma kamerā. Degļos iegūtās dūmgāzes silda caurules ar katalizatoru, pēc tam šo gāzu siltums tiek papildus reģenerēts konvekcijas kamerā, kur atrodas tvaika-gāzes un tvaika-gaisa maisījuma sildītāji, augstspiediena tvaika pārkarsētājs, atrodas augstspiediena padeves ūdens un dabasgāzes sildītāji.

Gāzu-tvaiku maisījumu karsē sildītājā no 10 līdz 525°С un pēc tam zem spiediena 3,7 MPa sadala no augšas uz leju pa lielu skaitu paralēli savienotu cauruļu un piepilda ar katalizatoru. Izejot no cauruļveida reaktora gāzes-tvaiku maisījums satur - 10% CH 4 . Pie 850°C temperatūras pārveidotā gāze nonāk "otrās pakāpes metāna pārveidotājā 13 - raktuves tipa reaktorā. Procesa gaiss, kas uzsildīts kurtuves konvekcijas zonā līdz 480-500°C, tiek padots uz 2. pārveidotājs 13 ar kompresoru 19. Tvaika-gāzes un tvaika-gaisa maisījumi atsevišķās plūsmās nonāk reaktorā proporcijā, kas nepieciešama, lai nodrošinātu gandrīz pilnīgu metāna pārveidi un iegūtu procesa gāzi ar attiecību (CO-H 2): N 2 - 3,05 - 3,10. Ūdens tvaiku saturs atbilst tvaika attiecībai: gāze = 0,7: I. Aptuveni 1000 ° C temperatūrā gāze tiek nosūtīta uz siltuma pārpalikumu katlu 14, kas ražo tvaiku ar spiedienu 10,5 MPa Šeit reakcijas maisījums tiek atdzesēts līdz 380-420 ° C un nonāk pirmā posma CO pārveidotājā 15, kur galvenais oksīda daudzums tiek pārvērsts par dzelzs-hroma katalizatora oglekļa tvaiku. Gāzu maisījums iziet no reaktora plkst. Temperatūra 450 ° C satur aptuveni 3,6% CO. Tvaika katlā 16, kurā arī tiek ražots tvaiks, gāzes-tvaiku maisījumu atdzesē līdz 225 ° C un ievada otrās pakāpes CO pārveidotājā 17, kas piepildīts ar zemu temperatūras katalizators, kur CO saturs tiek samazināts līdz 0,5%. Pārveidotajai gāzei pie pārveidotāja 17 izejas ir šāds sastāvs (%): H 2 -61,7; CO - 0,5; CO.- 17,4; N 2 + Ag -20,1; CH 4 - 0,3. Pēc atdzesēšanas un tālākas siltuma reģenerācijas pārveidotā gāze apkārtējās vides temperatūrā un spiedienā 2,6 MPa tiek piegādāta attīrīšanai.

Ogļūdeņražu gāzu un oglekļa monoksīda divpakāpju tvaika un tvaika-gaisa katalītiskā pārveide zem spiediena ir amonjaka ražošanas energotehnoloģiskās shēmas pirmais posms. Ķīmisko procesu siltums CH 4 un CO konversijas, metanizācijas un amonjaka sintēzes stadijās tiek izmantots, lai uzsildītu augstspiediena ūdeni un ražotu pārkarsētu tvaiku ar spiedienu 10,5 MPa. Šis tvaiks, nonākot tvaika turbīnās, darbina kompresorus un sūkņus amonjaka ražošanai, kā arī kalpo tehnoloģiskiem mērķiem. Pārveidošanas vienības galvenais aprīkojuma veids ir cauruļu krāsns. Cauruļu krāsnis atšķiras pēc spiediena, cauruļveida sietu veida, sadegšanas kameru formas, sildīšanas metodes, kameru izvietojuma padeves plūsmu konvektīvai sildīšanai. Rūpnieciskajā praksē ir izplatīti šādi cauruļu krāšņu veidi: daudzrindu, rindu divstāvu, daudzstāvu ar iekšējām starpsienām, ar paneļu degļiem. Mūsdienu sintētiskā amonjaka un metanola ražošanā visbiežāk tiek izmantotas vienreizējās daudzrindu cauruļu krāsnis ar augšējo liesmas sildīšanu.

Amonjaka sintēze

Apskatīsim elementāru tehnoloģisko shēmu mūsdienu amonjaka ražošanai ar vidējo spiedienu ar jaudu 1360 tonnas/dienā. Tā darbības režīmu raksturo šādi parametri: kontakta temperatūra 450-550°C, spiediens 32 MPa, gāzu maisījuma telpas ātrums 4*10 4 nm 3 /m 3 *h, slāpekļa-ūdeņraža maisījuma stehiometriskais sastāvs.

Svaigas ABC un cirkulējošās gāzes maisījums zem spiediena tiek piegādāts no maisītāja 3 uz kondensācijas kolonnu 4, kur daļa amonjaka tiek kondensēta no cirkulējošās gāzes, no kurienes tas nonāk sintēzes kolonnā 1. No kolonnas izejošā gāze, kas satur līdz 0,2 tilp. USD amonjaks tiek nosūtīts uz ūdens dzesētāju-kondensatoru 2 un pēc tam uz gāzes separatoru 5, kur no tā tiek atdalīts šķidrais amonjaks. Atlikušo gāzi pēc kompresora sajauc ar svaigu ABC un nosūta vispirms uz kondensācijas kolonnu 4 un pēc tam uz šķidrā amonjaka iztvaicētāju 6, kur, atdzesējot līdz –20°C, arī kondensējas lielākā daļa amonjaka. Tad cirkulācijas gāze, kas satur aptuveni 0,03 tilp. USD amonjaks nonāk sintēzes kolonnā 1. Iztvaicētājā 6 vienlaikus ar cirkulācijas gāzes atdzišanu un tajā esošā amonjaka kondensāciju notiek šķidrā amonjaka iztvaikošana, veidojoties komerciālam gāzveida produktam.

Tehnoloģiskās shēmas galvenais aparāts ir amonjaka sintēzes kolonna, kas ir spraudplūsmas reaktors, kas sastāv no korpusa un dažādu ierīču sprauslas, tajā skaitā katalizatora kastes ar tajā ievietotu kontaktmasu un siltuma sistēmas. apmaiņas caurules. Amonjaka sintēzes procesā būtisks ir optimālais temperatūras režīms. Lai nodrošinātu maksimālu sintēzes ātrumu, process jāuzsāk augstā temperatūrā un zemākā temperatūrā, palielinoties konversijas pakāpei. Temperatūras kontrole un autotermiskā procesa nodrošināšana tiek nodrošināta ar kontaktmasas slānī izvietotiem siltummaiņiem un papildus pievadot kontaktmasai daļu aukstā ABC, apejot siltummaini.

7.5.att.Amonjaka sintēzes tehnoloģiskā shēma: 1-kolonnas sintēze, 2-ūdens kondensators, 3-svaigas ABC un cirkulācijas gāzes maisītājs, 4-kondensācijas kolonna, 5-gāzu separators, 6-šķidra amonjaka iztvaicētājs, 7-siltuma atgūšana katls, 8 - turbo cirkulācijas kompresors.

Amonjaka pielietošana. Amonjaks ir galvenais produkts daudzu slāpekli saturošu vielu ražošanai, ko izmanto rūpniecībā, lauksaimniecībā un ikdienas dzīvē. Gandrīz visi slāpekļa savienojumi, kas tiek izmantoti kā mērķa produkti un neorganiskās un organiskās tehnoloģijas pusprodukti, pašlaik tiek ražoti uz amonjaka bāzes.

©2015-2019 vietne
Visas tiesības pieder to autoriem. Šī vietne nepretendē uz autorību, bet nodrošina bezmaksas izmantošanu.
Lapas izveides datums: 2017-06-30