Малоотходное производство на основе процесса

Одно из главных направлений обеспечения техносферной безопасности

основано на экономически рентабельном рециклинге материальных и энергетических промышленных и бытовых отходов, поскольку проблемы безопасности не могут в полном объеме финансироваться бюджетными и предпринимательскими предприятиями.

Рассмотрим один из примеров проекта малоотходного производства. Авторами данной работы установлено, что существующий вариант машиностроительного процесса газового азотирования проводят при температуре в шахтной печи 500^оС и скорости подачи аммиака 600 л/час. При этом в присутствии катализатора 60% аммиака диссоциирует (образуется газовая смесь из водорода и азота в соотношении 3:1) и около 1-3% азота идет на образование целевого упрочняющего износостойкого нитридного слоя на поверхности изделий машиностроения. Оставшиеся 40% токсичного аммиака не участвуют в процессе азотирования и для его обезвреживания отходящий газовый поток (смесь 40% аммиака, ≈ 48% водорода и ≈12% азота) сжигают без использования тепла реакции и продуктов сгорания [17,40,62]. Следует указать на то, что данная смесь аммиака, водорода и азота не загрязняется продуктами азотирования поверхности изделий машиностроения в процессе образования по топохимическим реакциям нитридов металлов.

Авторы работ [29,70] под руководством академика Национальной академии наук республики Казахстан Б.В.Суворова проводили систематические исследования по разработке эффективных каталитических процессов на основе аммиака таких как окислительный аммонолиз и аммонолиз. Поэтому в соответствии с Договором о научно-техническом содружестве между АО «ИХН им. А.Б. Бектурова» и ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» авторами данной книги разработаны проекты автомати-зированных комбинированных производств, использующих аммиак отходящего из шахтной печи газового азотирования потока газов для получения ацетонитрила путем аммонолиза этанола или водных растворов аммиака, нитрата, сульфата или фосфата аммония [9,62,63]. Последние известны как компоненты растворов гальванических производств, эффективные удобрения и компоненты моющих средств. При этом аммиак используется полностью, а газовая смесь водорода и азота проходит через слой катализатора аммонолиза или водные растворы синтеза производных аммония без изменения. Экспериментально обосновано, что исходное давление газообразного аммиака, равное 0,2-0,4 МПа, достаточно для обеспечения стабильного гидродинамического режима при комбинировании установки газового азотирования с установкой газофазного каталитического аммонолиза или установкой получения водного раствора аммиака и производных аммония. Температуру газовой смеси с 500°С до 400°С или 40°С снижают в соответствующих теплообменниках.

Нами для повышения уровня безотходности комбинированных автоматизированных технических систем «Газовое азотирование - Каталитический газофазный аммонолиз» или «Газовое азотирование-Получение производных аммония» исследованы возможности использования водородо-газовой смеси, содержащей 78% Н₂и 22% N₂, в соответствующих процессах, информация о которых приведена на рис. 6.2 и обобщена в табл.6.1.

Согласно [17, 40], время рабочего цикла шахтной печи газового азотирования составляет 12 час, другие 12 часов связаны с загрузкой шахтной печи заготовками или выгрузкой упрочненных деталей. Соответственно за 12 часов после поглощения аммиака по реакциям аммонолиза или получения производных аммония отходящая смесь составит по объему 3240 л водорода в смеси с 950 л азота (78% H₂). Если принять, что в данном режиме предприятие работает 300 суток, то общее количество водорода составит 972000л (43392 моля или 86,7 кг). Такое количество водорода недостаточно для существую щих крупнотоннажных производств маргарина путем гидрирования растительных масел. Но использование данного объема водорода может представить интерес для малых и средних предприятий для получения [13,50,55,58]: медицинских препаратов; гидридов металлов; получения электрической энергии в экологически чистых топливных элементах (рис.6.2)

Рис.6.2. Малоотходное производство на основе процесса газового азотирования (ГА): 1 - упрочнение изделия машиностроения; 2 - сжигание для обеспечения безопасности, но без использования теплоты и продуктов сжигания; 3 - снижение температуры в теплообменнике; 4 - реактор аммонолиза; 5 - скруббер для получения удобрений, моющих средств; 6 - экологически чистый процесс получения электричества в топливном элементе; 7- высокотемпературные горелки для приборостроения и ювелирных работ; 8 - получение гидридов металлов - носителей водорода для двигателей автомобильного транспорта; 9 - получение основных компонентов для парацетамола.

Мотивацией для разработки данных комбинированных производств может служить достаточно высокая прибыльность продукции в случае медицинских препаратов. Так, стоимость парацетамола составляет 2600 руб/кг и при выходе 60%масс., выручка может составить 0,6х86,7х2600 = 135 252 руб.

Гидриды металлов перспективны для производства портативных водородных горелок, дающих острое пламя с температурой около 3000°С, которые используют в производстве ювелирных изделий.

Количество электроэнергии водородного топливного элемента может оказаться достаточным для питания оборудования автоматической системы управления интегрированными техническими системами типа «Газовое азотирование - Получение азотсодержащих соединений из аммиака - Процессы использования водорода» [9]. С другой стороны, высокий уровень.

Таблица 6.1. Возможности использования водорода газовых смесей, отходящих

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: