CC BY
38
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ СО2
ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ 1 2 Юсубов Ф.В. , Мансуров Э.Ф. Email: [email protected]
1Юсубов Фахраддин Вали оглы - доктор технических наук, профессор; 2Мансуров Эмин Фархад оглы - докторант, кафедра нефтехимической технологии и промышленной экологии, химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: разработана математическая модель процесса абсорбции. Создана схема автоматизации каскадной схемы регулирования, которая обеспечивает интенсивность горения природного газа в камере двигателей внутреннего сгорания. При увеличении количества избыточного воздуха, объёмный процент С02 в дымовых газах понижается в факеле электростанции. Применение каскадной схемы регулирования обеспечивает в зависимости от количества на выходе, абсорбера CO2, соответственно изменяется количество абсорбента подаваемого в абсорбер. В результате качественного горения природного газа в камере горения и также интенсивной абсорбции этиленгликоля, CO2 в дымовых газах уменьшается от 0,260 до 0,0032 % использованного газа.
Ключевые слова: абсорбция, дымовые газы, CO2, этиленгликоль, модель.
WAYS OF INTENSIFICATION OF THE PROCESS OF CO2 ABSORPTION FROM FLUE GASES Yusubov F.V.1, Mansurov E.F.2
1Yusubov Fakhraddin Vali oglu - Doctor of Technical Sciences, Professor; 2Mansurov Emin Farkhad oglu - Doctoral, DEPARTMENT OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY AND INDUSTRIAL ECOLOGY, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY, AZERBAIJAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND TECHNOLOGY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: a mathematical model of the absorption process has been developed. A scheme for automating a cascade control scheme has been created that ensures intensive combustion of natural gas in a chamber of internal combustion engines. With an increase in the amount of excess air, the volumetric percentage of CO2 in the flue gas is reduced in the flare of the power plant. The use of the cascade control scheme provides, in dependence of the amount at the outlet of the CO2 absorber, accordingly the amount of absorbent supplied to the absorber changes.
As a result of the qualitative combustion of natural gas in the combustion chamber and also the intensive absorption of ethylene glycol, CO2 in the flue gases, it suffices to decrease from 0.260 to 0.0032% of the gas used.
Keywords: absorption, flue gases, CO2, ethylene glycol, model.
УДК 66.07.66.074.51 DOI: 10.20861/2312-8089-2017-31-004
Как известно, скорость абсорбционных процессов определяется скоростью массопередачи. Массопередача - это сложной процесс, который включает перенос
вещества в пределах одной фазы, через поверхность раздела фаз и в пределах другой фазы. По-другому: газ - жидкость.
Внутри каждой фазы: газ - жидкость распределяемые вещество СО2 переносится путем диффузии. Поэтому для исследования нестационарных режимов процессов абсорбции применимы математические модели для диффузионных процессов [1-3].
Также количество нежелательных компонентов, как например СО2 в газах разных месторождения меняется в широких пределах до 5-10% объем.
Рассмотрим дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка, определяющие концентрации СО2 на выходе абсорбера, соответственно для газовой и жидкой фазы описываются:
д 2О 1 дО Л
= 0 (1)
0
(2)
дк2 Дс дт
д2 Ь__ЗЬ
дкI Ц дт
Граничные условия:
_ дО ^ дЬ , ,
1) ц—+ц — = о, при к = к = о
дк дк2
дО дЬ . .
2 )---= 0, при к = к ^
дк дк2
3) Ь = Ь0 , при т = 0
4) О = О0 при Т = 0
Применяя преобразование Лапласа уравнениям (1) и (2) получим:
^ аО _ 2 — 2 ^
^ 2 =а 1' аО ~а 1' О0 (3) дк1
^2 а, 2 - 2 г —— = а2 ' аЬ -О) 'Ь0 (4) дкх
Здесь:
Проводя несколько математических операций, получим выражение:
— г^ О0 — кК -а, 'к,
ао = О0--~--е 1 1
1 + к
ЦО 'а1 ЦЬ ' а2
О0 т — Ь0
аь = Ц0--^--е"а2 к
Ь 0 Х + ЦЬ а1
кЦ ' а2
В результате общее количество абсорбируемого СО2 в любой момент времени составит:
с (г) = °0 к1°
Ц + кБ2
_2_ ~Ёт
(5)
где, Ц =
__ Ц
ц =
Ц
в - концентрация поглощаемого вещества в газе (мол. доли), Ь - концентрация поглощаемого вещества в жидкости (мол. доли), К - постоянная, Я - универсальная газовая постоянная, Т - температура, Г - время.
На основе проведенного экспериментального исследования получены следующие данные. Численное значение экспериментальных данных приведено в таблице 1.
Таблица 1. Численное значение экспериментальных данных
№ Концентрация СО2 в газе на входе в абсорбер, % об. Концентрация этиленгликоля в водном растворе, % масс Температура газа в абсорбер, 0С Концентрация СО2 в газе на выходе из абсорбера, % об. Расчетное значение концентрации СО2 в газе на выходе, % об.
1 4,0 18 32 0,0031 0,0032
2 4,5 19 30 0,0033 0,0034
3 4,6 17 31 0,0032 0,0034
4 5,0 18 33 0,0033 0,0032
5 5,1 18 30 0,0035 0,0034
Как видна из таблицы 1 погрешность расчета концентрации СО2 в дымовых газах на выходе из абсорбера на экспериментальной установке не превышает 1%. Это свидетельствует об адекватности разработанной нами математической модели рассматриваемого процесса.
Нами также создана схема автоматизации каскадной схемы регулирования, который обеспечивает интенсивность горения природного газа в камере двигателей внутреннего сгорания (рис.1). Горение считается эффективным, когда количество С02 близко к своему максимальному значению. При увеличении количества избыточного воздуха, объёмный процент С02 в дымовых газах понижается в факеле электростанции. Применение каскадной схемы регулирования обеспечивает в зависимости количество на выходе абсорбера С02, соответственно изменяется количество абсорбента подаваемого в абсорбер.
Pud. Каскадная схема регулирования процесса
Применение нами каскадной схемы регулирования позволяет улучшить экологические показатели двигателей внутреннего сгорания и процессов абсорбции. Также, в зависимости количество на выходе абсорбера CO2 подаваемого в абсорбер, и при применении каскадной схемы регулирования, соответственно, изменяются количества абсорбента [4-8].
На электростанциях в результате качественного горения природного газа в камере горения и также интенсивность абсорбции CO2 в дымовых газах, CO2 достаточно уменьшается от 0,260 до 0,0032 % использованного газа.
Разработанная нами математическая модель и оптимизация процесса абсорбции используемый на электростанциях дает возможность спроектировать технологический процесс с высоким коэффициентом полезного действия и более улучшенными технико-экологическими характеристиками.
Список литературы /References
1. Бретшнаидер Б., Курфюст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнения. Л.: Химия. Ленинградское отделение, 1989. 288 с.
2. Белевицкий А.М. Проектирование газоочистных сооружений. Л.: Химия, 1990. 288 с.
3. Рамм В.М. Абсорбция газов. 2-е изд. М., 1976. 154 с.
4. Astarita С., Savage D.W., Basio А. Gas treating with chemical solvents. N. Y., 1983. 112 p.
5. Seader J.D., Henley E.J. Separation process principles. N. Y., 1998.
6. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. М.: Логос; Высшая школа // под ред. Айнштейна В.Г., 2002. Кн. 2. 872 с.
7. Одум Ю. Основы экологии. М. Наука, 1995. 477 с.
8. Основные процессы и аппараты химической технологии / под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991. 496 с.
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДИХЛОРПРОПАНА
ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ ХЛОРИРОВАНИЕМ ПРОПИЛЕНА
1 2 Джабарова Н.Э. , Асадова И.Б.
Email: [email protected]
1Джаббарова Нателла Эюбовна - кандидат химических наук, доцент;
2Асадова Ирада Беюкага кызы - кандидат химических наук, доцент, кафедра химии и технологии неорганических веществ, химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: статья посвящена изучению процесса низкотемпературного окислительного хлорирования пропилена с целью получения дихлорпропана. В результате определены влияние температуры, концентрации пероксида водорода и других факторов на выход целевого продукта. Установлены оптимальные условия, при которых конверсия пропилена в дихлорпропан достигает 69,5% при температуре 500С, при молярном соотношении HCl: H2O2 : C3H6 = 1: 1 : 0.5, а при проведении процесса в среде четыреххлористого углерода - 87,5%. Ключевые слова: низкотемпературное окислительное хлорирование, пропилен, дихлорпропан, оптимальные условия.
STUDING THE PROCESS OF OBTAINING DICHLOROPROPANE
BY OXIDATIVE CHLORINATION OF PROPYLENE
12 Jabbarova N.E.1, Asadova I.B.2
1Jabbarova Natella Eyubovna - Candidate of Chemistry, Associate Professor;
2Asadova Irada Beyukaga kyzy - Candidate of Chemistry, Associate Professor, CHEMISTRY AND TECHNOLOGY DEPARTMENT OF NON-ORGANIC SUBSTANCES, CHEMICAL AND TECHNOLOGICAL FACULTY, AZERBAIJAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND INDUSTRY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: the article is devoted to investigating the process of low-temperature oxidative chlorination of propylene to obtain dichloropropane. The effect of temperature, hydrogen peroxide concentration on the yield of the target product was determined. The optimal process conditions are established, under which the maximum conversion of propylene to dichloropropane reaches 69.5%, at a temperature of 60 ° C, on mole ratio HCl : H2O2 : C3H6 = 1: 1 : 0.5, and during the reaction in the carbon tetrachloride medium it is 87.5%. Keywords: low-temperature oxidative chlorination, propylene, dichloropropane, optimal conditions.
УДК 547.333.5 .66.094.403
Реакция хлорирования органических соединений является одной из наиболее известных реакций в органическом синтезе. Хлоруглеводороды могут быть получены множеством различных процессов, таких как термическое и каталитическое хлорирование, в паровой фазе, дегидрохлорирование, жидкофазное хлорирование,
