CC BY
17
Выводы
Проведенные исследования показали, что если при конструировании защитной одежды руководствоваться показателями качества степени защиты, измеренными для плоских образцов защитного материала, то в реальных условиях одежда не обеспечит должную защиту человека от ЭМП. Предложенный принцип конструирования и контроля защитной одежды обеспечит более надежную степень защиты персонала.
Литература
1. Гайдхи О.П. Современные представления о поглощаемых человеком и животных дозах ЭМИ // ТИИЭР.- 1980.- Т.68.- N 1.- С.31-39.
2. Метрологическое обеспечение безопасности труда: В 2-х т./ Колл.авт.: Под ред. И.Х. Сологяна. Т.1. Измеряемые параметры физических опасных и вредных производственных факторов.- М.: Изд-во стандартов, 1988.-240с.
■а о
Дослиджено процес nMa3Moxi-Mi4Hozo розкладу dрководню на дослiдно-промисловiй установщ номшальною потужтстю 50 кВт. Установлено, що процес загарту-вання продуктiв плазмолiзу ырко-водню реалiзуeться за мехатзмом, що наближуеться до надидеального загартування. З^ясовано, що енер-гетичш показники плазмолiзу ырко-водню wтотно залежать вiд ггдро-динамiчних умов у реакторi
■а о
Вступ
Орководень належить до багатотоннажних вщхо-дiв технологш перероблення природних палив [1]. Як
3. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи: В 3-х вып. / Сост. Д.Уайт: Пер. с англ. А.И.Сагира.- М.: Сов. радио, 1978.-вып.2.- 158с.
4. Полонский И.Б. Конструирование электромагнитных экранов для РЭА .- М.: Сов. радио, 1979.- 243с.
5. Гроднев И.И., Сергейчук К.Е. Экранирование аппаратуры и кабелей связи .- M.: Связьиздат, 1960.- 87c.
6. А.с.1269300 СССР, МКИ H01Q. Экранирующая одежда /В.Д.Сахацкий, Б.В. Дзюндзюк (СССР).- N 3862292; За-явл. 19.02.85.
7. Кеннет Р., Фостер Д, Гай А.Биологическое влияние МКВ излучения // В мире науки.-1986.-№1.-С.4-13.
8. А.с.1501325 СССР, МКИ H01Q. Экранирующая одежда / В.Д. Сахацкий , Б.В. Дзюндзюк, Э. И. Куликовкий, В.И. Багров, Никитин А.А. (СССР) .- N 4289037; Заявл. 22.06.87.
УДК 533.9+66.01
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПЛАЗМОЛ1ЗУ С1РКОВОДНЮ НА ДОСЛ1ДНО-ПРОМИСЛОВ1Й УСТАНОВЦ1
висококонцентрований газ вш, зокрема, утворюеться в процесах очищения нафти та природного газу ввд сполук сульфщно! арки, при коксуванш кам\яного ву-плля тощо. Висока токсичшсть ирководню зумовлюе
В.Т. Яворський
Доктор техшчних наук, професор ,завщуючий кафедрою*
Контактний тел. (032)258-21-72 е-таН^пак@ро1упе^^м.иа З.О. Знак Доктор техычних наук, доцент* Контактний тел. (032)258-27-21, е-таН^пак@ро1упе^^м.иа Р.Р. Оленич Кандидат хiмiчних наук, доцент* Контактний тел. (032)258-27-21, *Кафедра хiмií i технологií неорганiчних речовин Нацiональний уыверситет „Львiвська пол^ехшка" М.Львов, вул.Ст.Бандери, 12
необхщшсть його якомога повшшо! утилiзацii. На сьо-годнi практично единим методом його перероблення, який в рiзних варiантах та модифiкацiях широко впро-ваджений у промисловому масштабi, е споиб Клауса [2]. Вiн дае змогу одержувати так звану газову арку, яка характеризуеться низькою ринковою вартктю i переважно використовуеться для виробництва суль-фатноi кислоти.
Окрiм того, зазначений метод е багатостадшним, незавершеним в екологiчному аспектi. До важливих недолшв методу Клауса варто вщнести також те, що один iз компонентiв сiрководню, а саме, водень, втра-чаеться у виглядi води.
Виконаними на лабораторнiй установщ дослщ-женнями встановлена можливiсть повного перероблення «рководню плазмохiмiчним методом [3-5], який полягае в розкладi «рководню в надвисокоча-стотнiй плазмi з утворенням водню як високоенерге-тичного екологiчно чистого палива та арки. Показано, що цей метод дае змогу внаслщок контрольованого охолодження продукпв плазмолiзу сiрководню одержувати спещальш сорти сiрки - полiмерну або дрiб-нодисперсну [6, 7], яю мають значно вищу, нiж газова, ринкову вартiсть.
Виконаними дослщженнями також показано висо-ку енергетичну ефектившсть плазмохiмiчного методу перероблення шрководню [3].
Однак, як ввдомо, плазмохiмiчнi процеси доволi важко масштабувати, тому нами було виконано до-слiдження процесу плазмолiзу сiрководню на дослщ-но-промисловiй установцi номiнальною потужшстю 50 кВт.
Метою роботи було встановлення впливу техноло-гiчних параметрiв процесу на плазмолiз сiрководню.
Експериментальна частина
Дослiдження виконували на дослщно-промисловш установцi [8], до складу яко'1 входили блоки пiдготовки «рководневого плазмоутворюючого газу; генерування надвисокочастотного (НВЧ) випромшювання; плаз-мохiмiчного розкладу шрководню; охолодження про-дуктiв плазмолiзу шрководню; очищення водню вiд залишкiв недисоцшованого сiрководню.
Для дослiджень використовували шрководневий газ, який утворювався в технолопчному процесi гiдро-очищення нафти на Дрогобицькому нафтопереробно-му заводi.
Стутнь плазмолiзу сiрководню розраховували за змшою його концентрацii, яку визначали хромато-графiчно та методами объемного аналiзу, до i пiсля плазмохiмiчного реактора, а енергетичш показники процесу визначали калориметрично [9].
Результати дослщжень та iх обговорення
Дослiдження виконували в дiапазонi потужностi НВЧ-випромiнювання 20...50 кВт i витрат ирковод-невого газу в межах 3...20 м3/год (вщповщна лiнiйна швидкiсть газу на входi в реактор 0,3.1,2 м/с (н.у.)).
Умови виконання експериментiв та отримаш результати наведено у таблиц!
З\ясовано, що збiльшення лiнiйноi швидкосп H2S за сталоi потужностi НВЧ-генератора приводить до зменшення ступеня його розкладу ( рис. 1).
100 -|
90 -
огГ 80 -
И 70 -
¡3 60 -
£ £ 50 -
40 -
*5 30 -
О 20 -
10 -
0 -
0,2 0,4 0,6 0,8 1
Лшшна швидгасть H2S, м/с
1,2
Рис.1 Залежжсть ступеня розкладу H2S вiд лшшноТ швидкостi газу за потужностi НВЧ-генератора, кВт: 1-33;
2-36; 3-39; 4-42;
Плазмовий розряд: 1-нестабильний; П - стабтьний
Вплив обчемно'Т витрати H2S (V), лiнiйноi швид-костi газу тиску в реакторi (Р) та потужност випромiнювання НВЧ-генератора (Wген) на стутнь розкладу Н^ (хА), величину енерговнесення (,|), пи-томi енерговитрати (А), i ступiнь поглинання енергп плазмою (хпл) на дослiдно-промисловiй установщ (см. табл.)
Однак, на вщмшу вщ установки потужнiстю 2 кВт, для яко'Т в дiапазонi швидкостей газу 0,29...0,43 м/с зменшення ступеня розкладу Н^ е незначним, для плазмотрона потужшстю 50 кВт в дiапазонi швидкостей 0,30.0,68 м/с спостер^аеться рiзке зменшення цього показника. Так, для потужностей випромшювання 33, 36, 39 i 42 кВт це зменшення е в межах вщ-повщно 75,7.36,2; 81,4.38,8; 85,3.43; 95,5.44,2 %. За подальшого збшьшення швидкостi газу ступiнь розкладу H2S зменшуеться лише на 6.8 %.
Можна припустити, що головною причиною таких вщмшностей е специфiка формування плазмового розряду, в якому вщбуваеться розклад H2S. Аналiзом функцiональних залежностей енерговитрат вщ швид-костi газу за дискретних значень ступеня перетворен-ня Н^ (50, 60 i 70 %), визначено, що максимальш енерговитрати досягаються за швидкосп газу в дiапазонi 0,8.0,9 м/с (рис. 2).
400
300 -
_ 200
'¡I <
| I00
4 5 6
—I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
0 0,4 0,8 1,2
Швидгасть газу, м/с
Рис.2 Залежжсть питомих енерговитрат на розклад Н^ вщ лшшноТ швидкосп за ступеня перетворення, %: 1-50; 2-60; 3-70; 4-80; 5-90; 6-95
Таблиця
V, Р, Wген, ХА, А, хпл,
м3/год м/с (н.у.) кПа кВт % кДж/моль кДж/моль %
5,5 0,30 50 25,0 62,3 84,0 135,2 70
30,0 71,2 101,4 141,9 68
32,5 75,7 109,1 143,9 67
35,0 80,1 117,8 146,8 65
37,5 84,6 124,5 149,6 65
12,2 0,68 50 30,0 35,1 69,5 193,1 74
35,0 38,8 81,1 208,5 71
40,0 42,6 92,7 217,2 69
45,0 46,3 104,3 225,0 66
50,0 50,0 115,9 231,7 66
15,5 0,84 50 25,0 23,4 52,1 223,0 73
31,0 27,9 64,7 230,7 72
36,0 31,8 75,3 235,6 68
42,0 36,1 86,9 241,4 67
47,0 39,8 97,5 245,2 64
18,9 1,03 50 33,0 29,4 63,7 215,3 74
40,0 34,6 77,2 222,1 72
44,0 36,1 84,0 241,4 67
50,0 42,1 95,6 277,9 67
9,9 0,54 5 25,0 86,2 71,4 82,3 63
8 28,0 91,1 80,1 88,0 68
11,1 0,61 6 25,0 70,0 63,7 91,0 67
15,3 0,83 6 35,0 51,5 73,4 142,5 72
3,0 0,16 50 30,0 82,7 121,0 146,8 54
3,1 0,17 110 30,0 82,7 128,3 155,1 57
7,3 0,40 110 30,0 64,3 63,0 97,9 61
8,0 0,43 50 30,0 63,7 75,6 118,7 70
8,1 0,44 111 30,0 64,0 89,6 140,0 68
5,5 0,30 130 38,0 85,3 128,0 150,3 54
6,2 0,34 130 38,0 78,6 118,6 150,9 58
110 38,0 81,1 118,6 146,2 57
18,7 1,00 110 38,0 38,0 73,7 193,1 72
130 38,0 36,9 73,9 198,9 70
За лшшно! швидкост газу менше 0,33...0,34 м/с i тиску понад 50 ± 5 кПа плазмовий розряд стае не-стабiльним. Це може призвести до його локалiзащi на стшках плазмохiмiчного реактора ^ як наслiдок, до його руйнування. Тому оптимальне значення швидко-сп газу в реакторi прийняли 0,45±0,3 м/с (за н.у.).
На пiдставi аналiзу залежностей енерговитрат вiд величини енерговнесення в плазмохiмiчну систему (рис. 3) можна стверджувати, що в плазмотрон б^ь-шого масштабу енергетична ефектившсть процесу розкладання сiрководню е вищою. Так, за швидкостей газу 0,30; 0,43; 0,68; 0,84 та 1,03 м/с приршт енерговитрат вщповщно дорiвнюе 31,4; 52,1; 78,2; 47,3 та 37,6 кДж/кДж. Щ значення е значно меншими, порiвняно з такими, отриманими на установщ потужнiстю 2 кВт, тобто при збшьшенш енергii, яка поглинаеться плаз-мохiмiчною системою, бiльша ii юльюсть витрачаеть-ся саме на розклад «рководню. Такий результат можна пояснити б^ьшою ефективнiстю вiдцентрового се-парування продукпв плазмолiзу в реакторi бшьшого дiаметру внаслiдок чiткiшого формування потоюв газу в ньому. Збiльшення швидкоси сiрководневого
газу понад 0,43 м/с призводить до рiзкого зростання енерговитрат внаслщок зменшення вiдношення енергп, внесеноi в систему, до витрати «рководню. Отже, з одного боку, зб^ьшення швидкостi газу призводить до тдвищення ступеня закручування потоку газу та кращш реалiзацii вiдцентрового ефекту, що сприяе ефектившшому використанню енергп, але, з iншого - до зменшення енерговнесення в реакцшну систему, що негативно впливае на стутнь розкладу Н^.
Загалом, питомi витрати енергп на розклад ар-ководню в плазмотронi номiнальною потужнiстю 50 кВт практично дорiвнюють таким, що розраховаш за моделлю надiдеального загартування продукив плаз-молiзу [5].
Необхщно вiдмiтити, що на дослiдно-промисловiй установщ використовувався НВЧ-генератор поперед-нiх поколшь. Потужнiсть його НВЧ-випромiнювання не перевищувала 50...55 % ввд потужностi, спожитоi блоком генерування НВЧ-енергii. При цьому стутнь поглинання НВЧ-випромшювання плазмохiмiчною системою дорiвнював 54.85 %. Отже, загальш непро-дуктивнi втрати енергii е дуже високими - понад 50 %.
Окрiм того, тдведення НВЧ-енергii до плазмохiмiчно-го реактора здiйснювалось асиметрично, тобто лише з одного боку. Застосування нових титв пристро'Тв для генерування НВЧ-випромшювань та симетричне тд-ведення енергп [10] дасть змогу зб^ьшити загальний к.к.д. плазмотрона до 75.85 %, а вщтак i зменшення витрат енергп на розклад «рководню.
300,0
250,0
S О 200,0
IS ^
M
~ 150,0 S <
100,0
50,0
25,0 45,0 65,0 85,0 105,0 125,0 145,0 Енерговнесення, J, кДж/моль
Рис.3. Залежнiсть величини питомих енерговитрат (А) вщ енерговнесення (J)3a лiнiйних швидкостей газу, м/с: 1-0,30; 2-0,43; 3-0,68; 4-0,84; 5-1,03
Висновки
Процес загартування продукпв дисощацп ирко-водню вiдбуваeтьcя переважно за мехашзмом надще-ального.
Енергетична ефективнicть перероблення арковод-ню icтотно залежить ввд гiдpодинамiчних умов, зокре-ма швидкосп газу в pеактоpi та вщповщно штенсивно-cTi закручування газового потоку.
Подальшi доcлiдження будуть cпpямованi на вста-новлення оптимальних умов плазмохiмiчного перероблення cipководню, за яких разом iз задовiльними енергетичними показниками досягалася б достатня пpодуктивнicть за воднем та селективне одержання спещальних сорив арки.
Лггература
1. Знак З.О., Яворський В.Т. Мошторинг шинно! промис-
ловостi Укра!ни та перспектив розвитку и сировинно! бази // „Науково-техшчна шформащя", -2005, -№ 3. -С. 25-28.
2. Менковский М.А., Яворский В.Т. Технология серы. -М.:
Химия, 1985, -328 с.
3. Диссоциация сероводорода в плазме. Балебанов А.В., Бу-
тылин Б.А., Животов В.К и др. ДАН СССР, 1985, -Т.283, -№3, -С.657-660.
4. Русанов В.Д., Тульский М.Н. Плазменно-мембранная технология переработки сероводородсодержащего газа //Критические технологии. Мембраны. - М.: ВИНИТИ, 1999, №2. -С. 7-12.
5. Кинетико-статистическое моделирование химических реак-
ций в газовом разряде. Нестер С.А., Потапкин Б.В., Левицкий А. А. и др. - М.: ЦНИИатоминформ, 1988, - 224 с.
6. Яворський В.Т., Знак З.О., Оленич Р.Р., Савчук Л.В., Гелеш
А.Б.,Споаб одержання водню i арки. Патент на винахщ № 75262. Опубл. 15.03. 2006. Бюл. № 3.
7. Знак З.О., Яворський В.Т., Оленич Р.Р. Одержання по-
лiмерноi арки при охолодженш продукпв плaзмохiмiч-ного розкладу арководню в поверхневому конденсaторi // "Вопросы химии и химической технологи", 2005, №3, -С.66-69.
8. Знак З.О., Яворський В.Т. Одержання полiмерноi арки i
водню плaзмохiмiчним методом на дослщно-промисло-вш установщ // Нaуковi вiстi Нацюнального технiчного унiверситету „Ки!вський полiтехнiчний шститут". -2006. -№ 2(46). - С.128-132.
9. Знак З.О., Яворський В.Т. Масштабування процесу плаз-
мохiмiчного перероблення сiрководню на установках рiзноi потужностi // Восточноевропейский журнал передовых технологий. -2006. -№ 4/3 (22), - С. 76-79.
10. Плазмокаталитическая переработка углеводородного сырья и моторных топлив. Разработка бортового автомобильного плазменного конвертора жидкого топлива в синтез-газ. / Бабарицкий А.И., Баранов И.Е., Бибиков М.Б. и др. - М.: РНЦ "Курчатовский институт", 2003. - 41 с.
