Прямоточно-вихревое контактное устройство для очистки водородсодержащих газов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

И. Р. Калимуллин, М. А. Закиров, А. В. Дмитриев

ПРЯМОТОЧНО-ВИХРЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ

Ключевые слова: газовые выбросы, двуокись углерода, прямоточно-вихревые контактные

устройства.

В статье представлен анализ выбросов парниковых газов в атмосферу при производстве водорода различными методами. Предложено использование прямоточно-вихревых аппаратов для очистки водородсодержащих газов.

Key words: gas discharge, the carbon dioxide, direct-vortex contact device.

The article provides an analysis of greenhouse gases eruption into the atmosphere at different methods of hydrogen production. The application of direct-vortex devices is suggested for the purpose of hydric gases purification.

На сегодняшний день водород находит достаточно широкое применение: в химической промышленности в процессах синтеза аммиака, альдегидов, спиртов; в нефтехимической промышленности в процессах гидроочистки, гидрокрекинга и каталитического ри-форминга, а также нефтехимического синтеза. Согласно «Стратегии развития химического и нефтехимического комплекса России до 2015 года», производство отдельных видов промышленной продукции в этих областях должно увеличиться до 280% по сравнению с 2006 годом [1], что неизбежно приведет к увеличению производства и потребления водорода.

Способов производства водорода известно относительно немного. Первый и наиболее освоенный - химическая конверсия органических топлив в синтез-газ; второй -электролиз воды; третий - термическое разложение воды. В связи с этим проявляется экологический аспект проблемы. Согласно данным [2] даже при получении водорода методом парциального окисления метана на каждую тонну произведенного водорода выбрасывается 8,76 т диоксида углерода.

В подавляющем большинстве существующих в России и за рубежом установок улавливания СО2 применяется хемосорбция его этаноламинами. В качестве абсорберов применяется традиционное оборудование барботажного типа, допускающее устойчивую работу при скоростях газа, не превышающих 1,5-2 м/с.

Исходя из этого можно утверждать, что выполнение задач «Стратегии» с минимальным ущербом для окружающей среды возможно при внедрении в действующее производство газоочистного оборудования с прямоточно-вихревым контактными устройствами (ПВКУ). Среднерасходная скорость газа в ПВКУ может достигать 10-30 м/с.

Известные на сегодняшний день конструкции вихревых контактных устройств сложны конструктивно, и металлоемки. Это связано с тем, что для создания вихревого движения газового потока используются аксиальные и тангенциальные лопаточные завих-рители, конструкция которых требует изготовления и точной сборки большого количества мелких деталей сложной формы.

Указанные недостатки устранены в конструкции ПВКУ, представленной на рис. 1. Прямоточно-вихревое контактное устройство представляет собой цилиндрический патру-

бок 1, оснащенный циклонным завихрителем потока газа 2, а также узлом подачи жидкости 3 и узлом сепарации 4.

Рис. 1 - Конструкция прямоточно-вихревого контактного устройства по патенту РФ № 87923: 1 - контактный патрубок, 2 - завихритель, 3 - узел вода жидкости, 4 - узел сепарации,5 -направляющее устройство

Отличием предлагаемого контактного устройства от ПВКУ других конструкций является использование завихрителя циклонного типа, односторонняя сепарация жидкости и установка внутри контактного патрубка направляющего устройства в форме геликоида [3]. Предлагаемая конструкция прямоточно-вихревого контактного устройства позволит создавать высокопроизводительные и эффективные установки очистки водородсодержащих газов без существенных материальных затрат.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках реализации ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы (госконтракты на проведение НИР 02.740.11.0062, 02.740.11.0685, 02.740.11.0753) и гранта президента РФ 02.120.11.322-МК.

Литература

1. Артемов, А.А. Анализ стратегии развития нефтехимии до 2015 года / А.А. Артемов и др.// Росс. хим. ж. - 2008. - Т. ЬП. - № 4. - С. 4-14.

2. Калимуллин, И. Р. Экологические аспекты производства водорода / И.Р. Калимуллин, А.В. Дмитриев, Н.А. Николаев // Экология и промышленность России. - 2009. - №3. - С. 38-39.

3. Пат. № 87923 РФ, МПК7 В 01 Б 3/00. Прямоточно-вихревое устройство для контакта газа и жидкости / Калимуллин И.Р., Деев Е.Б., Николаев А.Н., Дмитриев А.В.; заявители и патентообладатели. - Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН. -2009122044/22, заявл. 08.06.2009. опубл. 17.10.2009, Бюлл. № 30. - 3 с.

© И. Р. Калимуллин - ст. препод. каф. машин и аппаратов химической технологии НХТИ КГТУ, [email protected]; М. А. Закиров - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; А. В. Дмитриев - канд. техн. наук, науч. сотр. КНЦ РАН.