КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Новые виды энергии в химической промышленности
Тема 12. Наукоемкие технологии в химической технологии Контрольные вопросы к теме ХI «Технология высокомолекулярных соединений» 1. Какие системы относятся к группе полимерных материалов (ПМ) и на какие виды они подразделяются? 2. Перечислите особые качества ПМ, обусловившие их широкое использование. 3. Какими свойствами обладают полимеры, составляющие основу ПМ? 4. В каких физических состояниях могут находиться аморфные полимеры? 5. Что выражает термомеханическая кривая аморфных полимеров? 6. В чём заключаются особенности методов переработки ПМ в изделия и как они связаны с реологическими свойствами полимеров? 7. Какое явление называется пластификацией и какое значение оно имеет для переработки и эксплуатации ПМ?
Развитие химической промышленности сопровождается не только количественным ростом энергопотребления, но и качественным изменением его. Это выражается во все более интенсивном внедрении в химическое производство таких новых видов энергии и воздействия на систему как плазмохимическое, ультразвуковое, фото- и радиационное воздействие, действие низковольтного электрического разряда и лазерного излучения. Эти экстремальные воздействия способствуют активации молекул реакционной системы, возникновению в ней возбужденных частиц и инициированию химического, в том числе, с высокой селективностью, процесса. Эта область явлений составляет новую отрасль химии — химию высоких энергий (ХВЭ), изучающую состав, свойства и химические превращения в системах, содержащих возбуждающие частицы.
Среди подобных процессов особо перспективными и универ-1льными являются плазмохимические процессы, то есть химические превращения, протекающие в плазме. Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, в котором содержатся молекулы, атомы, ионы и электроны: А2 ↔ 2А, А ↔ А+ + ē. Различают низкотемпературную плазму с температурой 103— 104°К и высокотемпературную с температурой 106 — 108°К. В химической технологии для получения различных продуктов применяется низкотемпературная плазма, промышленные методы получения которой разработаны. Высокотемпературная плазма используется в установках типа ТОКАМАГ. В настоящее время исследованы более 70 технологических плазменных процессов, часть которых внедрена в промышленность. К ним относятся: —синтез эндотермических тугоплавких соединений (карбиды урана и тантала, нитриды титана, алюминия, вольфрама); —восстановление металлов из их оксидов и солей (железо, —окисление различных веществ (азот, хлороводород, оксид —пиролиз природного газа, нефтепродуктов; —одностадийный синтез соединений из простых веществ (аммиак, цианистый водород, гидразин, фторуглеводороды); —синтез соединений, образующихся только в условиях плазмохимического воздействия (озон, дифторит криптона, оксид серы (II), оксид кремния (I)). В промышленных масштабах плазмохимические процессы применяются для производства ацетилена и водорода из природного газа, ацетилена, этилена и водорода из нефтепродуктов, синтез-газа в производстве винилхлорида, двуокиси титана и др. Для проведения плазмохимических процессов используются плазменные реакторы различной конструкции. На рис. 10.1 представлен реактор прямоточного типа, состоящий из четырех основных узлов: плазмотрона, где под воздействием электрической дуги или токов высокой частоты образуется плазма, реактора, в который вводится образовавшаяся плазма и поступают реагенты, закалочного устройства, обеспечивающего быстрое охлаждение (закалку) реакционной смеси и узла улавливания продуктов реакции.
Для плазмохимических реакторов характерно крайне малое время реакции, составляющее от 10-2 до 10-5 секунды. Это определяет весьма малые размеры реактора. Плазмохимические процессы легко управляются, оптимизируются и поддаются моделированию. Затраты энергии на их проведение не превышают затрат энергии на традиционные процессы. Характерным примером плазмохимического процесса является производство ацетилена пиролизом метана. Для реакции: 2СН4 = С2Н2 + ЗН2 + ΔН где: ΔН = 376 кДж, константа скорости равна: Кс=10 12 • е -79000/RT Весьма высокая энергия активации требует высоких температур процесса. Термодинамически реакция становится возможной при температуре выше 1500°К, при которой энергия Гиббса приобретает отрицательное значение: ΔG = 96,8-0,0647 Т. В плазмохимическом процессе получения ацетилена по этой схеме в качестве плазмы используется аргон или водород, а закалка продуктов реакции осуществляется впрыскиванием воды. Степень конверсии метана достигает 0,7, а плазменный реактор диаметром 0,15 м, высотой 0,65 м и объемом 0,05 м3 имеет производительность 25000 т ацетилена в год. По энергоемкости плазмохимический метод (14,0 кВт•ч/кг) сопоставим с карбидным методом (15,5 кВт•ч/кг), но уступает методам электрокрекинга и термоокислительного пиролиза.
Дата добавления: 2013-12-11; Просмотров: 434; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |