Mundarija Kirish I. Nazariy qism

1-jadval. Issiqlik o‘tkazish koeffitsientining taxminiy (chamalangan) qiymatlari,


Vt/(m²·K)

Issiqlik o‘tkazish koeffitsienti:

K=1/(1/α₁ +Σrg+1/α₂) (3)

bu yerda α_1,α₂ - issiq va sovuq issiqlik tashuvchilar uchun issiqlik berish koeffitsienti, Vt/(m²·K); Σrg - devor va uning ikkala tomonidagi cho‘kma qatlamlarining termik qarshiliklari yig‘indisi, Vt/(m²·K).[4]

Temperaturalarning o‘rtacha farqi:

Δt_o‘r=(Δt_kat-Δt_kich)/(2,3lgΔt_kat/Δt_kich) (4)

bu yerda Δt_kat=T₁-t₂ va Δt_kich=T₂-t₁ - issiqlik almashtirgich chetlaridagi temperaturalarning katta va kichik farqlari; T₁ va T₂ - issiq moddaning boshlang‘ich va oxirgi temperaturalari.

Temperaturasi yuqori issiqlik eltkichdan berilayotgan issiqlik miqdori Q₁ temperaturasi past eltkichni isitish uchun Q₂ va ma’lum bir qismi qurilmadan atrof muhitga yo`qotilayotgan issiqlik o`rnini to`ldirish uchun Q<sub>yo’q</sub> sarf bo`ladi. Odatda, issiqlik qoplamali qurilmalar uchun Q_yo’q miqdori foydali issiqlik miqdorining 3...5% ni tashkil etadi. Shuning uchun, bu turdagi qurilmalarni hisoblashda Q_yo’q ni e’tiborga olmasa ham bo`ladi. Unda, issiqlik balansi quyidagi tenglik bilan ifodalanishi mumkin:


_{ } (5)
bu yerda Q - qurilmaning issiqlik yuklamasi.
Agar issiq moddaning massaviy sarfi G₁, uning qurilmaga kirish entalpiyasi I_1b va chiqishdagisi esa I_1ch, sovuqlik eltkichning sarfi G₂ qurilmaga kirishdagi entalpiyasi I_2b va chiqishdagisi I_ch bo`lganda (1.1) tenglikni ushbu ko`rinishda yozish mumkin:
_{ } (6)

Agar issiqlik almashinish jarayonida issiqlik eltkichning agregat holati o`zgarmasa, unda uning entalpiyasi ushbu ko`rinishda ifodalanadi:

_{   
   } (7)

Odatda, texnik hisoblarda ma’lum temperatura uchun entalpiya qiymati jadval va diagrammalardan topiladi [6].

Agar ikkala eltkichning solishtirma issiqlik sig`imlari (S<sub>1</sub> va S<sub>2</sub>) temperaturaga bog`liq emas deb hisoblansa, unda issiqlik balansining tenglamasi quyidagi ko`rinishni oladi:


_{ } (8)

1.2. Metanol ishlab chiqarish uchun xom ashyo

Metanol sintezi uchun texnologik manba gaz uglevodorod xomashyosini: tabiiy gaz, atsetilen ishlab chiqarilgandan keyingi sintez gazi, koks gazi, suyuq uglevodorodlar (neft, mazut, yengil katalitik kreking) va qattiq moddalarni konvertatsiya qilish (transformatsiya qilish) natijasida olinadi. yoqilg'i (ko'mir, slanets).

Metanol sintezi uchun ozuqa gazini vodorod ishlab chiqarishda, masalan, ammiak sintezi va yog'larni gidrogenlash jarayonlarida ishlatiladigan deyarli barcha xom ashyolardan olish mumkin. Shuning uchun metanol ishlab chiqarish ammiak ishlab chiqarish bilan bir xil xom ashyoga asoslangan bo'lishi mumkin. Metanolni sintez qilish uchun bir yoki boshqa turdagi xom ashyolardan foydalanish bir qator omillar bilan belgilanadi, lekin birinchi navbatda uning zaxiralari va tanlangan qurilish nuqtasida narxi bilan belgilanadi. Metanol hosil bo'lish reaktsiyasiga ko'ra:

СО + 2Н₂↔ CH₃OH

Manba gazida vodorod va uglerod oksidi nisbati 2:1 bo'lishi kerak, ya'ni nazariy jihatdan gaz tarkibida 66,66% H₂ va 33,34% CO bo'lishi kerak. Ishlab chiqarish sharoitida metanol sintezi stexiometrikdan yuqori tsiklda H₂:CO nisbati bilan aylanish sxemasiga muvofiq amalga oshiriladi. Shuning uchun manba gazida vodorodning ortiqcha bo'lishi kerak, ya'ni undagi H₂: CO nisbati odatda 1,5 - 2,25 oralig'ida saqlanadi.

Manba gazida sezilarli miqdordagi karbonat angidrid mavjud bo'lganda, reaksiyaga kirishuvchi komponentlarning nisbatini (H₂-CO₂): (CO+CO₂) nisbati bilan ifodalash tavsiya etiladi. Bu nisbat karbon monoksit va karbonat angidridni kamaytirish uchun vodorod iste'molini hisobga oladi. Manba gazida u ikkala reaksiya uchun stexiometrikdan bir oz yuqori bo'lishi va 2,15 - 2,25 ga teng bo'lishi kerak. (H₂-CO₂) nisbatining qiymati : (SO+CO₂) manba gazidagi karbonat angidrid konsentratsiyasini aniqlamaydi. CO₂ miqdori gaz ishlab chiqarish usuliga, shuningdek sintez sharoitlariga (bosim, harorat, metanol sintez katalizatorining tarkibi) qarab har xil bo'lishi mumkin va 1,0 dan 15,0% gacha o'zgarib turadi.[6]
Tabiiy va bog'langan gazlar iqtisodiy nuqtai nazardan ham, manba gazini tayyorlash jarayonini loyihalash (konversiyalash, tozalash va siqish) nuqtai nazaridan ham katta qiziqish uyg'otadi. Bundan tashqari, ular qattiq yoqilg'ini gazlashtirish natijasida olingan gazlarga qaraganda kamroq kiruvchi aralashmalarni o'z ichiga oladi.
Tabiiy gazning tarkibi maydonga qarab farq qiladi. Tabiiy gazning asosiy komponenti metandir. Metan gomologlari (etan, propan, butan) va inert gazlarning tarkibi sezilarli darajada o'zgaradi.
Ko'pgina yirik metanol ishlab chiqarish tabiiy gazdan foydalanishga asoslangan. Manba gazini olish uchun uglevodorod xom ashyosi turli oksidlovchi moddalar - kislorod, suv bug'lari, karbonat angidrid va ularning aralashmalari bilan konvertatsiya qilinadi. Qo'llaniladigan oksidlovchilar yoki ularning aralashmalari turlariga qarab, quyidagi konvertatsiya qilish usullari ajratiladi: atmosfera yoki yuqori bosimdagi bug'-karbonat angidrid, kislorod yordamida bug'-karbonat angidrid, suyuq yoki qattiq yoqilg'ining yuqori haroratli va bug'-uglerod-kislorodli gazlanishi. Oksidlovchi vositani yoki ularning kombinatsiyasini tanlash hosil bo'lgan manba gazining maqsadi (rux-xrom yoki mis o'z ichiga olgan katalizatorlarda metanol sintezi uchun) va texnik va iqtisodiy omillar bilan belgilanadi. Metanol ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida sintez gazi oksidlovchi piroliz yo'li bilan atsetilen ishlab chiqarilgandan keyin ham ishlatiladi (odatda 1 tonna asetilen uchun 10000 m³ gacha gaz hosil bo'ladi). Bu gaz metanol sintezi reaktsiyasi uchun stoxiometrik nisbatlarga yaqin vodorod va uglerod oksidini o'z ichiga oladi. Qoldiq metan - bu kiruvchi nopoklik, shuning uchun sintez bo'limiga kirishdan oldin, gaz ham katalitik konversiyadan o'tadi. Qattiq yoqilg'ining manba gazini (koks va yarim koks) olish uchun xom ashyo sifatida foydalanilganda, ikkinchisi bug 'bilan gazlashtirishga duchor bo'ladi. Koksdan tashqari antrasit, slanets, qoʻngʻir koʻmir, mazut va neftni gazlashtirish mumkin. Gazlashtirish jarayonlari atmosfera yoki yuqori bosim ostida amalga oshiriladi.
Texnologik tamoyillarga ko'ra, gazlashtirish jarayonlari tsiklik va uzluksiz bo'linadi. Manba gazini shu tarzda olish hozirda eskirgan. Biz shuni ta'kidlaymizki, deyarli har qanday gazlashtirish rejimida konvertatsiya qilingan gazdagi H₂:CO nisbati nazariy jihatdan kamroq. Shuning uchun gazning bir qismi aralashmalardan tozalangandan keyin uglerod oksidini suv bug'iga aylantirishga yuboriladi.
Ko'mirni kokslash jarayonida olingan koks gazining tarkibida ko'p miqdorda metan (19 - 25% gacha), to'yinmagan birikmalar va ko'p miqdordagi turli xil aralashmalar mavjud. Ularning bir qismi (qatron, ammiak, benzol, naftalin va boshqalar) koks zavodlarida gazdan tozalanadi [5].

1.3. Issiqlik almashinish qurilmalari

Issiq moddani sovitish uchun mo'ljallangan qurilma issiqlik almashinish qurilmasi deyiladi. Sovuqlik tashuvchi sifatida suyuqlik yoki gaz ishlatiladi.

Issiqlik almashinish qurilmalarini ishlash prinsipiga ko’ra rekuperativ, regenerativ va aralashtirgichli qurilmalarga bo’lish mumkin.
Rekuperativ (yoki sirtiy) issiqlik almashinish qurilmalarida issiqlik tashuvchilar devor bilan ajratilgan bo`lib, issiqlik shu devor orqali o`tkaziladi.
Rekuperativ issiqlik almashinish qurilmalarida issiqlik isituvchi issiqlik tashuvchidan isitiladigan issiqlik tashuvchiga ajratgich devor orqali uzatiladi.
Shunday qurilmalarga gaz generatorlari, gaz sovutgichlari, suv sovutgichlari, havo sovutgichlari va turli xil sovutgich apparatlari kiradi.
Rekuperativ issiqlik almashinuv qurilmalari texnikada eng ko’p qo'llaniladi. Ularda suyuqlikning harakati asosan uch xil sxemada amalga oshiriladi:
To'g’ri oqimli issiqlik almashinish qurilmalarida sovuq va qaynoq issiqlik tashuvchilar bir yo'nalishda bir- biriga parallel ravishda oqadi (1-rasm, a).